34 机械传动 2006年
文章编号:1004-2539(2006) 04-0034-03
加工中心圆盘式刀库转动定位机构的设计计算
(河南机电高等专科学校, 河南新乡 453002) 曹秋霞
陈新亚
摘要 介绍了MCV2520小型立式加工中心圆盘式刀库转动定位机构的设计计算方法。重点阐述了槽轮机构的工作原理、结构参数计算和刀库转动电机的计算和选择。
关键词 加工中心 刀库 槽轮机构
刀库的设计是加工中心设计的关键。在满足加工
要求、经济实用的条件下, 应尽量使加工中心的结构紧凑, 减小加工中心的外形轮廓尺寸, 尽量使其结构简单, 易制造, 从而降低生产加工中心的成本
。
引言
MC V2520小型立式加工中心体积小、结构紧凑、生产效率高、精度较高, 能完成铣、钻、扩、铰、锪、攻丝等多种加工工序, 能进行小型板类、盘类、壳类、模具类等
复杂零件的多品种中小批量加工。主轴采用高速电主轴; 工作台采用的是X -Y 双向精密数控工作台; 可以实现X 、Y 、Z 三个方向的进给; 有自动换刀装置, 可以安装各类钻、铣类刀具并自动换刀。MCV2520小型立式加工中心总体结构布局如图1所示
。
图2 刀库结构组成示意图
刀库换刀的形式有机械手换刀和无机械手换刀两种。而在无机械手换刀方式中, 刀库可以是圆盘式、直线排列式, 也可以是格子箱式等。无机械手换刀方式中特别需要注意的是刀库转位定位的准确度。圆盘式刀库容量较小, 刀库结构简单紧凑, 刀库转位、换刀方
图1 MCV2520小型立式加工中心总体结构示意图
便, 易控制。直线排列式和格子箱式刀库结构较复杂, 时具有过载保护作用, 可用于精密机械传动装置中。
参
考
文
献
-3-3
44×63×109×π2×(64-0. 5) ×106×1×10=1. 3×10-9rad 蒙乃尔合金波纹管的扭转刚度满足要求。
1 电机工程手册编辑委员会编. 机械工程手册. 机械零部件设计卷(第4篇) . 机械零部件设计卷(第6篇) . 基础理论卷(第4篇) . 北京:机械工业出版社, 1997
2 徐灏编. 机械设计手册(第1卷, 第3卷, 第4卷) . 北京:机械工业
出版社, 1991
3 刘鸿文. 材料力学第四版. 北京:高等教育出版社, 2004收稿日期:20051202 收修改日期:20060320
作者简介:杜可可(1961-) , 河南省郑州市人, 副教授, 硕士
3 结论
新型弹性联轴器, 通过弹性夹头把套筒和轴联接起来, 从而实现两轴或轴和回转体的联接。这种弹性联轴器结构简单紧凑, 重量轻、转动惯量小, 允许转速高, 传动精度高, 补偿能力强, 易于制造。此外, 采用弹性夹头代替键联接, 降低制造成本, 且当转矩突然增大
第30卷 第4期 加工中心圆盘式刀库转动定位机构的设计计算 35
使用于刀库容量较大的加工中心。由于圆盘式刀库具有容量较小, 刀库结构简单紧凑, 刀库转位、换刀方便, 易控制等特点, 在小中型加工中心中应用较多[1]。圆盘式刀库主要用在无机械手换刀方式的加工中心上, 可用在小型动柱式和立式加工中心上, 基本结构示意图, 如图2所示。
刀库转动定位机构的性能好坏, 直接影响刀库的转动、定位精度。因此必须选择合理的转动定位机构, 并进行正确地设计和计算。
拨销进入槽中, 就拨动槽轮作反向转位运动, 当拨销从槽中脱出, 槽轮即静止不动, 并由锁止盘定位。当只有一个拨销时, 主动曲柄转一周, 槽轮作转一个角度的步进运动, 从而实现转位、分度和定位
[2, 3]
。
4 槽轮机构的设计
4. 1 槽轮机构参数计算
1) 槽数Z
槽轮槽数根据刀库容量选取, 但不同槽数时, 外啮合槽轮的角速度和角加速度的变化不同[3], 如图4所示。由图可以看出, 槽数越小, 则角加速度的变化越大, 由此产生的冲击和磨损也就越大。因此在用外啮合槽轮机构作为刀库转动定位机构时, 槽数不应小于8, 即刀库容量最好不小于8把刀
2) 槽间角2φ2
2φ360°/Z 2=
3) 槽轮每次转位时曲柄的转角2φ12φ180°-2φ1=2
4) 槽轮与锁止盘间的中心距L
选用时考虑转位定位机构强度和刚度, 并使其结构紧凑。
5) 主动曲柄长度R 1R 1=L sin φ26) 槽轮半径R 2R 2=L cos φ2
(4
) (3) (2)
[2, 3]
2 刀库转动定位机构的选择
目前圆盘式刀库大多采用的是单头双导程蜗轮蜗杆传动, 此传动机构在使用中可随时调整蜗轮蜗杆的传动间隙, 实现准确的转位分度, 保证刀库工作的可靠
性, 但此传动机构较复杂, 而且单头双导程蜗轮和蜗杆的加工较困难。
