緒論1.1課題研究的背景和意義隨著科學技術的飛速發展，孔加工過程中去除的金屬量幾乎占金屬總量的三分之一。可以看出，孔的加工在加工過程中起著非常重要的作用。當今的技術產品不斷發展，越來越小，越來越精確，對微孔加工的質量要求越來越高，加工難度也越來越大，尤其是在工程中，經常使用高強度材料（例如硬度）和其他材料。世界各地的研究人員已經對傳統鉆探過程中的這些問題進行了分析和研究，并提出了可以更好地解決這些問題的特定處理方法（表1-1）。表1-1小孔特種加工方法特種加工方法電火花加工超聲加工電拋光電化學加工水噴射加工激光加工電子束加工超聲電加工化學加工輻射腐蝕加工光刻蝕離子東加工這些特殊的加工方法相對于傳統鉆孔具有許多優勢，但也有一些局限性。在激光鉆的內表面上留有涂層，上下孔的直徑完全不同。電子束鉆孔的主要條件應該是真空。EDM與非金屬不兼容。鉆孔仍然是使用最廣泛，最經濟的方法。但是，傳統的鉆孔加工效率低，加工成本高并且難以去除切屑。對于直徑較大的小孔，如果加工比大于5，則這些問題尤為重要。因此，有必要尋找新的加工技術來滿足對新材料的性能和產品加工質量的要求。在這種情況下，出現了振動鉆孔。本主題是創建一種具有低頻振動的新型臺式機。實踐證明，振動鉆孔具有良好的加工效果。對于振動鉆孔的機理，國內外學者也進行了較深入的研究。低頻振動臺的發展有助于引入和推廣振動鉆探和鉆探技術，但是振動激勵設備的開發和改進已成為其實際應用的關鍵因素。因此，已經開發了具有高軸向振動頻率的新型低頻振動臺。1.2國內外發展現狀1.2.1國外發展的現狀1954年，日本宇都宮大學的神戶純一郎發現并提出了振動鉆孔理論。從那時起，振動鉆孔就吸引了全世界科學家和研究機構的關注。1958年，美國的W.Hansen提出了低頻振動鉆孔的想法，他開發了自己的低頻軸向振動鉆機，直徑為D=4毫米，直徑為14.5碳鋼。已經開發出低頻軸向振動，發現低頻振動鉆孔可以有效地延長鉆頭的使用壽命并提高鉆孔效率。在1860年代，愛沙尼亞公司使用低頻振動鉆來測試耐熱合金鋼和不銹鋼上的振動鉆。結果表明，鉆孔過程中鉆孔表面和工件的周期性分離不僅使加工效率提高了一倍，而且還可以提高鉆孔效率，因為它可以均勻地排出鉆孔過程中產生的切屑。壽命3次與高頻振動鉆孔實驗中的常規鉆孔相比，美國Sonobond公司在超小深度的超聲振動鉆孔效率提高了3.7倍，從而消除了工具振動，并且效果顯著。土地改善了表面粗糙度。延長孔的壽命。1973年，前蘇聯VN.Poduraev在實驗研究中使用了振動鉆井沖擊理論。他認為，振動鉆孔過程的邊緣影響可以極大地改善切削條件，而彈塑性理論的使用充分證明了振動鉆孔的效果是其兩倍。1977年，神戶準一郎首次提出了超聲振動鉆井的“鉆井收緊效果”理論（有關精確振動橫截面和使用細顆粒振動橫截面的基本知識）。他描述了定期接觸以及分離工件和工具的過程。由于它在鉆孔過程中會影響工件，因此超聲波振動鉆孔過程不會隨時間變化，并且沖擊脈沖的沖擊力會提高鉆頭的等效剛度。1979年，AdachiS.Koumoto。根據振動切屑折射的理論，在振動鉆孔期間，鉆頭的橫截面厚度是連續的，即，如果鉆頭的瞬時切割厚度小于零，則可以切割整個幾何切屑。此外，他提出了振動鉆孔動角理論，即在振動鉆孔過程中鉆頭的工作角是不斷變化的；1905年，他給出了計算鉆孔截面動角的公式。B.Azarkhoushang和J.Akbar將使用鎳的超聲振動鉆孔與常規鉆孔進行了比較，并將他們開發的振動鉆孔設備進行了比較。實驗結果表明，超聲振動鉆孔可以顯著提高鉆孔加工的精度。1991年，在高山市（高山市）進行的許多實驗證明，超聲振動鉆孔減少了出口品種的數量。1996年，H。TakeyamaKoumoto使用超聲振動鉆孔加工技術來改變加工精度，并且實驗結果分析表明，超聲振動鉆孔可以有效提高井眼的表面加工精度。