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空间凸轮机构主要包括弧面凸轮、圆柱凸轮以及平行分度凸轮三类,是一种高传动精度的自动化机械,广泛应用于加工、包装、输送等工程领域。查近年的相关文献可知,国内外学者对空间凸轮的研究主要集中在弧面凸轮和平行分度凸轮上,在圆柱凸轮方面的研究较少,且研究以间歇传动为主,在连续传动型空间凸轮方面的研究不多。 在分析圆柱凸轮的机构特点及相关研究背景的基础上,课题提出一种圆柱凸轮连续传动机构。该机构以圆柱凸轮和从动盘为核心传动件,引入圆柱滚子为第三组件,通过主动件圆柱凸轮驱动滚子,带动从动盘做连续匀速转动,具有高承载、高效率、传动平稳等特点。课题借鉴间歇传动型圆柱分度凸轮的设计方法,对机构的结构和运动参数进行设计,并对机构的啮合机理、接触特性及动力学性能进行分析。 课题的主要研究内容如下: (1)提出并设计一种圆柱凸轮连续传动机构,并研究机构的啮合机理。即首先设计机构的结构造型、尺寸参数、运动参数,后利用空间坐标变换理论和共轭曲面理论,推导主动件圆柱凸轮的廓面方程及机构的啮合方程,并使用MATLAB结合CAD/CAE软件Solidworks完成机构的三维建模。 (2)基于赫兹理论对机构的接触特性进行分析。即建立机构的啮合受力模型,推导机构传动的法向载荷表达式。根据赫兹公式推导机构传动的接触应力表达式。使用MATLAB进行相关编程和计算,绘制机构法向载荷及接触应力随滚子位置角变化的曲线。并使用有限元软件进行机构的单滚子啮合接触仿真,验证赫兹理论分析方法的可行性,测算机构所成承受的最大负载转矩。 (3)基于刚柔耦合理论对机构的动力学特性进行仿真分析。即首先进行机构的刚性动力学仿真,验证机构设计的正确性。后基于刚柔耦合理论及多体系统建模方法,利用ADAMS和ANSYS建立机构的刚柔耦合动力学模型,做仿真分析。对比两种仿真结果,分析机构的动力学特性,同时证明对机构进行刚柔耦合分析的必要性。