1745_溝槽凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)仿真,溝槽,凸輪,機(jī)構(gòu),設(shè)計(jì),以及,運(yùn)動(dòng),仿真
摘 要在當(dāng)今經(jīng)濟(jì)全球化、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈的時(shí)代，新產(chǎn)品的開發(fā)時(shí)間成為企業(yè)能否在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中取勝的關(guān)鍵因素。傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中重復(fù)計(jì)算、重復(fù)建模等工作量很大，一直困擾著產(chǎn)品開發(fā)人員，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率。這種現(xiàn)象在凸輪的設(shè)計(jì)中尤為突顯。針對(duì)這一問(wèn)題，本課題利用 Pro/E 軟件中的運(yùn)動(dòng)仿真模塊對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行模擬仿真。本論文的主要研究?jī)?nèi)容有：1、溝槽凸輪設(shè)計(jì)2、溝槽凸輪機(jī)構(gòu)的零部件的實(shí)體建模3、溝槽凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真關(guān)鍵詞：溝槽凸輪 實(shí)體建模 運(yùn)動(dòng)仿真 ABSTRACTIn the competitive era of economic globalization and increasingly markets, the development time for new product become a key factor to win in the fierce competition market. The traditional product design process of double counting, such as repeated heavy workload and modeling have troubled the product development staff, a serious impact on product design quality and efficienct. This phenomenon is particularly on the design of cam highlights. Address with this problem, the subject of using the movement simulation module of Pro / E software on the cam movement simulation.In this paper, the main research contents are as follows:1. Designing the groove cam2. Modeling the mechanism parts of groove cam 3. Motion simulating of the groove cam mechanism Key Words: Cam groove, Modeling, Motion Simulation目 錄緒 論 ..................................................................11.1 本文研究的背景 ....................................................11.1.1 我國(guó)凸輪機(jī)構(gòu)的研究現(xiàn)狀 ........................................11.1.2 我國(guó)凸輪機(jī)構(gòu) CAD/CAM 的研究現(xiàn)狀 ................................11.1.3 國(guó)外凸輪機(jī)構(gòu)及其 CAD/CAM 的研究現(xiàn)狀 ............................21.1.4 我國(guó)凸輪 CAD 系統(tǒng)存在的問(wèn)題 ....................................21.2 本文研究的主要內(nèi)容 ................................................21.3 本文意義 ..........................................................31.4 本章小結(jié) ..........................................................32 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)分析 .....................................................42.1 從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選取 ..............................................42.1.1 從動(dòng)件常用的基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律 ......................................42.1.2 從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選取原則 ......................................42.2 凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的設(shè)計(jì) ............................................52.2.1 凸輪機(jī)構(gòu)壓力角和基圓半徑 ......................................52.2.2 凸輪機(jī)構(gòu)的偏距 ................................................62.2.3 凸輪滾子半徑 ..................................................62.3 凸輪輪廓設(shè)計(jì) ......................................................72.4 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介 ..........................................................82.5 本章小結(jié) ..........................................................93 