近年來，法國，加拿大，俄羅斯，印度和其他國家的科學家和研究機構從不同角度研究了振動鉆削理論，并取得了許多成果。1.2.2國內發展的現況盡管振動鉆探技術的研究在我國相對較晚，但近年來在理論研究和過程效應研究方面已經取得了許多成功。北京航空航天大學張大元教授對振動鉆削理論進行了系統而透徹的研究，完善了振動板斷裂理論：不可逆的差異和重要的發現。湘工學院的肖繼明等在低頻振動鉆孔的基礎上，對螺桿的工作角度進行了較為系統的分析，提高了切削效果和研究進展，并對工作角度進行了歸納總結。切削條件的計算公式和切削條件的計算為提高切削性能和改變切削條件提供了重要的理論基礎。江蘇大學的張平泉等發現，改變軸向振動鉆進中的各種參數是影響工作角度的主要因素。大量的實驗和結論為選擇振動鉆井參數提供了理論基礎。西安石油學院的習虎松將其振動鉆用于小型振動鉆探實驗。測試參數如下：切削液為機械油，壓力設置為4MPa，系統中的真空差為0.1至0.2mm。該裝置具有內部振幅的雙偏心結構。可以在0-0.5mm的范圍內獲得無級調幅和頻率。在操作過程中，0-100Hz和鉆頭的振動頻率之間的無級調頻不會有太大變化。實驗表明，切屑開裂效果好，沒有切屑開裂現象，說明了低頻振動鉆機的優點和振動鉆機的廣泛使用。中南理工學院的陳孔貴已開發出一套完整的設備，可用于使用三種不同的振動方法進行小規模的鉆探實驗。為不同的材料選擇不同的振動參數可以達到良好的效果。該設備由中國北方大學的慶彥和其他人設計，是一種簡單，便宜，舒適且低成本的機械鉆機。該裝置是一種旋轉杠桿機構，對振動參數的負載較小，并且易于調節振幅和頻率。通過改變螺旋滑塊的位置并調節電動機速度來獲得頻率，從而實現無級調頻和無級調幅。如果鉆桿和工件之間的距離太小，請縮回鉆桿并獲得所需的鉆孔過程效果。遼寧工業大學王江野等人提出了一種新型的永磁低頻軸向振動鉆削方法，從完整性的角度考慮，試驗結果和理論表明，所設計的永磁振動鉆床具有正確的選材，穩定的性能。性能好，安裝方便，高質量，低成本的特點。1.3振動鉆削存在的問題在振動鉆探的整個歷史中，在許多國家的科學家的不懈努力下，振動鉆探技術取得了許多成果，但仍有許多問題需要探索和解決。1）振動鉆孔的理論研究尚不完善現有的振動鉆探理論大部分是基于對實驗結果的分析和比較，并且由于缺乏詳細的科學證據而受到更多的限制。當前所有的研究都是在振動鉆井系統作為線性系統上進行的。從不同的角度進行實驗并獲得不同的結果。這仍然與振動鉆孔理論有些不同，但是振動鉆孔切割系統的性質是一個復雜的非線性系統。因此，應將振動鉆井系統視為非線性系統，應通過動力學理論研究其非線性特性，并應確定振動鉆井系統的機理。2）振動鉆孔過程中的振幅損失當通過振動進行鉆孔時，鉆頭尖端的振幅是確定鉆孔質量的關鍵因素。然而，由于振動鉆井系統的部件的彈性因素，在鉆井過程中振幅損失。特別地，當鉆頭與工件相互作用時由于彈性變形而引起的振幅損失更加明顯，這使得振動鉆孔的平滑鉆孔過程非常困難。因此，在實驗的早期階段對振幅損失的評估和補償在振動鉆探的可持續發展中起著重要的作用。3）可能的參數不匹配目前，振動鉆探參數的符合性主要與實驗數據相結合。因此，有必要對鉆井過程中振動參數，鉆井參數和鉆井結果之間的關系進行定期的理論分析和實驗研究，然后建立可靠，合適的參數作為加工參考。4）缺乏可靠的振動鉆孔設備振動鉆探系統的研究仍處于試驗階段，大多數振動鉆探系統已升級為現有設備，尚無特殊的振動鉆探系統出現。這是因為限制振動鉆探系統推廣的許多關鍵問題仍未解決。例如，諸如振動系統組件的松動連接以及超聲振動鉆孔過程中產生熱量之類的問題可能會導致共振頻率差和振幅損失。由于我國振動鉆探試驗的振動頻率約為20kHz，因此速度通常小于2000p/min，這意味著高頻振動鉆探主要集中在相對低頻和低速的研究上。但是，對于相對高頻的超聲振動鉆孔，存在一些特別重要的研究空白。