冷轧管机新型非圆齿轮传动系统研发及运动学分析

采用非圆齿轮变传动比特性,开发了冷轧管机新型传动系统,减小了传统轧机曲柄滑块机构由于曲轴偏心转动带来的惯性冲击和振动。根据LG730冷轧管机的工艺特性,采用非圆齿轮与差动轮系组合实现稳定轧制,并探讨了满足特定要求的非圆齿轮节曲线的设计方法和建模方法。对新型传动系统进行了动力学分析,研究了工作机架的位移、速度和加速度变化规律,搭建了非圆齿轮传动系统实物模型,验证了新型传动系统的可行性。     

非圆齿轮-曲柄滑块式驱动机构设计与分析

提出了一种非圆齿轮副串联曲柄滑块来实现往复直线运动的新型机构,建立了该新型机构的运动学分析模型,并以预定速度曲线为目标反求满足工作要求的非圆齿轮节曲线。分别以输出部件遵循变形梯形加速度和余弦加速度运动规律输出为例,计算了该机构的非圆齿轮副传动比函数,并研究了曲柄连杆比和等加速等减速区间占比对传动比函数的影响规律。结果表明,当滑块满足变形梯形加速度运动规律时,随着曲柄连杆比的增大,传动比变化的幅度逐渐增大;等加速等减速区间占比对传动比影响不大。当滑块满足余弦加速度运动规律时,随着曲柄连杆比的增大,传动比函数的变化幅度明显增大。     

单向驱动非圆齿轮差动轮系实现可调摆幅输出的研究

提出了一种单向驱动非圆齿轮——圆齿轮差动轮系实现可调摆幅输出的方案;讨论了非圆齿轮不出现凹形的条件,并在此条件下设计出合适的非圆齿轮节曲线及非圆齿轮差动轮系;通过仿真分析合理改变单向伺服驱动输入运动规律可获得不同摆动幅值的输出,尤其是摆动中心运动的摆动输出,以达到伺服电机直接单向驱动便能实现摆幅可调输出的目的。     

基于输出摆角分析的抽油机换向机构优化设计

针对一种无游梁式抽油机用椭圆齿轮行星轮系换向机构输出摆角小、不能满足长冲程需求的问题,分析了该机构输出摆角大小的影响因素,将结果以图形面积表现在一对非圆齿轮副的传动比曲线中。根据分析结果,构造了满足应用需求的非圆齿轮副传动比曲线,求解非圆齿轮的节曲线方程,建立该机构的三维模型并进行运动仿真,得到输出摆角和输出角速度幅值曲线。分析结果表明,与原来的椭圆齿轮行星轮系换向机构相比,该机构增大了输出轴的摆角,从而可以增大抽油机的冲程。     

新型非圆齿轮分度装置

结合非圆齿轮差动轮系的原理和分度装置的运动要求,提出一种新型非圆齿轮的分度装置。阐述了分度装置的数学模型,推导了分度装置中各齿轮的传动比函数;论述了分度装置中一对非圆齿轮的设计方法;对分度装置进行了相关分析,研制出了该分度装置,从而验证了该分度装置在原理和设计上的可行性。     

脉动血流发生器非圆齿轮-曲柄滑块式驱动机构设计与分析

为使脉动血流发生器产生稳定的脉动性血流,提出了一种新型非圆齿轮-曲柄滑块式驱动机构,运用非圆齿轮副和曲柄滑块机构的组合传动来实现血流的脉动。在满足人体血流脉动前提下,为使设计的机构运行平稳,采用2段三次Hermite插值多项式来对该机构输出构件的加速度曲线进行拟合,再由加速度曲线方程及其边界条件推导出速度、位移和跃度曲线方程,运用拟合得到的输出构件运动学曲线方程推导出非圆齿轮副节曲线反求模型。根据实例求解分析得到的机构参数进行三维建模和虚拟样机实验,对比虚拟仿真实验和理论分析结果,发现所设计机构能够按照预期规律实现脉动血流,且该机构具有良好的运动学特性,同时验证了所构建的运动学曲线方程及所建立的运动学分析模型的正确性。     

