NJ01-036@小型手扶水稻割捆机设计（陈立君）
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机械毕业设计全套
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NJ01-036@小型手扶水稻割捆机设计（陈立君）,机械毕业设计全套
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外文翻译 1 关于 凸轮控制行星齿轮 系的一个 实验研究 性论文 谢 文翔 自动化系工程， 台湾国立 大学，护胃，云林县 632名，台湾，中华民国 2006年 4月 14日 初稿 ; 2006年 10月 16日 校订 ; 2006年 10月 18日 完成 2006年 12月 19日 在网上发表 摘要 一般来说， 一个 机械装置是被 一个 匀速运转的发动机 驱动 的 。然而，越来越多的研究显示 如果 一个 机械装置在 非均匀的速度 下被 驱动 会有 许多好处 ，这种 机械装置被叫做 一 种 变 速 输入 机制。这 篇文章 的目的是要提出一种新颖的办法，为 了构成 变速 输入 机 制而 采用凸轮控制的行星齿轮 系 ，并探讨其可行 性进行了原型试验。首先， 完成 几何设计。 那样 ， 在 机制的几何 学设计 的基础上推导 得出 运动 方程和凸轮廓面方程 。此外，详细的设计过程 通过 实例 来 说明 ,同时附上插图 最后，利用 ADAMS软件 ,通过 运动学和动力学模拟证实了设计 的 有效性。此外，提出的方法的可行性研究， 通过 样机测试进行验证。实验结果表明，该凸轮控制行星齿轮 系 (ccpgt)是一个 适合 这种 驱动变速机制 的方法 。此外，由于它的机械性质，凸轮控制行星齿轮 系 (ccpgt)相比 补助马达间接变速装置 有 很多 优势 ,比如有更高的可靠性，更快的反应速度，和更大的输出功率。 2006年 Elsevier公司有限公司保留所有权利。 关键词：变速机制 ;凸轮控制 ;行星齿轮列车 ;凸轮设计 1.简介 凸轮控制行星齿轮 系 （ ccpgt ） 由 行星齿轮 系 与凸轮 构成 。 chironis 1 在他的书中 插入 1 ccpgt，如图 1 所示。 机制的分解图如 图 2 所示 ，它是由一个凸轮槽（框 架 ） ， 恒星 齿轮（输出），一个行星齿轮，以及一个 供给装置 （输入）构成 。一般来说，行星手臂旋转在 一个 恒定的速度，并驱动行星齿轮围绕 恒星齿轮 左右同时进行 旋转 和自旋 。在同一时间内，行星齿轮产生一种 由附着滚轴 和凸轮槽接触 而形成的振 动 。因此， 恒星 齿轮能产生一个非匀速运动 与 行星齿轮 配合 。主要的优点是，它可以产生各种各样的非均匀输出 运动 。此外， 由于其机械性质 它具有更高的可靠性，更低的成本，更快的反应速度和较高的 电力传输 。现在 应用在薄膜覆盖上 ,然而 , 因为它的结构复杂 ,设计与分析的 ccpgt 并不容易。此外，对 凸轮控制行星齿轮 系 进一步研究不容易在参考 文献和 参考 书目中找到 。 nts外文翻译 2 一般来说， 一个 机械装置是被一个匀速运转的发动机 驱动 的 。 一旦 装置 的运动学尺寸合成 ,主件 的 从动就自然形成了 。如果 一个 机械装置在 非均匀的速度 下被 驱动 ,这种 机械装置被叫做 一 种 变 速输入 机制 。由于有更多的自由选择，改变输出运动，以迎合不同 运动要求 ，该机制可应用于精密成型或切削过程。 在 1990年以前 可变输入速度机制很少 研究 。 rothbart 2 设计了一个凸轮机制由 一个急回机制 在非均匀的速度 情况下驱动 。特萨和马修 3 导出 随后的运动 方程 在 凸轮可变 输入 驱动 的情况下 。