2低頻振動工作臺方案制定2.1振動鉆削基本理論就特殊的孔加工技術而言，振動鉆孔由于其出色的鉆孔性能而已成為加工的重要組成部分。其本質是人為地施加某些類型的振動，其頻率和幅度可以在傳統工具或工件鉆孔的基礎上進行調整。與常規鉆機相比，振動鉆機發生了重大變化。振動鉆孔的整個過程是間歇性的和間歇性的。鉆孔時間與振動周期的比率非常小。與工件接觸時，存儲在工具和工件分離中的能量會爆炸，從而影響工件，導致工件材料變脆，并有效地降低平均摩擦力和軸向剪切力。通過仔細調整鉆孔過程中的振動參數和切削參數，該振動有效地控制了切屑的形成，并提高了去除鉆屑的能力，尤其是在較短的加工時間內防止了切屑的堵塞。振動鉆孔，尤其是超聲波振動鉆孔，因為工具或工件本身的振動頻率遠低于工作過程的振動頻率，因此消除了振動條件，并提高了工具壽命和鉆孔過程的效率。簡而言之，由于其獨特的加工機理，較高的加工效率和出色的鉆孔性能，振動鉆孔越來越受到人們的關注和關注。孔加工的基本方法具有廣闊的前景。2.2振動鉆削分類振動鉆孔技術通常通過在傳統的機床上安裝軸向振動鉆來使器械或工件振動，從而使工具和工件在鉆孔過程中周期性地分離并接觸。振動鉆孔根據不同的特性可以分為以下幾種類型。2.2.1按激振性質分類根據刺激的性質，它可以分為強制振動鉆孔和自激振動鉆孔。強制振動鉆孔使用特殊的振動裝置作為激勵源，將振動傳遞到工具或工件，并將其連接到現有的機器上，以在鉆孔過程中感應工具或工件的振動。自激振動鉆削是指在工件加工過程中為了達到振動目的而對工件本身進行的鉆削。2.2.2按激振對象分類根據激勵對象，可分為兩種類型：激勵工具和激勵發現。激振器通過安裝在主軸上的激振裝置將振動傳遞到工具，以在鉆孔過程中感測工具的振動。激勵工件當激勵裝置產生的振動傳遞到工作臺上的工件時，工件在鉆孔過程中會不斷振動。2.3低頻振動工作臺方案的確定電路設計的原理如下：指示電機旋轉電機軸，以使安裝在轉向軸上的套筒隨轉向軸一起旋轉。套筒上有三個正弦曲線閉合曲線（圖2.1），振動軸上的一個小輪通過壓縮彈簧與套筒上的正弦曲線閉合曲線緊密連接，該輪使振動軸工作臺向上振動。和向下。振動頻率通過變頻電動機的無級調頻來實現，并且可以通過改變套筒位置來調節振動幅度。結果，進行了振動鉆孔。圖2.1結構示意圖2.4振幅調整機構與原理分析（a）（b）（c）圖2.2振動裝置工作情形圖如圖2.2中，中心軸圓心為,凸輪1外圓圓心為，凸輪2外圓圓心為，由于凸輪1和中心軸為緊配合，凸輪1和回轉中心就是，凸輪2繞凸輪1轉動時，實際是繞轉動，那么整體形成的偏心距就是到的距離。設凸輪1與凸輪2的偏心距都為e，與的夾角為。如圖2.2（a）所示：振幅=。兩個極限位置：當時，和重合。如圖2.2（b）所示：振幅=當時，，和成直線。如圖2.2（c）所示：振幅=這樣，可以將振幅設置為設定值，并且可以松動地安裝凸輪1和凸輪2，并且可以輕松進行調整，最大可調幅度為2e，最小可調幅度為0e和0.25mm。可調幅度范圍為0∽0.5mm。從上面可以看出，幅度隨兩個攝像機之間的旋轉角度而變化。當e=0.25mm由表2.1可得到所需振幅：表2.1e=0.25時部分振幅表[7]（mm）角度振幅角度振幅角度振幅0°0.00021°0.09142°0.1793°0.01324°0.10445°0.1916°0.02627°0.11748°0.2039°0.03930°0.12951°0.21212°0.05233°0.14254°0.22715°0.06536°0.15557°0.23918°0.07839°0.16760°0.2502.5低頻振動工作臺總體結構中心軸由皮帶輪直流電動機控制，中心軸與凸輪1緊密對準，凸輪2和凸輪1松動，兩個腔室的相對位置可以輕松定位。放。然后擰緊兩端的螺母，并與中心軸一起旋轉。網格可以將凸輪2的從滾動軸承的旋轉運動轉換成活塞的線性運動以感測軸向振動。將鉆桿夾在連接到網格上的螺母上，然后鉆桿沿著帶有網格的軸使鉆頭振動。