槽轮机构具有冲击小, 工作平稳性较高, 机械效率高, 可以在较高转速下工作, 且有结构简单, 易制造等优点, 在目前生产的鼓轮式刀库的加工中心机床上很多采用槽轮机构来驱动刀库的分度回转运动。圆盘式刀库也可采用槽轮机构来驱动刀库的分度回转运动。但此机构定位精度不够高, 为提高其定位精度可采用交流伺服电机, 从而可保证较高的定位精度。
。
(1)
3 槽轮机构的工作原理
槽轮机构(又称马尔他机构) 能把主动轴的匀速连续运动转换为从动轴的周期性间歇运动, 常用于各种分度转位机构中。槽轮机构有3种基本类型:外啮合槽轮机构、内啮合槽轮机构和球面槽轮机构。刀库可
采用外啮合槽轮机构, 也可采用内啮合槽轮机构[2, 3]。此处仅介绍外啮合槽轮机构的设计。
外啮合槽轮机构的工作原理如图3所示, 它由主动曲柄1、槽轮2、拨销3和锁止盘4组成
。
图4 外啮合槽轮机构的角速度和角加速度
图3 外啮合槽轮机构的工作原理
7) 圆销半径r
r =R 1/68) 槽底高b
b =L -(R 1+r ) -(3～5) (5) (6)
外啮合槽轮机构的主动曲柄回转轴线与槽轮回转轴线平行, 通常主动曲柄作等速回转, 当主动曲柄上的
36 机械传动 2006年
h =R 2-b 10) 锁止弧半径R X R X =R 1-r -e
(7) (8)
L DP ———刀盘厚度, mm J C =J m C +J L C
式中 v ———刀具的最大运动线速度, m /min
J L C
J m C 3
初选电机, 其额定转矩、最大转矩、转动惯量J mc
均可选定。即可计算J C =J mC +J L C 5. 2 摩擦引起的负载转矩计算
由重力产生的摩擦力矩T FC (Nm ) T FC ≈μG C R SP
式中 μ———槽轮和锁止盘间摩擦系数, 取0. 15
G C ———刀盘、轴、槽轮等的重量, N R SP ———滚子中心到锁止盘中心的距离如果T FC ≤电机的额定转矩, 则符合要求。5. 3 最大加速转矩T cam
当电机从静止升至n ma x 时2πn C max 60t Ca
式中 n c max ———电机最高转速, r /min
T cam =J C t ca
———加速时间(s ) 取0. 2s
(16)
5. 4 电机的最大启动转矩
T Cr =T cam +T FC
如果T Cr ≤电机的最大转矩, 则符合要求。
(15) (14) (13)
式中, e =(0. 6～0. 8) r , 且必须大于3m m ～5mm , 取e =7mm 。
根据以上参数可设计出槽轮和锁止盘的尺寸。4. 2 减小槽轮机构运动冲击的方法
当槽轮机构进入和脱出槽口的瞬时位置, 主动曲柄中心与槽的中心线垂直, 使槽轮转位起、停瞬时的角速度等于零, 避免了刚性冲击。但是槽轮转位起、停时的角加速度变化较大, 且在转位过程的前半阶段与后半阶段的角加速度方向不同, 因此, 当槽与滚子之间存在间隙时, 会产生一定冲击, 为减小冲击可采取以下方法[4]。
①减小或消除拨销和槽之间的间隙;
②消除拨销开始进入槽时的间隙, 应使槽轮的实际外圆半径R 2a 略大于槽轮的名义外圆半径R 2, 取R 2a =R 2+r , r 为拨销半径。
③回转轴采用空心结构, 减小槽轮组件的转动惯量。
④增加轴承的预紧力, 使轴承的间隙为零, 从而增加槽轮组件的回转阻尼。
2
2
2
5 刀库转动电机的选择
刀库的回转驱动电机的选择时, 须考虑由摩擦引起的负载转矩和各负载的转动惯量[1]。
5. 1 负载的转动惯量J LC 和刀库系统转动惯量J C
n i 2
J LC =∑J i n m
J C =J m C +J L C
式中 J i ———各旋转件的转动惯量, kgm 2
n i ———各旋转件的转速, r /min J mC ———电机的转动惯量, kgm n mC ———电机的转速, r /min
n C 2 J LC =(J DP +J z +J CL +J SP ) (11)
n m C
式中 J DP 、J Z 、J CL 、J SP ———分别为刀盘、轴、槽轮和锁
止盘的转动惯量, kgm 2
n C ———刀盘的转速, r /min
n C πD DP
式中 D DP ———刀盘直径, mm
(12)
2
最终确定电机型号、输出功率。相应的伺服驱动
器选择与电机相匹配的型号。
6 结论
采用以上方法设计的槽轮机构驱动的圆盘式刀库可实现刀库准确的分度回转运动, 设计中既利用了槽轮机构的优点, 又克服了其结构本身固有的缺点, 同时采用交流伺服电机驱动, 从而可保证较高的定位精度。
参
考
文
献
(9) (10)
1 廉元国, 张永洪. 加工中心设计与应用. 北京:机械工业出版社, 1995(3) :94～103
