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長 春 大 學 畢業(yè)設計(論文)紙
斜圓錐與橢圓錐齒輪機構的結(jié)合
喬吉奧Figliolini
Cassino大學
Cassino (Fr) 03043, 意大利
e-mail: figliolini@unicas
喬治 洛杉磯
機械工程學系和CIM
加拿大蒙特利爾大學
817Sherbrooke街
蒙特利爾 加拿大
e-mail: angeles@cim.mcgill.ca
一般對于斜圓錐與橢圓錐齒輪機構的結(jié)合,是將圓錐齒輪和其共軛冠齒條的結(jié)合得以實現(xiàn)。特別是,兩個節(jié)圓錐與其共軛齒條數(shù)的匹配,得到齒條數(shù)量和葉在做滾動運動中的任意配置組合。這一滾動運動,在MATLAB中得以實現(xiàn);下面是幾個相關的重要的例子。圓形錐齒輪成為其中一個具體案件。分類號:10.1115/1.4003412
關鍵詞:橢圓錐齒輪,運動學合成,非圓節(jié)錐,冠齒條
1 簡介(介紹,?引進,?序言,?導論)
橢圓錐齒輪可以用來傳輸帶可變傳動比的兩相交軸的運動,并根據(jù)合適的運動程序運動,這種傳送裝置是高度專業(yè)化的,并被應用在某些特殊情況下,例如,在四連桿機構的運動中,在速度和加速度的同時輸出鏈路中,此應用是非常被需要的。由于這種四連桿運動,無論是平面,球面,或空間,基本上是不可能實現(xiàn)的,但在馬達和輸入鏈之間插入橢圓齒輪傳動鏈之后,就可以產(chǎn)生預期的運動效果。橢圓錐齒輪的發(fā)明者格蘭特,在分析一對在橢球行運動中的橢圓錐齒輪時,發(fā)現(xiàn)橢圓錐在滾動過程中,他們的焦距是相互恒定距離移動的。對橢圓形錐齒輪的概念并沒有任何表述。奧爾森報告了分析和非圓齒輪3錐的生產(chǎn),而利特和Varsimashvili審議了非圓齒輪錐由間歇性滾切法4。一種錐齒輪漸開線和octoidal生成算法,提出了在切球錐齒輪及冠齒輪漸開線齒廓是透過一個底座上的5個基本領域錐大圓純滾動運動獲得。同樣,齒錐齒輪側(cè)面表面octoidal得到作為齒冠的,octoidal機架單位在其側(cè)翼平坦純圓錐上滾動。
橢圓形的圓柱齒輪的合成,提出了在文獻6-10頁中提出了一些可供參考的方法,如齒條銑刀,滾刀和插齒刀,而他們的基礎曲線合在文獻的11頁中有明確的表達。特別是,兩個基礎曲線對于左右漸開線齒廓曲線,通過的分度曲線及其漸曲線的制定而獲得。作者的設計和齒輪傳動和開環(huán)空間機構調(diào)查非圓齒輪有趣的應用也有報道在文獻的12,13頁中有相關陳述。關于圓柱齒輪的非圓綜合藝術的現(xiàn)狀進行了總結(jié),在參考文獻14中的幾個有趣的例子有所陳述。?