振動箱安裝在大型車床機架上，該機架可通過大型機架進行軸向進給運動。當工件旋轉并沿軸向進給時，鉆頭振動并進行振動鉆孔。3低頻振動工作臺主要部件的設計與研究3.1低頻振動工作臺的理論分析低頻振動臺的理論應力分析。低頻振動臺通常包括振動部，主傳遞部和調節部。在低頻振動臺中，振動軸充當頂部和底部之間的連接。經過分析，振動軸總共受到五個力，即：振動軸的重量mg，彈簧振動的垂直壓縮力Fk，腔室對振動軸的總反作用力以及振動力。作用在導軌兩側的總力。反作用力Fr1，Fr2。圖3-1是振動鉆床上的力圖。圖3-1振動鉆削裝置受力簡圖振動工作臺的設計規律為（3-1）其中A=0.251mm，w=2πf=200π，v=Aw=0.157m/s，T=2π/w=0.01s。圖3-2為振動工作臺設計的理論曲線。圖3-2振動工作臺設計的理論曲線對位移，速度和加速度之間關系的分析表明，在圖3-3的角度曲線中，本文將圖3-3中的點d定義為位移，速度和加速度的起點。fd相：腔室相對于振動軸的總反作用力。它遠不止重力和彈簧力。隨著彈簧力逐漸增加，加速度減小，點d變為零，點d變為最大。在點F，速度為0，加速度最大。圖3-3正弦封閉曲線df階段：彈簧的力和重力隨著凸輪在振動軸上的力而開始增加，并且加速度在e點達到最大值，在該點處速度為零。根據力平衡條件：Fx=0，Fy=0，MA=0。此時，在搜索表中，我們得出移動對的摩擦系數為0.1，摩擦角為6度，并且該系數腔室與振動軸之間的摩擦力為0.05。此時，摩擦角為3度。施加到凸輪的最大扭矩必須處于振動軸的上升階段，因此僅分析上升階段fe。在df階段：Fx=0，Fx=0，MA=0，有：（3-2）在de階段：Fx=0，Fy=0，MA=0，有：（3-3）3.2振動部件的設計與分析（1）彈簧剛度的計算從前面的分析中，我們知道條件，θ1=θ2=6度，θ=3度，a=50mm，b的值為Fr2。滾筒和相機b=0.25-0.25sin（200πt）+56，又有從動件加速度a=-100sin（200πt），，t單位秒：彈簧的壓縮量y=0.25+0.25sin（200πt），，t單位秒。帶入3-2與3-3式，化簡合并整理可得式3-4：在ef階段：（3-4）EF階段的分析表明，彈簧彈性系數很重要。如果彈簧常數太低，請敲擊振動臺。如果彈簧常數太高，則在e點的振動軸和凸輪的作用力不為零。振動工作臺的設計振動臺的設計也是低頻振動臺設計的一個重要組成部分。臺面設計的目的是能將工件固定在臺面上，使工件隨機器振動。設置四個槽道貫穿振動臺面，將振動臺變成四槽振動臺，然后將螺釘安裝在凹槽中，將工件放在桌面上，并用螺母固定另一端。鋼坯維修和鋼坯加工。基于以上設計思想，結合六角形基礎螺栓頭的厚度和直徑以及加工材料的尺寸制作了振動臺。（3）振動軸的設計振動臺與軋輥、彈簧連接的關鍵部件是振動軸。用螺栓將預制的振動軸固定在振動臺上。這種連接方法具有方便操作等優點，并且在振動軸的下端具有預打開的連接。流動孔用于連接一個小輥子和一個通過腔室表面接觸而旋轉的小輥子。沿軸箱預打開振動軸的軸和彈簧座，以固定彈簧。結構尺寸與零件尺寸以及結構后的振動軸之間的關系。3.3主傳動部件的設計與分析主傳動軸的設計和分析通常涉及旋轉部件和傳動軸的設計和分析。這主要是指傳動軸的設計，凸輪，凸輪輪廓的設計和彎曲套筒的設計。（1）傳動軸設計傳動軸必須滿足以下要求：軸和與軸連接的零件必須易于組裝，拆卸和調整，軸加工技術必須良好，而且軸要和與之配合工作的零件非常地契合。從伺服電機的選擇來設計主動軸，將P的量取為0.75kW，這是從最小直徑計算得出的。（3-5）應當注意，如果在軸的末端放置楔形軌道，則在考慮到對軸末端的強度設計的影響后，所獲得的直徑將被修圓為標準直徑。該直徑可以用作承受扭矩的軸。最小尖端直徑為dmin。傳動軸材料為45＃鋼，因此最大值為126。