实现等速往复运动规律的组合机构及其反求算法

提出了一种可实现等速往复运动规律的组合机构,该机构由一对非圆齿轮传动机构与一个正弦机构串联组合而成;当主动齿轮均速转动时,可严格实现正弦机构从动件等速往复运动。讨论了根据从动件等速往复运动规律确定非圆齿轮节曲线的运动学设计反求方法,并给出了多个非圆齿轮节曲线的设计方案,证明了该组合机构实现等速运动规律的有效性。该组合机构可广泛应用于需要准确实现等速运动规律且传递较大功率的机器主传动系统,如机械传动式拉压疲劳试验机、机械传动式减震器试验机等。     

基于MATLAB的非圆齿轮节曲线设计

非圆齿轮设计的首要问题是其节曲线的设计。基于变传动比函数,提出利用MATLAB软件编程得到非圆齿轮节曲线设计的算法。根据给定的变传动比,推导出非圆齿轮节曲线方程,利用MATLAB对节曲线进行根切校验、修正和凹凸性分析。最后,通过MATLAB编程实现了非圆齿轮节曲线的绘制。     

基于秧针静轨迹的分插机构非圆齿轮求解

针对目前插秧机的旋转式分插机构非圆齿轮的节曲线均采用函数表达式设计方法的局限性,提出通过理想的秧针静轨迹直接求解分插机构的行星轮系中非圆齿轮传动比的设计方法。利用数值分析的方法由秧针静轨迹求解行星架与行星轮自转的传动比,根据旋转式分插机构行星轮系结构的对称性特点,把非圆齿轮之间的传动比以π为周期分段,建立分段传动比之间的关系和分段传动比与行星架与行星轮自转传动比的关系。在满足轮系总传动比的条件下,提出非圆齿轮的半圆正齿节曲线假设,解决了求解分段传动比有效方程不够的问题。通过对求解出的非圆齿轮系分插机构的三维建模和动态仿真,验证了提出的基于秧针静轨迹求解分插机构非圆齿轮节曲线的方法正确。     

基于MATLAB的非圆齿轮节曲线设计

利用非圆齿轮行星系或圆齿轮差动机构和非圆齿轮机构的配合,可以再现一定种类的非单调函数.本文选取极角和极径变量作为参数来构造设计非圆齿轮节曲线,利用MATLAB软件,给定一种再现函数,绘出其节曲线和传动比函数曲线,可以很好的分析是否满足要求的变传动比.     

高阶变性偏心共轭非圆齿轮的凹凸性及根切判别

为满足一个运动周期内传动比有多个非对称变化的要求,提出了一种新型非圆齿轮形式--高阶变性偏心共轭非圆齿轮,建立了高阶变性偏心共轭非圆齿轮节曲线方程。依据微分几何原理,推导建立了主从动轮节曲线的凹凸性判别条件和加工过程中不发生根切时齿轮模数与节曲线最小曲率半径之间的关系。运用VB语言编写了高阶变性偏心共轭非圆齿轮的设计与仿真程序,并通过算例予以验证。     

不同重合度非圆齿轮设计及弯曲应力分析

非圆齿轮传动具有广泛的应用场景。针对非圆齿轮传动,采用齿轮啮合原理和材料力学等原理及方法,提出了大重合度非圆齿轮设计方法。探讨了非圆齿轮传动原理和节曲线构建方法,计算了其节曲线曲率半径和重合度方程。建立了不同重合度非圆齿轮轮齿时变啮合刚度与载荷分配率计算模型,推导了不同重合度非圆齿轮齿根弯曲应力方程。探讨了不同结构参数下非圆齿轮副重合度、时变啮合刚度、时变载荷分配率及齿根弯曲应力变化规律,确定了轮齿所受最大载荷位置。开展了不同重合度非圆齿轮齿根弯曲应力仿真分析和实验测量,与理论计算结果进行了对比分析,最大误差分别约为4.8%和5.9%,验证了理论方法的合理性与正确性,为大重合度非圆齿轮传动的工程应用奠定了基础。     

基于螺旋非圆齿轮变速装置设计研究

为增加变速器带载换挡能力,解决摩擦片发热烧毁等问题,提出利用非圆齿轮传动替代摩擦传动换挡结构;研究渐开线变厚齿面形成原理,通过增加共轭齿条周向纯滚动和轴向运动约束条件,建立螺旋非圆齿面包络加工数学模型,描述共轭齿条各段齿面失径,推导螺旋非圆齿面方程;利用数值计算实例验证了数学模型的正确性,分析非圆齿的几何特征与轴向移动速度之间的关系,说明共轭齿面仍为线接触;通过对锥齿轮组进行详细设计与动力学仿真,结果显示角速度输出曲线较为平稳,仍存在一定轻微冲击;搭建基于机电检测方案的锥齿轮组自动变速装置试验平台,实现了档位自动变换功能,进一步验证了螺旋非圆齿轮基本啮合原理且锥齿轮组改造设计方案具备一定的可行性。     