2 邓召义, 姚振甫. 实用机械电子技术设计手册(机械部分) . 北京:机
械工业出版社, 2001(11) :1210～1217
3 张世民. 机械原理. 北京:中央广播电视大学出版社, 1992(10) :351
～355
4 彭文. 槽轮机构在加工中心鼓轮式刀库上的应用. 机械工程师, 1999(1) :26～27收稿日期:20051114
作者简介:曹秋霞(1966-) , 女, 河南原阳人, 副教授, 硕士
2 英文摘要 A bstract First , after inverse displacement analysis of six DOF (de -gree of freedom ) 6—3—3spatial parallel mechanism , motion equations of members were educed . Second , simulation methodology based on three -dimensional animation technology was put forward to test the in -terference bet ween links of the mechanism , the method ology not only made test of links interference visual , but also limitations of other test criterion were avoided . Final , simulation animation for test of links in -terference about the mechanism was program med , and an example was given .
Key words : Six DOF 6-3-3parallel mechanis m Inverse dis -placement analysis Motion eq uation of member Links interference Simulation based on animation technology MATLAB language Study on an Improved Method in Kinematics for MOTOMAN -UPJ Manipulator ……………………Chen Ping , Liu Guohai (23) A bstract According to the structure characteristics of the MOTOMAN -UPJ robot manipulator , the forward and inverse kinematics equations have been deduced . An inverse kinematics equation which needs the inverse matrix multiplication only once has been presented . Compared with the conventional methods , this method has reduced the work of calculation greatly . Considering the problem what s ometimes the results of the inverse kinematics eq uations are not real , the affects to the robot manipulator inverse kinematics of each position parameter have been discussed , an inverse kinematics equation has been confirmed , and the situation of missing results has been avoided . At last , 9groups of data and 6groups of data have been used to proved the preciseness and rationality of the forward and the kinematics equations b y kinematics si mulation of MATLAB .