在已知條件下，最大n在126-103Ao范圍內，為1000r/min，P為0.75kW，輸入類型為3-5In，您可以獲得以下信息。（3-6）根據給定軸的標準直徑和楔形路徑的結構尺寸這兩方面的因素，將最小軸直徑d取為19mm。選擇垂直軸最小直徑的平口扳手時，請根據最小軸直徑19mm，軸深3.5mm和深度2.8mm選擇標稱直徑6×6×40的平口扳手。根據軸位置和結構尺寸的要求，在左端應鉆一個最小直徑的孔，第二部分的長度應從右到左分別為22mm和30mm。第三和第五部分的左，右第三部分具有與軸承相對應的軸向部分，并且第三軸的左端和第五部分的右端設有凹槽。雙軸零件和軸承易于拆卸和定位；從右到左的第四部分是設計中使用的肌腱部分。連接了彎曲套筒，并將加工過的凸輪和中間套筒連接到該套筒上傳動軸。花鍵套的設計根據傳動軸的設計，花鍵必須配合套筒和傳動軸。花鍵聯接是基于平鍵聯接的設計，但與平鍵聯接相比，花鍵聯接有很多優點：例如，控制效果更好，連接力更均勻。后套筒新型采用內部花鍵結構。肌腱套的總長度為150毫米，具體取決于后套筒，凸輪和中間套筒的位置之比，肌腱套右端的第一部分為M45線，下方為凹槽。手機位于左端。后袖的最左端是肩膀。一個長120毫米、深度為5毫米的平鍵凹槽，被開設在花鍵套筒的中間部分位置。另外還有一個退刀槽被開設在花鍵套的中間段的左端。花鍵套筒的功能是通過平頭扳手將六個序列的預成型凸輪和五個間隔套分別連接到花鍵套筒，一端穿過肩部，另一端用螺母固定。設計的花鍵套。（3）凸輪的設計1）首先，確定凸輪機構的基本尺寸根據計劃的比例，將腔室底部的圓周半徑設置為r036.5mm，然后根據工作要求（高速和輕載）選擇正弦加速度定律，腔室的處理和計算如下：0.5mm。2）找到凸輪的外輪廓該凸輪機構是離心線性輥凸輪機構。（3-7）式3-7中位移、應分段計算，本設計只有推程階段和回程階段。推程階段：（3-8）回程階段：（3-9）3）推程階段的壓力角和回程階段的壓力角：（3-10）取計算間隔為5度，計算凸輪的輪廓線坐標值。在計算時應注意：在推程、回程的第一個周期內，推程階段取=，回程階段取=+，接下來的幾個循環必須將先前通過的循環角添加到當前循環的推動和縮回階段。計算結果如表3-1所示。凸輪的外輪廓曲線（帶極坐標的360度擴展圖）如圖3-6所示，壓力角曲線（360度圓周曲線）如圖3-7所示。表3-1凸輪工作廓線的各點坐標及各點時刻的壓力角δ（度）X（mm）Y（mm）極坐標（mm）壓力角（度）00.00036.50036.5000.00053.18836.44436.5140.749106.36736.11036.5982.241158.88735.64236.7502.975…………3459.51235.49836.7502.975350-6.35536.04236.5982.2413553.18236.37536.5240.7493600.00036.50036.5000.000圖3-6凸輪的外輪廓曲線（極坐標展開圖）圖3-7壓力角的變化曲線在推動和返回之間的循環中（腔室的旋轉角度為60度），牽引過程中的最大壓力角為2,975度，此時腔室的旋轉角度為15度。返回階段的最大壓力角為2,975度，此時腔室的旋轉角為45度。如圖3-8所示。圖3-8凸輪外輪廓曲線3.4調整部件的設計與分析（1）調整機構的凸輪軸設計低頻振動臺的調節機構主要由轉叉，分支軸，凸輪軸等組成。旋轉凸輪軸以及左右移動凸輪軸實現凸輪軸的功能，然后調整凸輪軸的振幅。調節機構不影響負載。設計階段與以前的凸輪設計相似。主要因素是壓力的角度，因為計劃曲線應被圓柱體包圍。只能根據推動模式進行填充。凸輪軸僅旋轉一圈，然后返回到原始起點以完成凸輪輪廓的左右調整。腔室底部的周長為25mm，行程為30mm。計算結果示于表3-2。