凸輪機(jī)構(gòu)的實(shí)體建模與裝配 ............................................103.1 Pro/E 軟件簡(jiǎn)介 ...................................................103.2 零部件的實(shí)體建模 .................................................103.3 裝配原理簡(jiǎn)介與裝配模型的建立 .....................................123.3.1 Pro/E 仿真裝配原理介紹 ........................................123.3.2 裝配模型建立 .................................................143.4 本章小結(jié) .........................................................174 凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真 ..................................................184.1 計(jì)算機(jī)仿真概述 ...................................................184.1.1 計(jì)算機(jī)仿真的基本概念及特點(diǎn) ...................................184.1.2 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在制造業(yè)中的應(yīng)用 ...............................184.2 Pro/E 運(yùn)動(dòng)仿真簡(jiǎn)介 ...............................................194.2.1 Pro/E 運(yùn)動(dòng)仿真的特點(diǎn) ..........................................194.2.2 Pro/E 運(yùn)動(dòng)仿真的基本術(shù)語(yǔ) ......................................204.2.3 Pro/E 運(yùn)動(dòng)仿真的步驟 ..........................................214.3 凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真 ...............................................214.3.1 設(shè)置機(jī)構(gòu)環(huán)境 .................................................214.3.2 分析 .........................................................254.4 本章小結(jié) .........................................................29結(jié) 論 .................................................................30致 謝 .................................................................31參考文獻(xiàn) ...............................................................320 緒 論1.1 本文研究的背景1.1.1 我國(guó)凸輪機(jī)構(gòu)的研究現(xiàn)狀凸輪機(jī)構(gòu)是典型的常用機(jī)構(gòu)之一。凸輪機(jī)構(gòu)是能使從動(dòng)件按照給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)的高副機(jī)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)任意給定的位移、速度、加速度等運(yùn)動(dòng)規(guī)律，而且與其它機(jī)構(gòu)配合可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)要求。工程中，幾乎所有簡(jiǎn)單的、復(fù)雜的重復(fù)性機(jī)械動(dòng)作都可由凸輪機(jī)構(gòu)或者包括凸輪機(jī)構(gòu)的組合機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。又由于凸輪機(jī)構(gòu)具有平穩(wěn)性好，重復(fù)精度高，運(yùn)動(dòng)特性良好，機(jī)構(gòu)的構(gòu)件少，體積小，剛性大，周期控制簡(jiǎn)單，可靠性好，壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，因而是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備中不可缺少的機(jī)構(gòu)之一，被廣泛用于各種自動(dòng)機(jī)中。例如，自動(dòng)包裝機(jī)、自動(dòng)成型機(jī)、自動(dòng)裝配機(jī)、自動(dòng)機(jī)床、紡織機(jī)械、農(nóng)用機(jī)械、印刷機(jī)械加工中心環(huán)刀機(jī)構(gòu)、高速壓力機(jī)械等。我國(guó)以前對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)深入系統(tǒng)地研究較少，僅在內(nèi)燃機(jī)配氣凸輪機(jī)構(gòu)有較深入研究。1990 年以來(lái)，有關(guān)凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用研究取得了一大批成果，許多己應(yīng)用于生產(chǎn)。陜西科技大學(xué)完成的(高速高精度間歇轉(zhuǎn)位凸輪分度機(jī)構(gòu)CAD/CAM)， 1995 年獲陜西省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)：開發(fā)的 “凸輪分度機(jī)構(gòu)傳動(dòng)裝置”獲中國(guó)輕工總會(huì)優(yōu)秀新產(chǎn)品一等獎(jiǎng)；加工弧面凸輪的“XK5001 雙回轉(zhuǎn)坐標(biāo)數(shù)控銑床”獲實(shí)用新型專利。天津大學(xué)關(guān)于分度凸輪機(jī)構(gòu)的研究，得到了國(guó)家自然科學(xué)基金的支持；研究開發(fā)的兩片式平行分度凸輪機(jī)構(gòu)達(dá)到了國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。