跳跃机器人能量转换的主动控制与试验测试

针对现有跳跃机器人能量转换效率低的问题,设计了一种新型跳跃机器人,以实现利用非圆齿轮的啮合主动控制能量的有效存储和释放。基于机器人机构学原理,设计了跳跃机器人的主体结构,分析了其运动原理,给出了其弹跳运动流程。根据预先给定的机器人能量转换曲线中的关键参数,以能量转换曲线研究非圆齿轮节曲线,以非圆齿轮共轭啮合特性研究跳跃机器人的能量转换特性,建立了非圆齿轮传动的数学模型,并通过具体实例详细说明了非圆齿轮的设计过程。使用3D打印技术制作了跳跃机器人原理样机,开展试验测试研究。研究结果表明,跳跃机器人可以实现稳定跳跃,且能量转换效率的测量值与预先给定的理论值较吻合。     

基于MATLAB的高阶椭圆齿轮副节曲线的设计

为了使非圆齿轮节曲线的设计及计算更加精确快速,以高阶椭圆非圆齿轮为研究对象,根据非圆齿轮的啮合原理,建立起非圆齿轮节曲线的数学模型。采用MATLAB仿真计算软件,根据数值计算方法,对椭圆齿轮节曲线的凹凸性进行判断并对其弧长进行精确计算。运用三次样条插值法进行拟合,绘制出齿轮副的节曲线图形。最后,以椭圆齿轮副的传动比曲线为研究对象,重点讨论了传动比与齿轮副阶数及偏心率的变化关系。     

类圆曲线及其性质研究

对偏心圆节曲线非圆齿轮传动和椭圆节曲线非圆齿轮传动的关键设计参数偏心率e和离心率ε分别进行了分析。在椭圆曲线的基础上,通过改变极坐标极点,得到了一种新型的封闭曲线--类圆曲线,它可以看作是更广义的椭圆曲线或偏心圆曲线。针对一般意义的椭圆曲线和偏心圆曲线只是类圆曲线的两种特殊类型的情况,在类圆曲线的数学表达式中,引入了两个关键设计参数偏心率e和离心率ε,建立了具有不同性质的非圆齿轮节圆曲线方程。研究发现,偏心率e可以确定类圆曲线的最小和最大向径,离心率ε可以确定类圆曲线的形状。类圆曲线非圆齿轮传动具有与偏心圆齿轮和椭圆齿轮类似的传动特点,同时在设计上比偏心圆齿轮和椭圆齿轮更加灵活、方便。     

基于Matlab及UG的偏心共轭非圆齿轮的设计

依据齿条刀具范成法加工非圆齿轮的原理,建立齿条刀具和非圆齿轮节曲线数学模型,模拟齿条刀具加工中齿廓形成过程,在Matlab中计算出包括齿根、齿根过渡曲线、齿顶及渐开线在内的非圆齿轮的全部齿廓点数据.将齿廓数据导入UG,生成齿廓样条曲线,完成非圆齿轮的三维建模.设计结果表明,利用Matlab和UG建立的非圆齿轮的三维模型...     

基于ADAMS的直线推送机构的设计与仿真分析

对能实现直线推送的差动轮系机构进行了参数设计,同时进行了运动计算分析,得到输出轴的运动轨迹为直线,运动方式为平动,并在ADAMS中建立了该差动轮系的虚拟样机,在此基础上进行了运动模拟仿真分析,仿真分析结果是输出轴的运动与理论计算相吻合,从而验证了机构传动设计的正确性.     

圆弧-圆弧型液压马达非圆齿轮机构

研制了一种新型非圆齿轮机构,其节曲线是由两种半径的圆弧组合而成.介绍了非圆齿轮机构的结构及其工作原理,并根据几何关系推导了圆弧-圆弧型节曲线参数所需满足的条件.在此基础上设计了齿轮节曲线,并通过修正模数得到了所需的排量.用线切割加工技术制造了齿轮机构样品,与海德曼公司进口齿轮机构在相同条件下进行了对比试验.结果显示.两...