此外,純滾動凸輪機制和斜齒輪的節(jié)距表面直紋面生成,并提出了在文獻發(fā)展——文獻15-19頁,通過對傳統(tǒng)的幾何方法的應用及雙代數(shù)和轉(zhuǎn)移原則的手段,為合成不同類型的齒輪制造提出了全面的方法,參考?20頁通過螺旋理論的應用。
最近,球形多葉凸輪機構的設計,提出了作為一個可能的替代他們對機器人系統(tǒng)的機械傳動裝置錐齒輪同行21。事實上,凸輪輥機制具有低摩擦,低背隙,高強度,即使電力傳輸是由壓力角,這是可變的,而在漸開線齒錐齒輪,壓力角為常數(shù)的限制。
類似多葉凸輪機制,可變傳動比,也可以得到非圓傘齒輪的手段,它可以根據(jù)其設計非圓球場錐,在文獻22中有提出。特別是,非圓節(jié)距錐數(shù)學模型以及對一些幾何冠齒輪方面考慮,制訂了以生成一個冠架刀指齒廓。類似的非圓齒輪圓柱,此方法允許對非圓齒輪錐凸球面曲線間距只有一代。
對于非圓斜齒輪的節(jié)距表面合成的一般方法,在參考文獻23有提出。作為一個以前的工作了作者19擴展。對橢圓形錐齒輪的表面,也產(chǎn)生相應的變量分配傳動比,但任何幾何參數(shù)和曲線球間距和視錐體的特征并沒有考慮在內(nèi)。
為節(jié)圓錐合成的一般方法是合成球形凸輪表面,這可以產(chǎn)生幾乎所有定期傳動比文獻16可用,但是這并不適用于橢圓形錐齒輪的節(jié)距表面合成,或任何錐齒輪這個問題,因為這方法不產(chǎn)生貨架表面。因此,本文作者的工作動機在于報道,這是適用于N?-裂片橢圓形錐齒輪和其共軛冠齒條。
特別是,對橢球形的基本幾何分析準則,以獲得有關其重點之一極坐標形成一個合適的球形橢圓方程。事實上,基本的橢圓錐,都有一個單葉,是得到基本作為球圓錐面,其頂點是與基本領域之間的相對運動中心重合準線,使它的頂點與球體中心保持一致,保持兩個圓柱齒輪的相對運動。一對基橢圓錐齒輪只有在形狀一致并且軸心旋轉(zhuǎn)相適當時才能齒合。然而,橢圓錐齒輪可以產(chǎn)生一個基本的橢圓球形,從而增加了周期數(shù),每圈的速度。因此,提議制定已經(jīng)擴展到常規(guī)的橢圓形傘齒輪,他們的錐間距和冠錐表面可用于任何數(shù)量和葉合并以獲得,一般情況,并在其在任何配置純滾動運動。該算法在矩陣實驗室實施;幾個例子,說明在這一文件中包含。
圖一 橢圓錐的軸測投影
2 橢圓球形
橢圓形的球面幾何的基本準則被應用,以獲得有關其重點之 一極坐標形成一個橢圓形的球適合的表達。事實上,基橢圓形節(jié)錐是以基節(jié)圓錐作為一個圓錐表面的母曲線的方法得到的,其頂點是與基本球面之間的橢圓形錐齒輪的相對運動中心的雙母線橢圓曲線是重合。
在談到圖?1-3,橢圓球形的橢圓錐和它的橢圓錐C可以通過產(chǎn)生的根本球面S與半徑為R,與主要和平面橢圓形ET用主修和輔修半軸線與rM 、 rm分別相等。的平面T到框架起始歐姆的切點S?。節(jié)圓錐C可以通過掃除通過S沿著起點繪制的橢圓的中心O得到。橢圓錐頂點O也是床身機架的原點。因此球面橢圓是通過C和S的相交曲線獲得的。所以,不是平面。橢圓可以用著名的笛卡爾方程式表示。
圖2 XZ截面的橢圓
圖3 YZ截面的橢圓
關于圖2和圖3,和 可以表示成
當R是S的半徑時, 和 在哪都是節(jié)距角C最小值和最大值 。同樣的,xQ 和 yQ可以表示成
無論在哪 和都是坐標軸和 分別產(chǎn)生的角度順時針方向定義為正方向 和 分別是是Q在X軸和y軸上的投影。所以,把方程式(2)和(3)帶入到方程式(1),獲得
球形橢圓的笛卡爾方程式。
在圖2中 橢球面上的焦點 和關于Z軸對稱的,它們的位置由的頂角決定。與平面橢圓相似,也就是說,的偏心率e由頂角和最大的節(jié)距角的比率決定的。