谢 4 首先介绍了一种新型的方法，以 改善随后的运动状态 通过 采用伺服电机 改变输入速度 .随后，闫等人。 5-8 设计出通过 改善输出运动特性的一个机制 ,这种机制 由一个伺服 电 机 的 补助马达间接变速装置驱动 。虽然该 方法是有效的， 由于利用一个伺服电机 ,这种机制 仍 有 一些 缺点存在 ，例如，成本较高， 一个 所需的 特别设计的伺服电机，反应迟缓 ,和有限的输出功率。 本研究的目的是 完成 凸轮控制行星齿轮 系 机制 的 运动学设计，并调查使用 此 机制 去驱动 一种变速机制 的可行性， 。首先， 审查凸轮控制行星齿轮 系的 几何 学设计 。其次， 揭露 凸轮 轮廓 方程 式 。此外， 用 一个设计实例给予说明。 最后，对于所提出的方法与原型机器 用 计算机仿真与实验研究验证 其 可行性 图 1 凸轮控制行星齿轮 系 1 2. 几何 学分析 一 个 凸轮控制行星齿轮 系 ccpgt 的 几何 学分析 如 图 3 ， 恒星齿轮 ,行星齿轮 和滚筒的中心点分别为 Os, Op, Of.运用余弦定理向三角 形 ，形成三个中心，我们有 电话： +88656315368; 传真： +88656314486 电子邮件地址： allen.tw nts外文翻译 3 图 2 机制的分解图 当 和 (摇臂的长 )时 , 此外，该 恒星 齿轮和行星齿轮 之间的 中心之间的距离 为 其中 Tp 和 Ts 分别为 恒星 齿轮和行星齿轮 的 齿 数 ， m是 两个 齿轮 的 模 数 .（ 3）是一个众所 周知的结果 ,可以发现在教科书上机制的运动学 中 ， 因此，这里 就不用验证了 。此外，滚子中心的位置矢量 为 此外，三角形 两边 长度的总和必须大于另一 边的 长度。 此时 如果 然后存在一个不确定的状态， 比 如说，摇臂将 支配 两个不同的 轨道 。机制 的一个不确定的状态被称为变点， 支 置 它的称为 不确定性 机构 。该 凸轮控制行星齿轮系 当时被称为变点机制，一般在机构设计中应避免 产生 。 此外， nts外文翻译 4 图 3 凸轮控制行星齿轮 系的几何学关系 关于 凸轮控制行星齿轮 系 ccpgt的一个输 入的角度 如图 4所示。最 初 ,手臂在位置 0处 ， 并且恒星 和行星齿轮 的 两个 定位圆盘 啮合 在 点 P，让手臂转动一个角度 围绕 ，然后它将推动太阳齿轮和行星齿轮 到位置 2 。由于运动学关系， 凸轮控制行星齿轮 系此时呈现 直线型 ，这 种 位移可以分解成 在 定理的叠加基础上 的 两个位移。首先， 让 恒星 齿轮和行星齿轮 的 手臂 固定 ， 并且 凸轮与滚子之间的约束 被暂时 取消 。 然后 ，如果手臂 绕着 旋转 一个角度 ，所有 不见 除了凸轮 将 移到位置 1 。此外，让手臂固定， 让恒星 齿轮和行星齿轮 绕着它们的轮轴 自由旋转。 一旦 滚子和凸轮 在正确的位置相互 啮合 ， 就 迫使行星齿 轮 绕着旋转 一个角 度 并且移向 位置 2 ， 那时 属于行星齿轮 的 接触点 p 在位置 0将移向 。在同一时间， 由于 与行星齿轮 的相互 啮合 ,恒星 齿轮将 绕着 旋转一个角度 ， 属于 恒星 齿轮 的 接触点 P将移到 到 点 。这两个位移 移动 量 相 加 而且 如果 和 分别 是 行星齿轮和 恒星 齿轮的角位移， （顺时针 方向为 负）是滚子和 凸轮 之间 相互 啮合产生行星齿轮 的自旋角度 . 在位置 0表示为 。此外， 可以得到 通过 nts外文翻译 5 图 4 凸轮控制行星齿轮 系的位移 将 (11)代入 (9),我们得出 同样 .将 (8)整理得 将 (13)代入 (12),恒星齿轮和行星齿轮手臂间的角位移方程式能被写成以下形式 如何 区分 (12)和 (14)之间 各自 的不同 ,是通过时间关系 ,我们通过角速度方程式 和 和 分别 为 太阳挡，手臂，以及行星齿轮的 角速度， 是 行星齿轮的 自 转速度。