表3-2凸輪工作廓線的各點坐標及各點時刻的壓力角δ（度）X（mm）Y（mm）極坐標（mm）壓力角（度）00.0002500025.000.0.00052.17924.90525.0010.042104.34224.62425.0040.167156.47424.16225.0140.373…………345-15.15552.85354.9820.373350-10.49353.98454.9940.167355-5.74954.69854.9990.0423600.00055000550000.000壓力角的變化表示滿足允許壓力角條件的最大壓力角小于允許壓力的30°。專用凸輪軸。（2）過渡叉設計在汽車的變速箱中，將變速箱連接至變速桿，然后將其放置在手柄的下端。要更改輸入或輸出速比，請移動中間變速桿，另一端應與中間套筒相連，這限制了中間套筒對花鍵軸的圓周運動。凸輪軸旋轉，然后齒輪叉。圓柱凸輪軸的旋轉在過濾器軸上左右移動以調節振幅。專為空間需求而設計的齒輪和撥叉。（3）箱體設計箱體的設計應考慮傳動設備的質量，加工工藝和成本，并應考慮整體鑄件的精度要求。包裝盒的外殼由HT200鑄鐵制成。軸承設計：主體必須足夠剛性，以確保傳動網的精度。肋條有內肋條和外肋條兩種，內肋條光滑，美觀，脂肪儲存能力高，但工藝復雜，因此引入了外肋條結構。盒子的外框：鑄造盒子的外框通常由曲線和直線組成。由于本文中的框是必不可少的部分，因此計劃在框的左側和右側放置兩個尺寸為100×90mm的窗口。此外，盒子頂部提供了一個140×110mm的窗口，這三個窗口的主要目的是使零件在組裝過程中易于組裝。底座底部的法蘭必須牢固地連接到框架或底座上，因為它具有較大的轉折點。因此，計劃的錨固法蘭必須足夠堅固。一天的厚度通常取為p=2b，b為底的厚度。梁的寬度取決于地腳螺栓的直徑和扳手空間的大小，為增加結構的剛度，寬度B必須超過地基的內壁。為了增加地腳螺栓連接的剛度，地腳螺栓中的孔之間的距離不應太大。箱體中心高度h：減速器中心的設計高度在用于潤滑劑進入的潤滑裝置的傳動部件的設計中是預定的。（3-11）在公式中：d是距低速相機輪廓中心最遠的距離；47是從箱體底部到箱座采石場底部平面的距離。確定了主動軸和伺服電機主軸之間的位置關系，它們的中心距為203mm，考慮到安裝實際中，難免會出現些許誤差，采用類似于鍵槽的通孔，通過以主動軸圓心為圓心，半徑分別為190mm,216mm畫圓它們所交于支撐板中心線的截距即為鍵槽通孔的距離，在鍵槽通孔安裝位置的最左端分別鉆一個M8的螺紋孔，這樣可以通過鍵槽通孔向左移動，使主動軸與伺服電機的位置關系處于最佳，起到左右調節的作用。而支撐板左端的設計是根據伺服電機安裝位置要求來設計的，支撐板的主要作用就是一方面調節中心距，另一方面就是通過直徑為9的通孔固定伺服電機的位置。設計如圖3-9所示。圖3-9箱體4凸輪傳動的接觸強度與摩擦學分析4.1接觸強度計算及影響接觸疲勞的因素4.1.1滾輪與凸輪的接觸強度的計算從理論上講，當使用高匹配零件時，應該有點連接或線性連接兩種情況。然而，實際上，接觸部分由于彈性變形而變成表面接觸。由于較小的接觸表面，因此，接觸表面上的接觸應力非常高。理論上，這應該是點連接或線性連接。實際上，表面接觸是由接觸表面的局部彈性變形引起的。由于接觸面積小，因此表面層上的接觸應力非常高，該應力稱為接觸應力。在這一點上，部件的力稱為接觸力。機械零件的接觸應力會隨時間周期性變化。當反復施加載荷時，該截面的表面會形成一些小凹痕。這種現象稱為疲勞孔，是由過度集中應力引起的。這會加速兩個零件的磨損。因此，重要的是要檢查零件的接觸力是否符合設計要求。在此模型中，卷軸和相機之間的連接是線性連接。計算接觸應力是靈活性的問題。使用赫茲彈性接觸應力公式：（4-1）其中：FN是作用在接觸表面上的總壓力，N；B是原始接觸線的長度，mm；P1和P2分別是滾筒和照相機在接觸線上的曲率半徑，mm；U1和U2是滾筒和相機的泊松比；E1和E2是膠卷和相機彈性模塊，N/mm2。