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基于两重包络原理的圆柱凸轮加工刀位控制方法研究

作　者: 张星辉
导　师: 朱兴华
学　校: 天津理工大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 圆柱凸轮非等价加工两重包络原理刀具创成廓面误差分析
分类号: TH132.47
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

凸轮机构具有结构紧凑和性能可靠等优点,在包装机械、灌装机械、纺织机械等自动机械中应用十分普遍,在实现间歇运动、分度运动及其它复杂运动要求方面具有很强的适应性。凸轮机构优良的运动特性,需要有精密的凸轮机构来保证,凸轮是凸轮机构中的关键构件,因此凸轮必须具有较高的加工制造精度。本文以对心直动圆柱滚子从动件槽形圆柱凸轮为例,应用共轭曲面理论研究基于两重包络原理加工圆柱凸轮廓面的刀位控制方法。推导了圆柱凸轮实际廓面方程及基于两重包络原理的非等价加工圆柱凸轮廓面的刀具创成廓面方程,并对理论加工误差进行了计算、分析。理论加工误差的计算利用数学计算软件——MATLAB进行。针对具体实例,对基于两重包络原理的凸轮刀具创成廓面和实际廓面之间的理论加工误差,分别计算、分析了对应点误差、法线误差及最短距离误差。针对本文提出的刀位控制方法,分析结果表明:对应点误差只是两个对应点之间的距离,通常不是刀具创成廓面与实际廓面的最短距离,而且和h无关;而利用法线求两个空间曲面之间的距离得出的误差较大;最短距离误差最小,最能体现加工误差,是一种有效的误差计算方法,具有重要的理论意义和实际应用价值。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-14
  1.1 课题来源及背景  9-10
    1.1.1 课题来源  9
    1.1.2 课题背景  9-10
  1.2 凸轮机构的发展和分类  10-11
    1.2.1 凸轮机构的发展概况  10-11
    1.2.2 凸轮机构的分类  11
  1.3 凸轮廓面工方法及存在的问题  11-13
  1.4 主要研究内容  13-14
第二章基于两重包络原理加工圆柱凸轮的刀具创成廓面及误差  14-21
  2.1 共轭曲面理论  14-15
  2.2 直动圆柱滚子从动件圆柱凸轮廓面方程  15-17
  2.3 基于两重包络原理加工圆柱凸轮的刀具创成廓面方程  17-21
    2.3.1 两重包络原理  17-19
    2.3.2 两重包络加工的特点  19
    2.3.4 基于两重包络原理的刀位控制方法  19
    2.3.5 基于两重包络原理的刀具创成廓面方程  19-21
第三章基于两重包络原理加工圆柱凸轮廓面的误差计算与分析  21-30
  3.1 MATLAB 数学计算软件简介  21-22
    3.1.1 MATLAB 概述  21
    3.1.2 MATLAB 的语言特点  21-22
  3.2 法线距离误差分析  22-27
    3.2.1 实际廓面的法线方程  23-24
    3.2.2 法线与刀具创成廓面交点  24
    3.2.3 法线距离误差公式  24-25
    3.2.4 MATLAB 编程计算  25-27
  3.3 对应点距离误差分析法  27-30
    3.3.1 基于两重包络原理加工圆柱凸轮的理论误差  27
    3.3.2 分析步骤与推导过程  27-28
    3.3.3 凸轮转角变化时的对应点误差  28-29
    3.3.4 结论  29-30
第四章基于两重包络原理加工圆柱凸轮廓面的最短距离误差分析  30-49
  4.1 最短距离误差分析法  30-32
    4.1.1 定义  30
    4.1.2 误差推导过程  30-32
  4.2 半径差为0.5mm 时的最短距离误差  32-36
    4.2.1 凸轮廓面的离散和步长的选取  32
    4.2.2 滚子轴向位置不变凸轮转角变化时的最短距离误差  32-34
    4.2.3 凸轮转角不变滚子轴向位置变化时的最短距离误差  34-36
  4.3 半径差为1mm 时的最短距离误差  36-40
    4.3.1 滚子轴向位置不变凸轮转角变化时的最短距离误差  37-38
    4.3.2 凸轮转角不变滚子轴向位置变化时最短距离误差  38-40
  4.4 半径差为2mm 时的最短距离误差  40-43
    4.4.1 滚子轴向位置不变凸轮转角变化时的最短距离误差  40-41
    4.4.2 凸轮转角不变滚子轴向位置变化时的最短距离误差  41-43
  4.5 半径差为3mm 时的最短距离误差  43-47
    4.5.1 滚子轴向位置不变凸轮转角变化时的最短距离误差  44-45
    4.5.2 凸轮转角不变滚子轴向位置变化时的最短距离误差  45-47
  4.6 半径差对两重包络加工圆柱凸轮时最短距离误差值的影响  47-49
    4.6.1 滚子轴向位置固定时半径差对最短距离误差值的影响  47-48
    4.6.2 凸轮转角固定时半径差对最短距离误差值的影响  48-49
第五章结论与展望  49-50
  5.1 结论  49
  5.2 展望  49-50
参考文献  50-53
攻读硕士学位期间发表及录用的学术论文和获奖情况  53-54
致谢  54-55

基于两重包络原理的圆柱凸轮加工刀位控制方法研究

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