Key words : Kenimatics MOTOMAN -UPJ robot manipulator Simulation
Tooth Profile C alculation and Automatic Drawing of Cylindrical Worm Wheel ………Zheng Huali , Yang Shuncheng , Wu Wenjian ,
Li Jianyu , Liu Yinghao , Wang Wenhe , Xue Peijun (28)
A bstract Based on the meshing theory , the universal equations of cylindrical worm wheel are deduced , and the formulas of tooth thickness of random radius are given . Took ZA worm wheel as example , the indi -vidual equation of tooth surface is deduced . Moreover , the visual basic programs are developed to calculate the coordinates of tooth profile and draw it automatically on the interface of AutoCAD , then the tooth profile is anal yzed .
Key words : Worm wheel Tooth profile Tooth thickness Auto -matic drawing
Design of a New Type of Elastic Coupling ………………………
…………………………………Du Keke , Zhang Jianguo (32) A bstract A new type of elastic coupling with simple structure , includ -ing Monel metal corrugated pipe , elastic inner and outer rings , is de -signed . It has excellent dynamic response performance and has higher transmission an gular accuracy while trans mitting large torque . Key words : Elastic coupling Metal corrugated pipe Elastic ring Design and Calculation on Rotating and Locating Mechanism of Machining Center ' s Circular Tool Magazine ……………………
…………………………………Cao Qiuxia , Chen Xinya (34) Abstract The design and calculation method on rotating and locatin g mechanism of MCV2520miniature vertical machining center ' s circular tool magazine are introduced . The groove wheel ' s working principle , calculation of structural parameter , and calculation and choose of tool magazine rotating motor are clarified .
Key words : Machining center Tool magazine Groove wheel Research o n Mathematical Mo del of Double -stage Cylindrical Helical Gear Drive
……………………………Liu Haozeng (37)
Abstract The design calculation of optimization on the double -stage cy lindrical helical gear reducer is very complicated . Whether the math -ematical model establishment is correct or incorrect , it is related to the optimization design on the gear drive is success or failure . The volu me and weight of a reducer are mainly determined by the dimensions of gears and shafts . Therefore , a target function can be established by the sum of all volume of gear and shafts . The strength requirement on gear and shaft can be looked on as its constraint cond ition to establish the mathematical model on the optimization des ign of the double -stage cy lindrical helical gear reducer which involves 12design variables and 24constrain conditions .
Key words : Helical gear M athematical model Constraint Opti -mization
Virtual Prototype Technology and Kinematics Simulation of High -speed Inset Mechanism
……Gao Fei , Ou Kailiang , Den g Li (40)
Abstract Based on virtual prototype technology , a kind of high -speed inset mechanism was designed . The 3D entity modeling of mech -anis m , which takes 3D entity modeling software Solid works and virtual prototype s imulation sofeware Cos mosmotion , was build . By means of the simulation , the design efficiency can be raised .
Key words : Mechanism Virtual prototype Kinematics simulation Fuzzy Reliability Optim al Design of Gear Transmission
………
…………………………………Peng Cheng , Xiao Zhixin (42) Abstract Based on statistics and fuzzy mathematical theory , and tak -ing the random and fuzziness of design parameters into account , the fuzzy reliable mathematical model of cylindrical gear trans mission is set up . By the examples , the optimal parameters are given . The result proves the correctness and reliability of this model .