此外， 是由凸轮轮廓 决定的 ，因此，它是一个凸轮参数 的系数 。 一旦凸轮已设计 , 就 可以得到。 如果输入角速度 给出 ,输出角速度 就 可以 通过公式 (15)计算 得出 。此外， 行星齿轮 的 角速度 也 可由公式 (16)计算 得出 。 通过时间关系可以区分 (15)和 (16)之间各 自的不同 , 我们 得到了角加速度 的方nts外文翻译 6 程 和 和 分别 为恒星齿轮 ，手臂，和行星齿轮角加速度， 是行星齿轮的 自转加速度 。同样，如果 和 已经 给出 , 和 可以 通过公式 （ 17）和（ 18）分别算出 。 3 .凸轮设计 凸轮几何设计 的 主要方法 是 封 套 理论方法 9-12及共轭曲面法 13-15 。 需要 参考 大量的详细资料 。因为前者更容易 让 人理解，设计者不必 在 先进的数学背景下，它 常 被用于 凸轮 轮廓 合成 封 套 理论 方法的 原理起源于 曲线 族 方程 式 ，但滚筒的 曲线方程 式 的不 同 在于相加在一起 . 通过 图 5它可以很容易地 得出 ,在 凸轮控 制行星齿轮 系 ccpgt凸轮是一种 倒转凸轮。因此凸轮是固定的， 如果行星齿轮绕 恒星 齿轮 旋转 ,从动滚筒将会回转 .将 代入公式 （ 1） 并且整理 ，我们 得出 图 5 凸轮几何设计 是基圆半径， 是 滚筒 半径， 是 在初始位置的 角度 。此外， 从动件的位移为 nts外文翻译 7 和 分别 是 手臂角位移（凸轮角）及行星齿轮 角 位移 （从动摆角） ,在公式 （ 7）和 （ 8） 中得以说明 。 由于滚筒的 中心和 接触 点 之间的距离 等于该 滚筒的 半径，滚筒的 曲线 族通过 凸轮与滚 筒 之间的 相对运动 就 产生 了 此时 基于封 套 理论， 对它进行一阶 偏导， 曲线 族 参数是零。这 时 公式 (22)和公式 (23)联立 ,得出凸轮轮廓的配合尺寸 此时 4 .设计实例 用 一个例子来说明所提出的设计过程。 假设恒星 齿轮 和行星齿轮 的 齿 数 分别和 ，两齿轮的 模 数 是 = 2 。 摇臂 的 长度 ， 滚 筒 半径和基圆 半径分别 是 和 该类型的从动件运动，是上升和下降，即它有一个 上升并且 随后 立即返回 ， 在运动过程中 并没有 停顿的情况 发生。 接下来振幅是 h = p/6 ， 凸轮 总的上升 角度 和总的返回角度 是 因为它不断加速 ,该摆线运动曲线为位移 曲线 所支配 ，其方程 为 和 nts外文翻译 8 由公式 (3)和 (9)给出 , 和 .将 和公式 (29)和 (30)代入公式 (22) .计算出 .同时将给出的数据代入公式 (29)和 (30) 和用 区分公式 (31)和 (32) 和此外 ,将 和 公式 （ 26）和（ 27） 算出 P和 Q，然后 将 他们 代入公式 （ 24） , 凸轮轮廓 的 X 坐标 就 可以得到。最后， 将 x 代入公式 （ 28） ，然后 将 代入公式 （ 25） 中， 轮廓的 Y坐标 就 可以得到。此外， 凸轮剖面设计，是 如 图 6所示 ， 并且运用 CATIA软件设计 了 实体模型 ,如 图 7所示 . 然后 ,将 该模型引入到 ADAMS软件 ,作 为运动学 模拟 和动 态仿真 ， 他们 理论（分析）角速度 的 比较 关系如 图 8。图 8 表明无论是 理论的 角速度 还是 运动学仿真是一致的，因此实体模型已完全确立。此外，输出角速度是连续和平稳的，所以角加速度是连续的。此外，由于振幅的角速度比较大， 凸轮控制行星齿轮 系 ccpgt能产生广泛的可变速度。这正好证明了 ccpgt理论上是适 应用一种变速机制 的 输入源 。