基于UG的直齿圆锥齿轮的参数化可视化设计.docx

英文论文原文

英文译文：
应用图表对锥齿轮的运动学分析
摘要：非定向和定向性图表技术能够应用于对锥齿轮的运动学分析中。在这两种技术中，齿轮的运动学结构由图表方式来展现。虽然非定向的图表的绘制相对简单，但他们只用于确定基本线路的载体节点。另一方面，在一张定向性图表中，由于每条线代表一个对变量的诠释，所以其相对非定向性图表能传播更多信息。本文对这两个技术进行比较，并且针对的图表技术的好处由CincinnatiMilacronT3通过对一个机制机器人的运动学分析能够充分展示定向性图表的优势。

关键词:参数化草图表达式

1.介绍
近几年，应用图表技术对机器人斜面齿轮的运动学分析已逐步确立。两种不同图表技术被应用于对机器人斜面齿轮的运动学分析中：非定向性和定向性图表技术。非定向性图表技术是由Freudenstein率先提出的。这一方法运用了基本电路的理念。Freudenstein和Yang较详细地阐述了此概念，然后由Tsai开发了一个计算机算法以及机制的一个标准表示法。
这种定向线性图表技术早在六十年代就被应用于电子网络以及其他类型的物理系统中，如一维的机制转动装置。Chouetal.通过使用同一种方法将这些技术延伸到三维系统中。1992年，在三维传动装置中，最重大突破是Tokad，它是多端网络刚体的一个紧凑数学模型的衍生物。在这种衍生物中，一种所谓网络模型方法的系统方法，为三维机械系统的公式化而被开发。Uyguroglu和Tokad对将网络模型方法应用于空间机器人斜面齿轮的运动学和动态分析进行了详尽的阐述。一个新的定向性图表技术被应用于斜面齿轮的相对角速度的关联中。
本文通过对非定向性图表和定向性图表技术应用于斜面齿轮的运动学分析的比较，展示出定向性图表技术优于非定向性图表技术的一面。这一理论被CincinnatiMilacronT3通过对一个机制机器人的运动学分析充分展示。
2.机器人斜面齿轮
因为机器人操纵器原理简单，而且构造简单，所以机器人操纵器通常是一个开放环路的运动学链。然而，增加操纵器系统的惯性要求作动器沿联合轴设置。在实际操作中，许多操纵器通过在一种部分的闭环配置上架构，从而减少了作动器惯性装载。例如，CincinnatiMilacronT3使用了由闭环锥齿轮搭建而成的三节机制。
2.1职业代表制
图1显示了CincinnatiMilacronT3使用的具有代表性作用的机械装置。该机械装置有7个链接点，6个转动对和3个齿轮对。齿轮对是(7,3)(2)，(6,5)(2)和(4,5)(3)。在这种记法中，前二个数字选定齿轮对，第三个辨认维护中心距的定型性的齿轮之间的载体架构。链接2，6，7是该机械装置的输入部分。通过斜齿轮4，5，6和7，输入链接的自转被传达给末端效应器。末端效应器由链接点4连接和链接点3运载。转动对的轴地点如下：
轴a：对1-2，1-7和1-6。
轴b：对2-5和2-3。
轴c：对3-4。
该机械装置有三个自由程度。

图1CincinnatiMilacronT3机械装置
3.Non-oriented图表表示法
在非定向性图表表示法中，按以下步骤执行：
(1)针对机械系统的功能概要：
(i)为每个链接点编号(1，2，3..)；
(ii)为同轴转动对标记(a，b，c..)。
(2)针对图表：
(i)由一个相应编号的结点代表每个链接点；
(ii)通过填装对应的结点鉴别固定的链接点(参考)。
对斜面齿轮的运动学分析
(iii)在二个链接点之间的齿轮滤网由连接对应的结点的一条重线表示；
(iv)在二个链接点之间一个转动对由连接对应的结点的一条浅线表示：根据它的对轴(a，b，c...)标记每个转动的边缘将这些步骤应用于图一所示的机械装置中就得到图二。

图2不同轴电路图
3.1基本电路等式
将此标记于图二，每个匹配的齿轮边缘同一条基本电路相联系。每条基本电路包括一个齿轮的边缘(重的线)和转动对的边缘(轻制线)，连接传动装置边际点。在图二中的基本电路如下：
电路1：(4-5)(5-2)(2-3)(3-4)
电路2：(5-6)(6-1)(1-2)(2-5)
电路3：(7-3)(3-2)(2-1)(1-7)
在每条基本电路中，只有一个连接不同对轴的结点。它被称为调度结点，同时也代表了载体装置。在图二中的调度结点是：
电路1：结点3(对轴b，c)
电路2：结点2(对轴a，b)
电路3：结点2(对轴a，b)
让i和j成为一个齿轮对的结点，k为对应于载体装置(i，j)(k)的调动结点。然后连接i，j，k形式一个简单的周转轮系，以下是基本电路等式：

其中和表示角速度齿轮i和j。nji表示齿轮j和i之间的齿轮比率，例如，在Nj和Ni表示在齿轮j和i的齿的数量。