Key words : Gear trans mission Fuzzy reliabilit y Optimal design Reliability Subordinate function
Application of Simulated Annealing Algorithm in the Reducer Op -timal Design …………………………Zhang Libing , Wu Ting (44) Abstract Based on the theory of simulated annealing algorithm , the object mathematic model and the restriction condition of the reducer op -timal design were established . The key technology of simulated anneal -ing al gorithm was expatiated and the examples showed the reducer De -sign can be optimized remarkably .
wo rds Simulated algorithm de -
34 机械传动 2006年
文章编号:1004-2539(2006) 04-0034-03
加工中心圆盘式刀库转动定位机构的设计计算
(河南机电高等专科学校, 河南新乡 453002) 曹秋霞
陈新亚
摘要 介绍了MCV2520小型立式加工中心圆盘式刀库转动定位机构的设计计算方法。重点阐述了槽轮机构的工作原理、结构参数计算和刀库转动电机的计算和选择。
关键词 加工中心 刀库 槽轮机构
刀库的设计是加工中心设计的关键。在满足加工
要求、经济实用的条件下, 应尽量使加工中心的结构紧凑, 减小加工中心的外形轮廓尺寸, 尽量使其结构简单, 易制造, 从而降低生产加工中心的成本
。
引言
MC V2520小型立式加工中心体积小、结构紧凑、生产效率高、精度较高, 能完成铣、钻、扩、铰、锪、攻丝等多种加工工序, 能进行小型板类、盘类、壳类、模具类等
复杂零件的多品种中小批量加工。主轴采用高速电主轴; 工作台采用的是X -Y 双向精密数控工作台; 可以实现X 、Y 、Z 三个方向的进给; 有自动换刀装置, 可以安装各类钻、铣类刀具并自动换刀。MCV2520小型立式加工中心总体结构布局如图1所示
。
图2 刀库结构组成示意图
刀库换刀的形式有机械手换刀和无机械手换刀两种。而在无机械手换刀方式中, 刀库可以是圆盘式、直线排列式, 也可以是格子箱式等。无机械手换刀方式中特别需要注意的是刀库转位定位的准确度。圆盘式刀库容量较小, 刀库结构简单紧凑, 刀库转位、换刀方
图1 MCV2520小型立式加工中心总体结构示意图
便, 易控制。直线排列式和格子箱式刀库结构较复杂, 时具有过载保护作用, 可用于精密机械传动装置中。
参
考
文
献
-3-3
44×63×109×π2×(64-0. 5) ×106×1×10=1. 3×10-9rad 蒙乃尔合金波纹管的扭转刚度满足要求。
1 电机工程手册编辑委员会编. 机械工程手册. 机械零部件设计卷(第4篇) . 机械零部件设计卷(第6篇) . 基础理论卷(第4篇) . 北京:机械工业出版社, 1997
2 徐灏编. 机械设计手册(第1卷, 第3卷, 第4卷) . 北京:机械工业
出版社, 1991
3 刘鸿文. 材料力学第四版. 北京:高等教育出版社, 2004收稿日期:20051202 收修改日期:20060320
作者简介:杜可可(1961-) , 河南省郑州市人, 副教授, 硕士
3 结论
新型弹性联轴器, 通过弹性夹头把套筒和轴联接起来, 从而实现两轴或轴和回转体的联接。这种弹性联轴器结构简单紧凑, 重量轻、转动惯量小, 允许转速高, 传动精度高, 补偿能力强, 易于制造。此外, 采用弹性夹头代替键联接, 降低制造成本, 且当转矩突然增大
第30卷 第4期 加工中心圆盘式刀库转动定位机构的设计计算 35
使用于刀库容量较大的加工中心。由于圆盘式刀库具有容量较小, 刀库结构简单紧凑, 刀库转位、换刀方便, 易控制等特点, 在小中型加工中心中应用较多[1]。圆盘式刀库主要用在无机械手换刀方式的加工中心上, 可用在小型动柱式和立式加工中心上, 基本结构示意图, 如图2所示。
刀库转动定位机构的性能好坏, 直接影响刀库的转动、定位精度。因此必须选择合理的转动定位机构, 并进行正确地设计和计算。
拨销进入槽中, 就拨动槽轮作反向转位运动, 当拨销从槽中脱出, 槽轮即静止不动, 并由锁止盘定位。当只有一个拨销时, 主动曲柄转一周, 槽轮作转一个角度的步进运动, 从而实现转位、分度和定位
[2, 3]
。
4 槽轮机构的设计
4. 1 槽轮机构参数计算
1) 槽数Z
槽轮槽数根据刀库容量选取, 但不同槽数时, 外啮合槽轮的角速度和角加速度的变化不同[3], 如图4所示。由图可以看出, 槽数越小, 则角加速度的变化越大, 由此产生的冲击和磨损也就越大。因此在用外啮合槽轮机构作为刀库转动定位机构时, 槽数不应小于8, 即刀库容量最好不小于8把刀