此外，图 8的 动态模拟 表明其输出角速度与理论 正好想匹配 ，除 了 滚 筒 和凸轮 由于 被 拆 开 0.05毫米 而 出现 分离的影响。 nts外文翻译 9 图 6 凸轮轮廓 图 7 立体模型 时间 (秒 ) nts外文翻译 10 时间 (秒 ) ADAMS软件运动学模拟 a和动 态仿真 b 5 。实验 为了验证设计 的 正确性，自行设计 一个 原型， 如 图 9 所示 。为了有较高的精度， 月 30日和 msga 和 地面齿轮 分别 用于 恒星 齿轮和行星齿轮原理样机 上 。 凸轮 从动轴承 用于滚筒上 。该凸轮 用 钢 做成 ，其 轮廓用车床 加工，然后 用 数控机床 再磨， 球轴承是用于轴承的输入轴和行星齿轮轴， 而且 球轴承 也 用于输出轴。以减少静不平衡， 增加 0.402公斤 平衡质量， 恒星齿轮 的轴 手臂垂直距离 为 51.95毫米， 采用 CATIA软件，从固体模型得出 这 两项数据，然后 运用 ADAMS软件通过运动学 仿真 得以 验证 。此外，实验 通过 测量和测试 得出的结果如图 10和 11所示 nts外文翻译 11 图 9 a装配图 b 凸轮控制行星齿轮 系 该系统包括一个电机，弹性联轴器 ， 编码器（ ） ，伺服放大器 ( )进行 数据采集。为了 调查 各种电机的操纵性 . 交流伺服电机（三菱， ,750瓦特， 3000nts外文翻译 12 转每分钟）与伺服驱动器（ ） 以及 带着 )驱动器的 直流无刷马达（ 200 瓦， 250-2500 rpm ）用于驱动原理样机。连接电机轴与输入轴 用 弹性 联轴器，电动机将驱动原型 在 不变的速度 。该脉冲编码器通过 伺服放大器 计算 ，然后传送给 安装 软件 的 电脑转换 成输出速度 图 10.试验系统原理图 图 11 试验装备 (a)交流伺服电机输入 系统和 (b) 直流无刷马达 输入系统 nts外文翻译 13 比较 在一个周期 内 理论和实验在 300， 400 和 500 rpm 的输出速度 ,如 图 12 (a)-(c) 。可以看出，该反应的伺服电机 输 入是非常接近这样的直流无刷电机的 输 入。最有可能的原因可能是伺服电机 开环 控制，而不是封闭的闭环控制。因此，电机运行在恒定的速度， 如 实际应用，系统的成本可以大大降低。虽然有波动，可以看出，从数字显示，试验速度大约是 与 理论 完全相同 ， 而且没有 滞后现象。 因 电机 动 力 受到负载转矩 的 变化可能会出现 滞后 。 例如，在第一次加速阶段，负载转矩 随 加速度 将增加，就造成 电 机不 能 及时响 应 ,一个滞后期将会出现。此外，由于所有的 波形 的实验输出速度 相似 ， 如 图 12 （ a） -（ c），滞后可以很容易地用前馈控制器 补偿 .该系统采用闭回路控制，或 者 凸轮设计 在 预先 阶段的消除其影响 。因此， 一个 机械装置在 非均匀的速度 下被 驱动 它是 切实可行的 . 时间 (秒 ) 时间 (秒 ) 6 。结论 在这项研究中 ,用 凸轮控制行星齿轮 系 (ccpgt)驱动一个 变速机制一种新颖的方式已 经 设计 完成 。 ccpgt的运动学方程第一次 得以 详细推 导， ccpgt凸轮 轮nts外文翻译 14 廓方程 式也以得出 。 Ccpgt的 设计过程中 也用实例得以 说明。此外， 这 套实验系统 也完成了其 设计 的可行性和准确 性论证 。结果表明， 实验结果与理论 的 输出速度 上完全相同 ，除了 一点 相位滞后， 但是 滞后 很容易 进行 补偿。因此， ccpgt是 变速机制 输入的 一种可行的办法。此外，实验结果表明， 电机 运行 在 恒定速度，没有 必须的 伺服电机，可用于驱动 凸轮控制行星齿轮 系 . 参考文献 1 N.P. 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