此外，上海交通大學(xué)、大連輕工業(yè)學(xué)院、合肥工業(yè)大學(xué)和山東大學(xué)(山東工業(yè)大學(xué)) 等在理論應(yīng)用研究方面都取得了很多具有國(guó)際或國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平的科研成果。盡管我國(guó)對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和研究也有多年的歷史，對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)規(guī)律、輪廓線、動(dòng)力學(xué)、優(yōu)化設(shè)計(jì)等方面的研究都取得了很多科研成果。但是，與先進(jìn)國(guó)家相比，我國(guó)對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和制造上都還存在較大的差距，尤其在制造方面。在國(guó)外核心技術(shù)也只是集中在少數(shù)的幾家公司和科研機(jī)構(gòu)中，而且由于技術(shù)保密等因素，具有一定參考價(jià)值的相關(guān)資料很少公開發(fā)表。這樣就在無(wú)形中制約著我國(guó)凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造水平的提高，造成高速、高精度的凸輪機(jī)構(gòu)必須依賴進(jìn)口的被動(dòng)局面。1.1.2 我國(guó)凸輪機(jī)構(gòu) CAD/CAM 的研究現(xiàn)狀我國(guó)凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)的理論研究己經(jīng)達(dá)到了較高的水平，為凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。當(dāng)今，凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)己廣泛采用解析法并借助于計(jì)算機(jī)來(lái)完成，數(shù)控機(jī)床用于凸輪加工也有很長(zhǎng)的歷史。我國(guó)發(fā)表的凸輪機(jī)構(gòu)CAD/CAM 方面的文獻(xiàn)較多。但這些凸輪的 CAD/CAM 系統(tǒng)核心技術(shù)僅被某些1 企業(yè)所有，并未在市場(chǎng)上以商品軟件的形式出現(xiàn)。迄今為止我國(guó)凸輪機(jī)構(gòu)CAD/CAM 技術(shù)仍未得到有效的推廣應(yīng)用。另外，由于凸輪專用軟件開發(fā)更新的速度慢，遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上當(dāng)今計(jì)算機(jī)軟、硬件的發(fā)展速度，使得現(xiàn)有凸輪機(jī)構(gòu)CAD/CAM 軟件己大為落后，不能完全適應(yīng)廣大設(shè)計(jì)人員的要求。1.1.3 國(guó)外凸輪機(jī)構(gòu)及其 CAD/CAM 的研究現(xiàn)狀自上世紀(jì)三十年代以來(lái)，人們就開始了對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)的研究，并且研究工作隨著新技術(shù)、新方法的產(chǎn)生和應(yīng)用在不斷深化。60 年代后，對(duì)凸輪的研究逐步成熟起來(lái)，出現(xiàn)了較完整的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的設(shè)計(jì)，在梯薩爾的著作中就采用了多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律。對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)的研究不斷向縱深方向發(fā)展，開始對(duì)凸輪進(jìn)行有限元分析及非線性問(wèn)題的研究，同時(shí)，歐美各國(guó)學(xué)者對(duì)高速凸輪的研究也有新的突破，許多學(xué)者發(fā)表了關(guān)于凸輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)、凸輪振動(dòng)、動(dòng)態(tài)響應(yīng)等方面的論文。日木在凸輪機(jī)構(gòu)方面的研究也有巨大貢獻(xiàn)。在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，致力于尋求凸輪機(jī)構(gòu)的精確解和使凸輪曲線多樣化，以適應(yīng)新的要求。并加強(qiáng)了對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)和振動(dòng)方面的研究和標(biāo)準(zhǔn)化研究，發(fā)展成批生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)凸輪機(jī)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步拓展凸輪機(jī)構(gòu) CAD/CAM 系統(tǒng)。美國(guó)、日木等國(guó)家的一些凸輪制造企業(yè)開發(fā)了供木企業(yè)使用的凸輪 CAD/CAM 系統(tǒng)，有的還形成了商業(yè)化軟件，如日木 SUNCALL 公司開發(fā)的 HYMOCAM 系統(tǒng)等。1.1.4 我國(guó)凸輪 CAD 系統(tǒng)存在的問(wèn)題通過(guò)調(diào)研以及查閱大量文獻(xiàn)資料，我國(guó)現(xiàn)有的凸輪 CAD 系統(tǒng)存在如下問(wèn)題：(1)多數(shù)是在 AutoCAD 基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開發(fā)而成的，不具有三維建模功能；(2)沒有商品化的凸輪 CAD 系統(tǒng)出現(xiàn)；(3)現(xiàn)有的基于 Pro/ENGINEER 的凸輪 CAD 系統(tǒng)中，融入先進(jìn)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)的還沒有主要原因是由于 Pro/TOOLKIT 開發(fā)界面的功能很弱，而且根木沒有連接數(shù)據(jù)庫(kù)的功能；(4)由于凸輪專用軟件開發(fā)更新的速度慢，遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上當(dāng)今計(jì)算機(jī)硬件的發(fā)展速度，使得現(xiàn)有的平面凸輪機(jī)構(gòu) CAD 應(yīng)用軟件已大為落后，不能適應(yīng)實(shí)際生產(chǎn)的需要；(5)集成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化很不完善。