2) 槽间角2φ2
2φ360°/Z 2=
3) 槽轮每次转位时曲柄的转角2φ12φ180°-2φ1=2
4) 槽轮与锁止盘间的中心距L
选用时考虑转位定位机构强度和刚度, 并使其结构紧凑。
5) 主动曲柄长度R 1R 1=L sin φ26) 槽轮半径R 2R 2=L cos φ2
(4
) (3) (2)
[2, 3]
2 刀库转动定位机构的选择
目前圆盘式刀库大多采用的是单头双导程蜗轮蜗杆传动, 此传动机构在使用中可随时调整蜗轮蜗杆的传动间隙, 实现准确的转位分度, 保证刀库工作的可靠
性, 但此传动机构较复杂, 而且单头双导程蜗轮和蜗杆的加工较困难。
槽轮机构具有冲击小, 工作平稳性较高, 机械效率高, 可以在较高转速下工作, 且有结构简单, 易制造等优点, 在目前生产的鼓轮式刀库的加工中心机床上很多采用槽轮机构来驱动刀库的分度回转运动。圆盘式刀库也可采用槽轮机构来驱动刀库的分度回转运动。但此机构定位精度不够高, 为提高其定位精度可采用交流伺服电机, 从而可保证较高的定位精度。
。
(1)
3 槽轮机构的工作原理
槽轮机构(又称马尔他机构) 能把主动轴的匀速连续运动转换为从动轴的周期性间歇运动, 常用于各种分度转位机构中。槽轮机构有3种基本类型:外啮合槽轮机构、内啮合槽轮机构和球面槽轮机构。刀库可
采用外啮合槽轮机构, 也可采用内啮合槽轮机构[2, 3]。此处仅介绍外啮合槽轮机构的设计。
外啮合槽轮机构的工作原理如图3所示, 它由主动曲柄1、槽轮2、拨销3和锁止盘4组成
。
图4 外啮合槽轮机构的角速度和角加速度
图3 外啮合槽轮机构的工作原理
7) 圆销半径r
r =R 1/68) 槽底高b
b =L -(R 1+r ) -(3～5) (5) (6)
外啮合槽轮机构的主动曲柄回转轴线与槽轮回转轴线平行, 通常主动曲柄作等速回转, 当主动曲柄上的
36 机械传动 2006年
h =R 2-b 10) 锁止弧半径R X R X =R 1-r -e
(7) (8)
L DP ———刀盘厚度, mm J C =J m C +J L C
式中 v ———刀具的最大运动线速度, m /min
J L C
J m C 3
初选电机, 其额定转矩、最大转矩、转动惯量J mc
均可选定。即可计算J C =J mC +J L C 5. 2 摩擦引起的负载转矩计算
由重力产生的摩擦力矩T FC (Nm ) T FC ≈μG C R SP
式中 μ———槽轮和锁止盘间摩擦系数, 取0. 15
G C ———刀盘、轴、槽轮等的重量, N R SP ———滚子中心到锁止盘中心的距离如果T FC ≤电机的额定转矩, 则符合要求。5. 3 最大加速转矩T cam
当电机从静止升至n ma x 时2πn C max 60t Ca
式中 n c max ———电机最高转速, r /min
T cam =J C t ca
———加速时间(s ) 取0. 2s
(16)
5. 4 电机的最大启动转矩
T Cr =T cam +T FC
如果T Cr ≤电机的最大转矩, 则符合要求。
(15) (14) (13)
式中, e =(0. 6～0. 8) r , 且必须大于3m m ～5mm , 取e =7mm 。
根据以上参数可设计出槽轮和锁止盘的尺寸。4. 2 减小槽轮机构运动冲击的方法
当槽轮机构进入和脱出槽口的瞬时位置, 主动曲柄中心与槽的中心线垂直, 使槽轮转位起、停瞬时的角速度等于零, 避免了刚性冲击。但是槽轮转位起、停时的角加速度变化较大, 且在转位过程的前半阶段与后半阶段的角加速度方向不同, 因此, 当槽与滚子之间存在间隙时, 会产生一定冲击, 为减小冲击可采取以下方法[4]。
①减小或消除拨销和槽之间的间隙;
②消除拨销开始进入槽时的间隙, 应使槽轮的实际外圆半径R 2a 略大于槽轮的名义外圆半径R 2, 取R 2a =R 2+r , r 为拨销半径。
③回转轴采用空心结构, 减小槽轮组件的转动惯量。
④增加轴承的预紧力, 使轴承的间隙为零, 从而增加槽轮组件的回转阻尼。
2
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5 刀库转动电机的选择
刀库的回转驱动电机的选择时, 须考虑由摩擦引起的负载转矩和各负载的转动惯量[1]。
5. 1 负载的转动惯量J LC 和刀库系统转动惯量J C
n i 2
J LC =∑J i n m
J C =J m C +J L C
式中 J i ———各旋转件的转动惯量, kgm 2
n i ———各旋转件的转速, r /min J mC ———电机的转动惯量, kgm n mC ———电机的转速, r /min
n C 2 J LC =(J DP +J z +J CL +J SP ) (11)
n m C
式中 J DP 、J Z 、J CL 、J SP ———分别为刀盘、轴、槽轮和锁
止盘的转动惯量, kgm 2
n C ———刀盘的转速, r /min
n C πD DP
式中 D DP ———刀盘直径, mm
