機(jī)制畢業(yè)設(shè)計(jì)---偏心旋轉(zhuǎn)-擺動(dòng)式凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)-畢業(yè)設(shè)計(jì)-資料下載頁
2025-01-19 12:24本頁面
【導(dǎo)讀】附錄二外文資料翻譯。太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）
【正文】 一 個(gè)偏心旋轉(zhuǎn) — 擺動(dòng)式凸輪機(jī)構(gòu)。 在原動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下 ,凸輪 2 與曲柄 8的進(jìn)行恒速轉(zhuǎn)動(dòng) , 他們轉(zhuǎn)速相同 , 方向相反。凸輪 1 的轉(zhuǎn)動(dòng)推動(dòng)擺桿 4 的擺動(dòng) ,擺桿 4 再通過連桿 6帶動(dòng)從動(dòng)件擺臂 7 的擺動(dòng)。曲柄 8 的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)從動(dòng)件擺臂 7 的偏心旋轉(zhuǎn)。從而實(shí)現(xiàn)從動(dòng)件擺臂在平 面內(nèi)的復(fù)合運(yùn)動(dòng)。擺臂的運(yùn)動(dòng)過程由推程段、交接段、緩沖段、遠(yuǎn)休止段、回程段和近休止段組成。在推程段、緩沖段和回程段 ,從動(dòng)件有加減速運(yùn)動(dòng) ,所以為這些階段選擇 5 次太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（ 論文 ） 多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律 。在交接段 ,從動(dòng)件進(jìn)行恒速旋轉(zhuǎn) , 這一階段的運(yùn)動(dòng)方程為 1 次多項(xiàng)式 。在遠(yuǎn)休止段 和近休止段 ,從動(dòng)件保持靜止。將各個(gè)運(yùn)動(dòng)階段的邊界條件代入運(yùn)動(dòng)方程可計(jì)算得到從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的數(shù)學(xué)表達(dá)式 。 1 凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析 平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析通常是根據(jù)已知構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律來推導(dǎo)出其他構(gòu)件上某一點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 , 矢量法是平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的常用方法 。矢量法運(yùn)動(dòng)分析的原理是根據(jù)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖建立矢量多邊形 , 利用已知的矢量和輔助矢量建立封閉的矢量三角形 , 依其建立矢量方程并求解未知矢量 , 這樣依次從已知的矢量到達(dá)最終的目標(biāo)矢量 , 從而實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析。矢量的復(fù)數(shù)極坐標(biāo)表示使得矢量的大小和方向能夠方便地表示成 代數(shù)形式或指數(shù)形式 , 這樣進(jìn)行矢量的各種運(yùn)算時(shí)非常方便。我們根據(jù)計(jì)算出的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律 ,利用矢量法推導(dǎo)出凸輪從動(dòng)滾子中心的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 ,并進(jìn)一步計(jì)算得到凸輪的實(shí)際輪廓曲線。 在矢量的極坐標(biāo)表示法中 , 極徑和極角用來表示復(fù)數(shù)矢量的模和方向角 ,矢量加法的一般形式為 即 式中 , a , b , c 為矢量的模 ,α ,β ,γ 為矢量的方向角。將上式用三角函數(shù)展開 ,可以得到下面的方程組 在該方程組中共有 6 個(gè)參數(shù) ( a , b , c ,α ,β ,γ ) ,如果有 4 個(gè)參數(shù)為已知 ,則可以求出另外 2 個(gè)參數(shù)。運(yùn)用矢 量法進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析時(shí)首先要建立機(jī)構(gòu)的矢量圖 ,根據(jù)圖 1 中的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖建立該機(jī)構(gòu)的矢量圖如圖 2 所示。 