考慮到泊松通用工程材料比率的變化不會顯著影響相關文檔的性能，因此使用相同和相同的材料比使用完全不同的材料更具摩擦性。相較于輥子輥，腔室的表面處理起來更加困難且昂貴，為便于磨損后更換輥子，輥子應采用硬度比輥子低的材料制成。表4-1列出了這兩種材料的材料和特性。表4-1滾輪與凸輪的材料屬性屬性滾輪凸輪材料27SiMn45泊松比u0.280.31彈性模量E/GPa206210硬度/HBS217300化學處理調質調質許用接觸應力/MPa380470將上述數據代入公式4-1，計算得出：廓線上各點接觸應力的變化情況如圖4-1，由圖可知，最大的接觸應力出現在處，也即足圖3-3中的f點處，其最大值為48.2MPa，而此時Fn也為最大值3300N。由表可知接觸應力的最大值均在滾輪及凸輪許用赫茲接觸應力范圍內，即滾輪和凸輪均滿足接觸強度的設計要求。最小值出現在也即是圖3-3中的e點處，其最小值為0，因為此刻滾輪與凸輪剛好臨界接觸，之間的正壓力Fn為O。圖4-1廓線上各點的接觸應力4.1.2影響接觸疲勞的因素（1）滑移速度系數如果輥在柔性平面內旋轉或滑動，則最大剪切應力將在清潔和滑動過程中影響表面；滑動過程中的最大剪切應力點靠近表面，應力會更高。當觸點打滑時，疲勞度降低。（2）表面粗糙度系數加工過的零件在表面上保持不平整。實驗表明，以最終車削表面的粗糙度為標準，隨著拋光過程中兩個鋼件接觸面粗糙度的減小，鋼件的接觸疲勞時間將減少。大約8倍。在進一步減小接觸表面的不平整度之后，減小了對接觸疲勞時間的影響。（3）潤滑油膜因素如果可以在潤滑油腔室壓力表之間產生柔性流體的動壓力，則可以大大降低兩個接觸面的最大壓力，從而延長了接觸疲勞時間。4.2潤滑計算及凸輪潤滑設計中需解決的關鍵問題4.2.1潤滑計算由于近年來彈性流體動力潤滑理論的迅速發展，油膜厚度與最小油膜厚度之比已發生變化。凸輪對的磨損及其設計是重要的指標。根據最低潤滑油厚度確定潤滑狀態。用于計算凸輪傳動系統的最小油厚的公式由凸輪傳動系統的運行條件確定。DawsonD.和HigginsonGR基于許多數值解，找到了彈性流體動力潤滑定律，并提出了最小穩定膜厚的公式。（4-2）式中：a為潤滑油壓茹系數（m2/N）；U為卷吸速度（m/s）；o為潤滑油的動力粘度（Pa·s）；R為兩接觸體在接觸處的綜合曲率半徑（mm）；E為兩接觸體綜合曲率半徑（m）；L為兩接觸體接觸長度（m）；Fn為油膜處所承受的壓力（N）。4.2.2凸輪潤滑設計中有待解決的關鍵問題影響摩擦學設計的因素很多，潤滑劑的特性隨工況變化復雜，接觸表面的光潔度不易控制等等，使得凸輪潤滑設計中存在著很多需要進一步探討的問題。在此，提出以下問題進行探討:1）控制接觸面的不平整凸輪傳動系統工作了一段時間后，由于凸輪的運動，接觸面上的凸起會發生變化并變得平滑，從而提高了表面精度。更好的潤滑是磨損的過程。如何考慮此設計更改將影響設計參數的開發，并因此影響凸輪處理的成本。2）從動件運動規律的優化設計對于突然的加速點，加減速規律（例如凸輪）會突然減小機油厚度，并直接影響最小機油厚度。在所有操作過程中，必須始終保持以正確的方式潤滑凸輪機構。應該對凸輪進行操作，優化運動規律的設計。3）薄膜潤滑劑薄膜潤滑是近年來廣泛研究的一種新型潤滑狀態，它是一種過渡潤滑狀態（界于彈流潤滑與邊界潤滑之間），是凸輪副中和超精密儀器中常出現的一種潤滑狀態怎樣在這類凸輪設計中應用薄膜潤滑理論是需要研究的問題。4.3振動鉆削系統的穩定性有許多因素會影響鉆頭的穩定性，但影響鉆頭穩定性的主要原因是剪切力。與非振動鉆井相比，在強迫振動的作用下，振動鉆井將會有更為復雜的穩定性。當使用低頻軸向振動進行鉆孔時，鉆孔系統是柔性主體。鉆桿鉆桿Shimmi的橫向振動;鈷棒彎曲振動。這些振動是由各種軸向力，旋轉力和基本剪切力引起的。