(12)
2
最终确定电机型号、输出功率。相应的伺服驱动
器选择与电机相匹配的型号。
6 结论
采用以上方法设计的槽轮机构驱动的圆盘式刀库可实现刀库准确的分度回转运动, 设计中既利用了槽轮机构的优点, 又克服了其结构本身固有的缺点, 同时采用交流伺服电机驱动, 从而可保证较高的定位精度。
参
考
文
献
(9) (10)
1 廉元国, 张永洪. 加工中心设计与应用. 北京:机械工业出版社, 1995(3) :94～103
2 邓召义, 姚振甫. 实用机械电子技术设计手册(机械部分) . 北京:机
械工业出版社, 2001(11) :1210～1217
3 张世民. 机械原理. 北京:中央广播电视大学出版社, 1992(10) :351
～355
4 彭文. 槽轮机构在加工中心鼓轮式刀库上的应用. 机械工程师, 1999(1) :26～27收稿日期:20051114
作者简介:曹秋霞(1966-) , 女, 河南原阳人, 副教授, 硕士
2 英文摘要 A bstract First , after inverse displacement analysis of six DOF (de -gree of freedom ) 6—3—3spatial parallel mechanism , motion equations of members were educed . Second , simulation methodology based on three -dimensional animation technology was put forward to test the in -terference bet ween links of the mechanism , the method ology not only made test of links interference visual , but also limitations of other test criterion were avoided . Final , simulation animation for test of links in -terference about the mechanism was program med , and an example was given .
Key words : Six DOF 6-3-3parallel mechanis m Inverse dis -placement analysis Motion eq uation of member Links interference Simulation based on animation technology MATLAB language Study on an Improved Method in Kinematics for MOTOMAN -UPJ Manipulator ……………………Chen Ping , Liu Guohai (23) A bstract According to the structure characteristics of the MOTOMAN -UPJ robot manipulator , the forward and inverse kinematics equations have been deduced . An inverse kinematics equation which needs the inverse matrix multiplication only once has been presented . Compared with the conventional methods , this method has reduced the work of calculation greatly . Considering the problem what s ometimes the results of the inverse kinematics eq uations are not real , the affects to the robot manipulator inverse kinematics of each position parameter have been discussed , an inverse kinematics equation has been confirmed , and the situation of missing results has been avoided . At last , 9groups of data and 6groups of data have been used to proved the preciseness and rationality of the forward and the kinematics equations b y kinematics si mulation of MATLAB .