偏心率可以表示為
和定義了特殊的球面橢圓。
與橢圓柱齒輪機構相似,一對橢圓錐齒輪機構只有當它們的旋轉(zhuǎn)軸線穿過它們的焦點和它們公共頂點O才能能正確的嚙合。
實際上,關于圖4,上點P的位置可以是分別穿過頂角和的焦點和。尤其,可以得到
表示了基本橢圓的基本性質(zhì),也就是說,橢圓的任何一個頂角是不變的,等于最大節(jié)距角的兩倍。
圖 4 球面橢圓的產(chǎn)生插圖
3 合成Multilobed錐齒輪
對N-lobed橢圓形錐齒輪和其共軛冠齒條的錐齒輪合成,基本框架制定基于N-lobed橢圓球面幾何的基本準則為基礎的總體框架。三裂橢圓曲線間距的P1,P2和P3,和他們的橢圓錐音高的C1,C2和C3的主,從動錐齒輪,其冠架,分別在圖勾勒出來。圖?5在其純滾動運動開始配置。之間的C1,C2的接觸,而C3是在ISA相交的根本點S一球在瞬間螺旋軸沿其相對純滾動運動的ISA
活動標架F1,(O,X1,Y1,Z1)和F2(O,X2,Y2z2)是連接,每個,其相應的N?-裂片橢圓形節(jié)錐C1和C2分別,而三級方程式(O,X3,Z3)附到C3。他們的Z?-軸,或旋轉(zhuǎn)軸,是合作關系,他們與ISA平面,根據(jù)Aronhold?-肯尼迪定理24。
圖 5 三個橢圓節(jié)距椎體和它們的頂點表面節(jié)距的起始位置
此外,在ISA改變了其在純相對運動過程中的位置,因為一合適的旋轉(zhuǎn)頂點O,從而,得到傳動比。
尤其的,驅(qū)動橢圓錐齒輪嚙合的曲線來自于等式(8),也就是說,
反過來
圖6 三個橢圓節(jié)距椎體和它們的齒條頂點的常規(guī)結(jié)構
將式子(9)——(11)帶入式子(15)得
得到
(17)式中的系數(shù)A1, B1,和C1可以由角和決定,通常輸入數(shù)據(jù)n1當角與等式
在(17)中,由于,在(18)中
因此,角可以由(19)(20)得出
4 頂點齒條表面的綜合
5 運算方法的綜合
摘要實現(xiàn)了一種橢圓錐齒輪機構橢圓傘齒輪和瀝青表面的共軛定點是使用了上述配方中。參考對各主要任務的程序流程圖圖7,輸入的數(shù)據(jù)是數(shù)字的葉n1及n2的驅(qū)動和從動橢圓傘齒輪,分別為最大和最小節(jié)距角1米節(jié)圓錐13之間的角度的中軸旋轉(zhuǎn)Z1與Z3和頂點的數(shù)量由方程式(29)(33)計算得到計算。如果不是一個整數(shù),我們是可能的感興趣的價值決定的整數(shù)誤。
6 結(jié)論
一個普通的制定和實施了對N?-裂片橢圓形錐齒輪和其共軛冠架瀝青路面的瀝青錐合成算法。特別是,根本的球形橢圓幾何禮儀進行了分析?;镜臋E圓形節(jié)錐,得到了基本的考慮在球場錐面準線橢圓曲線球。事實上,基本橢圓錐齒輪副能正確地網(wǎng)眼只有當他們是雙胞胎,繞通過其聯(lián)絡點軸和錐頂在場上。因此制定擴大到了N?-裂片橢圓形傘齒輪,錐間距都在和他們的冠架瀝青路面可用于任何數(shù)量和葉合并取得的一般情況,在任何配置在其純滾動議案。制定實施擬議在MATLAB;幾個有代表性的例子是在本文件內(nèi)。圓傘錐齒輪的節(jié)距,可作為特殊情況,電腦動畫也與代碼獲得。
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_24_ Beggs, J. S., 1959, “Ein Beitrag zur Analyse R?umlicher Mechanismen,” Ph.D.
thesis, Technische Hochschule Hannover, Hannover.
共 16 頁 第 16 頁