4.3.1振動鉆削切削力分析一般鉆削過程中，可根據經驗公式計算軸向力和轉矩，振動鉆削過程中，由于瞬時進給量的周期性變化，鉆削過程中軸向力和轉矩的周期變化。如圖4-2所示。同時，導向塊上的徑向力和反作用力也會不時變化。如果整個幾何形狀的切屑斷裂，則切屑會在切削面積為零的位置自動分離。理論剪切力是時間的函數，但是剪切面積不會根據正弦定律發生變化，因此實際瞬時剪切力不會根據正弦定律發生變化。圖4-2鉆頭受力簡圖圖4-3理論切削力波形4.3.2影響振動鉆削穩定性的軸向振動和扭轉振動為了研究軸向振動，需要確定圖4-4中所示模式的儀器支架中的振動，，圖4-7中為鉆頭的瞬時位移，為鉆頭的質量。圖4-4軸向振動模型當m=2時得瞬時軸向進給量為（4.3）由于進給量的變化而產生的瞬時軸向力為（4.4）式中激振力的力幅相鄰兩轉刀刃軌跡波形間的相位差。故，可得出動力學方程（4.5）式中鉆頭的瞬時位移；鉆頭的瞬時加速度；系統的彈性系數；系統的固有頻率，--激振力頻率；模型的質量。解方程可得：（4.6）其中，是由軸向切削力周期性變化而引起的；是由刀柄的振動引起的。令，，一般即（4.7）其中（4.8）其中振動鉆削時鉆頭的振幅。可以看出：當，時，（4.9）總體分析：當時，鉆頭的軸向激振力的幅值最大，所受沖擊最大；當時，鉆頭軸向激振力的幅值最小，所受振動沖擊最小；當時，鉆頭振幅將無限大，即系統達到共振，要設法避開；刀柄的振幅越大，鉆頭的振幅越大。4.3.3影響振動鉆削穩定性的橫向振動和彎曲振動（一）橫向振動由于徑向力和主切削力的周期性變化，壓塊的合力和導向套筒上的支撐反作用力也周期性地變化。導向塊保持在切削刃后方的軸向位置，因此導向塊的主切削力和支撐反作用力形成一對力偶（見圖4-5），它們也隨著當前的軸向切削厚度而周期性地變化。另外，由于導向塊的反向錐度，在導向塊的背面和孔壁之間存在間隙，使得周期性變化的力偶引起鉆桿橫向振動。導向塊和主切削刃之間的軸向距離很小，并且產生的力對也很小，因此側向振動通常不是很嚴重，但是如果振動頻率接近主軸的固有頻率側面振動，將發生共振，應避免。圖4-5鉆頭受到周期性的力偶圖4-6軸向力不過鉆頭軸心（二）鉆桿的彎曲振動一方面，由于成對的周期，不可避免地會發生鉆桿的彎曲振動，另一方面，當使用單刃工具時，切削時所產生的軸向力將不起作用。鉆頭的中心（圖4-6）和橫軸的力將不可避免地導致鉆桿彎曲。在軸向力周期性變化的情況下，鉆桿也會產生彎曲振動。鉆桿的彎曲振動是兩者綜合而成。當系統的固有頻率和振動頻率相一致時鉆桿就會產生共振的情況，應避免這種情況的發生。4.3.4振幅損失振幅在控制切屑破裂和切屑損壞中起著重要作用，當振動設備傳輸的振幅值到達邊緣時，由于處理系統中的固有缺陷而不可避免地會造成損失。人工振動控制在鉆孔過程中，這會給我們帶來很多麻煩和阻力。影響低頻軸向振動鉆機（工具）的振幅損失的三個主要因素。（1）由于從動件在凸輪高速旋轉時具有較高的慣性力，因此整個機構會發生柔性變形，從而使鉆桿端部的實際位移小于設定的振幅值。（2）由于鏜桿的剛性差，因此鏜桿在壓縮后會彎曲并變形。（3）工作組受到周期性撞擊后，它會對振動做出反應并產生一定幅度。振蕩和激振之間存在相位差，這會導致振幅損失。在小直徑振動鉆孔中，如果過程系統的所有組件都緊密連接，則振幅損失主要是由于鉆桿的剛性不足所致。模型中幅度損失的大小如圖4-7所示。（4.10）當，時，達到最小，振幅損失最小；當，時，達到最大，振幅損失最大。通過以上分析可以得出減小振幅損失的途徑有：（1）在保證斷屑的前提下，減小相位差。（2）適當加大振幅A，當增加振幅A量過多時，鉆頭承受的切應力幅值會發生變化，沖擊強度增大，影響鉆頭的使用壽命。（3）增大彈性系數K，即增大鉆桿的剛度。5總結本文主要開發新的低頻振動模型，增加輸入軸的低速軸向振動頻率，對基本零件和機構進行材料和工作原理進行分析，找到基本結構參數，并比較凸輪，計算油膜