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（ 論文 ） 由于從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律即矢量 L2 已經(jīng)求出 ,因此 ,運(yùn)動(dòng)分析是由從動(dòng)件開始 ,逐步推導(dǎo)出凸輪的從動(dòng)滾子中心的運(yùn)動(dòng)軌跡 ,也就是凸輪的理論輪廓曲線 ,然后根據(jù)從動(dòng)滾子中心的運(yùn)動(dòng)規(guī)律確定凸輪的實(shí)際輪廓曲線。 由于曲柄以恒定的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng) , 所以 L1 已知。從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律已確定 ,也就是 L2 已知 并且 L3 與 L2 固連在一起 ,所以就可以由 L2得到 L3 式中 ,φ 為 L2 與 L3之間的固定夾角。將 L1與 L3 相加可 以得到 即 式中 , l1 , l3 ,θ 1 ,θ 3 為已知量 ,可以計(jì)算得到 l4 ,θ 4 。將 L4 與 L5 相加可以得到 即 由于 O2 和 O3 均固定在機(jī)架上 ,所以 l5 ,θ 5 已知 。又由于 l4 ,θ 4 已知 ,可以計(jì)算得到 l6 ,θ 6 。將 L6與 L7相加可以得到 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（ 論文 ） 即 式中 , l6 , l7 , l8 ,θ 6 為已知量 ,可以計(jì)算得到θ 7 ,θ 8 。由于 L9 與 L8 固連在一起 ,所以就可以由 L8 得到 L9 式中 ,η為 L8 與 L9 之間的固定夾角。 2 凸輪輪廓的求解 將 L9 與 L10相 加可以得到凸輪的理論輪廓向徑 即 式中 , l9 , l10 ,θ 9 ,θ 10為已知量 ,可以計(jì)算得到 l11 ,θ 11 。 為了計(jì)算凸輪的實(shí)際輪廓 ,需要先建立凸輪的實(shí)際輪廓與滾子中心之間的關(guān)系如圖 3 所示 , 根據(jù)圖 3 中矢量之間的幾何關(guān)系 ,凸輪的實(shí)際輪廓向徑 L13可以由理論輪廓向徑L11與滾子的半徑矢量 L12計(jì)算得到 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（ 論文 ） 式中 , l11 , l12 ,θ 11 為已知量 , 由于 L12的方向垂直于滾子與凸輪實(shí)際輪廓接觸點(diǎn)位置實(shí)際輪廓的切線方向 ,所以 , 可以先求出接觸點(diǎn)凸輪實(shí)際輪廓的切線方向。 按照反 轉(zhuǎn)法設(shè)計(jì)原理 ,現(xiàn)將凸輪固定 ,而機(jī)構(gòu)的其他部分以角速度 162。0 繞 O1 軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)θ 0角轉(zhuǎn)動(dòng)以后可以得到 即 將上式的左邊對(duì)時(shí)間求導(dǎo)可以得到 L11θ 0沿切向的增量矢量Δ L11θ 0 在式 (19) 中 ,Δ Lθ的方向角即為接觸點(diǎn)凸輪實(shí)際輪廓的切線方向 ,將等式右邊的虛部除以實(shí)部可以得到 此時(shí) ,切線的方向角為 那么 , 凸輪實(shí)際輪廓的法線方向也就是 L12的方向角為 將θ 12代入式 (16) 可以計(jì)算得到 l13 、θ 13 , 從而得到凸輪的實(shí)際輪廓。 所求出的θ 13是相對(duì)于固定不動(dòng)的坐標(biāo)系的 , 當(dāng)考慮凸 輪的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) , 則第 i 個(gè)位置凸輪向徑相對(duì)零線的位置角為 根據(jù)式 (16) 和式 (23) ,利用給定的機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)參數(shù) ,通過 MATLAB 編程可以計(jì)算得到主凸輪的實(shí)際輪廓曲線如圖 4 所示。利用輔凸輪與主凸輪之間的共軛關(guān)系可以計(jì)算得到輔凸輪的輪廓線。 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（ 論文 ） 3 結(jié)論 我們利用極坐標(biāo)矢量法實(shí)現(xiàn)了一種偏心旋轉(zhuǎn) — 擺動(dòng)式凸輪機(jī)構(gòu)的凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)計(jì)算。相對(duì)于圖解法來說 ,極坐標(biāo)矢量法通過解析的方法進(jìn)行凸輪輪廓曲線的求解 ,這種方法計(jì)算精確 ,能夠完成具有復(fù)雜運(yùn)動(dòng)從動(dòng)件的凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 。隨著自動(dòng)機(jī)械對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)精度的提高以及凸輪 CAD/ CAM 技術(shù)的發(fā)展 ,解析法將成為凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要方法。
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