Key words : Kenimatics MOTOMAN -UPJ robot manipulator Simulation
Tooth Profile C alculation and Automatic Drawing of Cylindrical Worm Wheel ………Zheng Huali , Yang Shuncheng , Wu Wenjian ,
Li Jianyu , Liu Yinghao , Wang Wenhe , Xue Peijun (28)
A bstract Based on the meshing theory , the universal equations of cylindrical worm wheel are deduced , and the formulas of tooth thickness of random radius are given . Took ZA worm wheel as example , the indi -vidual equation of tooth surface is deduced . Moreover , the visual basic programs are developed to calculate the coordinates of tooth profile and draw it automatically on the interface of AutoCAD , then the tooth profile is anal yzed .
Key words : Worm wheel Tooth profile Tooth thickness Auto -matic drawing
Design of a New Type of Elastic Coupling ………………………
…………………………………Du Keke , Zhang Jianguo (32) A bstract A new type of elastic coupling with simple structure , includ -ing Monel metal corrugated pipe , elastic inner and outer rings , is de -signed . It has excellent dynamic response performance and has higher transmission an gular accuracy while trans mitting large torque . Key words : Elastic coupling Metal corrugated pipe Elastic ring Design and Calculation on Rotating and Locating Mechanism of Machining Center ' s Circular Tool Magazine ……………………
…………………………………Cao Qiuxia , Chen Xinya (34) Abstract The design and calculation method on rotating and locatin g mechanism of MCV2520miniature vertical machining center ' s circular tool magazine are introduced . The groove wheel ' s working principle , calculation of structural parameter , and calculation and choose of tool magazine rotating motor are clarified .
Key words : Machining center Tool magazine Groove wheel Research o n Mathematical Mo del of Double -stage Cylindrical Helical Gear Drive
……………………………Liu Haozeng (37)
Abstract The design calculation of optimization on the double -stage cy lindrical helical gear reducer is very complicated . Whether the math -ematical model establishment is correct or incorrect , it is related to the optimization design on the gear drive is success or failure . The volu me and weight of a reducer are mainly determined by the dimensions of gears and shafts . Therefore , a target function can be established by the sum of all volume of gear and shafts . The strength requirement on gear and shaft can be looked on as its constraint cond ition to establish the mathematical model on the optimization des ign of the double -stage cy lindrical helical gear reducer which involves 12design variables and 24constrain conditions .
Key words : Helical gear M athematical model Constraint Opti -mization
Virtual Prototype Technology and Kinematics Simulation of High -speed Inset Mechanism
……Gao Fei , Ou Kailiang , Den g Li (40)
Abstract Based on virtual prototype technology , a kind of high -speed inset mechanism was designed . The 3D entity modeling of mech -anis m , which takes 3D entity modeling software Solid works and virtual prototype s imulation sofeware Cos mosmotion , was build . By means of the simulation , the design efficiency can be raised .
Key words : Mechanism Virtual prototype Kinematics simulation Fuzzy Reliability Optim al Design of Gear Transmission
………
…………………………………Peng Cheng , Xiao Zhixin (42) Abstract Based on statistics and fuzzy mathematical theory , and tak -ing the random and fuzziness of design parameters into account , the fuzzy reliable mathematical model of cylindrical gear trans mission is set up . By the examples , the optimal parameters are given . The result proves the correctness and reliability of this model .
Key words : Gear trans mission Fuzzy reliabilit y Optimal design Reliability Subordinate function
Application of Simulated Annealing Algorithm in the Reducer Op -timal Design …………………………Zhang Libing , Wu Ting (44) Abstract Based on the theory of simulated annealing algorithm , the object mathematic model and the restriction condition of the reducer op -timal design were established . The key technology of simulated anneal -ing al gorithm was expatiated and the examples showed the reducer De -sign can be optimized remarkably .
wo rds Simulated algorithm de -