发明物理矛盾与技术矛盾解决原理例题

P129问题第9题第12题,谐波传动 Harmonic Drive,三个基本构件： （1）带有内齿圈的刚性齿轮（刚轮）2，它相当于行星系中的中心轮； （2）带有外齿圈的柔性齿轮（柔轮）1，它相当于行星齿轮； （3）波发生器H，它相当于行星架,特点,承载能力高 谐波传动中，齿与齿的啮合是面接触，加上同时啮合齿数（重叠系数）比较多，因而单位面积载荷小，承载能力较其他传动形式高。 传动比大 单级谐波齿轮传动的传动比，可达 i=70500。 体积小、重量轻。 传动效率高、寿命长。 传动平稳、无冲击，无噪音，运动精度高。 由于柔轮承受较大的交变载荷，因而对柔轮材料的抗疲劳强度、加工和热处理要求较高，工艺复杂。,谐波传动,问题？ 冲突对？,行星齿轮传动 planetary gear drive,1）体积小 、重量轻、结构紧凑，传动功率大、承载能力高 2）传动比大 3）传动效率高 4）运动平稳、抗冲击和振动的能力较强,少齿差行星齿轮传动 planetary gear drive mechanism with small teeth difference,由某一种类型的少齿差齿轮副、偏心元件和输出机构所组成的传动机构。 行星齿轮1位外齿轮，中心齿轮为内齿轮2，他们之间的齿数差通常为1-4个。 两者之间的齿数差越小，则传动比越大。但是，当内齿轮副的齿数差小到一定程度时，将会发生不在啮合位置的齿廓相互重迭现象。,少齿差行星齿轮传动,两齿轮齿数差过少而引起的齿廓重迭干涉，需要采用较大的啮合角，因而增大了齿轮的径向力。此外，还需要一个偏心输出机构，致使它的传递功率和传动效率都受到了一些限制。所以，一般来说，少齿差传动适用于具有传动大而间断工作的中小型动力传动。,蜗轮蜗杆传动,蜗轮蜗杆传动,优点,工作平稳：兼有斜齿轮与螺旋传动的优点。 i大，传递动力时：i=8100（常用1550），传递运动时：i=几百上千（单头， 结构紧凑、重量轻、噪音小 自锁性能好(用于提升机构) 。,缺点,制造成本高，加工困难 滑动速度vs大 低 蜗轮需用贵重的减摩材料,几种机械传动形式的特点,高速机械之高速冲床,高速冲床的滑块以长型导路设计，配备滑块平衡装置，确保运转精密与稳定。 所有抗磨损元件均以电子式定时自动润滑系统，如缺乏润滑油，冲床将全自动停止。 先进、简易的操控系统，确保滑块运转及停止的准确性。 可搭配任何的自动化生产需求，提高生产效率降低成本。,高速加工机床,高速切削的优势,大大提高了机床生产率，缩短了产品制造周期； 能保持加工表面良好物理、机械性能； 能适应高硬切削，实现精细加工； 易加工薄壁零件、脆性材料以及航空航天、汽车、模具等领域里常见的结构复杂的大型零件。,高速加工关键技术,1.高速电主轴,主轴电动机的定子、转子直接装入主轴组件内部，实现“零传动”。,电主轴的特点： 1、结构紧凑 2、重量轻 3、惯性小 4、动态特性好 （避免振动与噪声）,高速加工关键技术,2. 高速切削刀具,刀具与机床的接口 刀具的平衡 安全性 高速切削刀具的材料,刀具与机床的接口 传统的镗铣加工使用7:24的莫氏锥刀具接口：主轴端面与刀具存在间隙，在主轴高速旋转和切削力的作用下，主轴的大端孔径膨胀，造成刀具轴向和径向定位精度下降。同时锥柄的轴向尺寸和重量都较大，不利于快速换刀和机床的小型化。,高速加工关键技术,高速加工常用HSK的接口标准：由亚琛工业大学机床研究 所(WZL) 开发，并形成了用于自动换刀和手动换刀、中心 冷却和端面冷却、普通型和紧凑型等6种形式。已列为德国 标准DIN 69893，HSKA63刀柄及主轴锥孔 。,高速加工关键技术,HSK刀柄的特点 采用锥面、端面过定位的结合形式，能有效地提高工具系统的连接刚度，且重复定位精度高； 采用空心结构和缩短锥部长度，刀柄质量较轻，可缩短换刀移动距离，加快换刀速度，有利于实现高速自动换刀； 采用1:10锥度，锥柄较短，楔形效果好，有较强的抗扭能力，且能抑制因振动而产生的微量移位； 刀柄与主轴间由扩张爪锁紧，转速越高，扩张爪的离心力(扩张力)越大，锁紧力越大，具有良好的高速性能。 为提高刀具系统在高速状态下的动平衡精度，可在刀柄上安装自动校正动平衡装置。,安全性,问题：高速加工的刀具为什么会有很大的破坏能力呢？,刀片飞脱的可转位铣刀,机床的防弹玻璃被击碎,两把镗刀在5000r/min时所加工孔的的圆度没有什么差别，都是1.1m，这些误差主要由于机床工具系统的精度造成； 当转速提高到10000r/min时，经过平衡的镗刀所加工出的孔的圆度比5000r/min时略有增加，为1.25m，而未经平衡的镗刀所加工出的孔的圆度比5000r/min时增加很多，达到6.30m。,刀具的平衡,某精密镗刀制造商提供的数据,平衡调整环：适合整体刀具，通常在刀柄上具有两个平衡调整环。通过分别旋转平衡调整环，可以产生一个合力和一个平衡力矩，从而实现动平衡。 平衡调整螺钉：适合盘类刀具。通常通过在一个(或两个)截面内对两个螺钉进行径向移动来改变该截面内的质心位置，从而达到平衡调整的目的。 平衡调整块：适合大尺寸的单刃刀具(如单刃镗刀) 。该调整块与单刃刀头处于同一截面，径向可以移动。通过该调整块的移动来达到平衡。,刀具的平衡-调整法,带平衡调整螺钉的铝合金刀体,超高速加工中心,六自由度并联机床,基于Stewart平台原理的并联闭链多自由度驱结构 工件固定，刀具（主轴）运动 6根可变长度驱动杆支撑 调节6根驱动杆长度（6套伺服驱动），可使主轴和刀具作六自由度运动,3-HSS并联机床（3自由度） H螺旋副,S球面副,高速与超高速加工的应用,航空工业：铝合金件“掏空”加工。效率，精度。 模具制造：可加工淬硬钢；可部分代替磨削加工、电加工等工艺，主要适合加工