1.2 本文研究的主要內(nèi)容本文研究的主要內(nèi)容是關(guān)于溝槽凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真。首先介紹了溝槽凸輪的設(shè)計(jì)，然后在 Pro/E 軟件中實(shí)現(xiàn)其實(shí)體建模和裝配，最后才對(duì)裝配好的溝槽凸輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，并對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行了分析。2 1.3 本文意義對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，可以根據(jù)仿真結(jié)果以及碰撞干涉檢查，對(duì)設(shè)計(jì)的零件進(jìn)行結(jié)構(gòu)等方面的修改，大大簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)開發(fā)過(guò)程，縮短開發(fā)周期，減少開發(fā)費(fèi)用，同時(shí)提高產(chǎn)品質(zhì)量。1.4 本章小結(jié)首先本章對(duì)課題的研究背景進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，然后又對(duì)本文的研究?jī)?nèi)容和本文意義進(jìn)行介紹。3 2 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)分析2.1 從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選取運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)包括對(duì)所設(shè)計(jì)的凸輪機(jī)構(gòu)輸出件的運(yùn)動(dòng)提出的所有給定要求。例如，推程、回程運(yùn)動(dòng)角、遠(yuǎn)休止角、近休止角、行程以及推程、回程的運(yùn)動(dòng)規(guī)律曲線形狀，都屬于運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)。所謂凸輪曲線并不是凸輪輪廓的形狀曲線，而是凸輪驅(qū)動(dòng)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)曲線。研究凸輪曲線的目的在于用最短時(shí)間、最圓滑、無(wú)振動(dòng)、耗能少的方式來(lái)驅(qū)動(dòng)從動(dòng)件。凸輪曲線特性優(yōu)良與否直接影響凸輪機(jī)構(gòu)的精度、效率和壽命。從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)情況，是由凸輪輪廓曲線的形狀決定的。一定輪廓曲線形狀的凸輪，能夠使從動(dòng)件產(chǎn)生一定規(guī)律的運(yùn)動(dòng)；反過(guò)來(lái)實(shí)現(xiàn)從動(dòng)件不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，要求凸輪具有不同現(xiàn)狀的輪廓曲線，即凸輪的輪廓曲線與從動(dòng)件所實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律之間存在著確定的依從關(guān)系。因此，凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一步，是根據(jù)工作要求和使用場(chǎng)合，選擇或設(shè)計(jì)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。在設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)基木尺寸和凸輪輪廓之前，必須根據(jù)凸輪機(jī)構(gòu)的工作性能要求選擇從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律方程式，選擇不同的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律將直接影響凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸設(shè)計(jì)、輪廓設(shè)計(jì)及凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)性能等。2.1.1 從動(dòng)件常用的基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律幾種常見的基木運(yùn)動(dòng)規(guī)律有三角函數(shù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律(簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律、擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律及雙諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律等)；簡(jiǎn)單多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律；等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律(一次項(xiàng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律)、等加等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律(二次項(xiàng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律)等。2.1.2 從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選取原則從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇或設(shè)計(jì)，涉及到許多因素。除了需要滿足機(jī)械的具體工作要求外，還應(yīng)使凸輪機(jī)構(gòu)具有良好的動(dòng)力特性，同時(shí)又要考慮所設(shè)計(jì)的凸輪廓線便于加工，這些因素又往往是互相制約的。因此在選擇或設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，必須根據(jù)使用場(chǎng)合、工作條件等分清主次，綜合考慮。下面是一些常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律的適用場(chǎng)合：(l)等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律在很多情況下能滿足凸輪機(jī)構(gòu)推程的工作要求，但是在從動(dòng)件行程的開始和終止位置存在剛性沖擊，是運(yùn)動(dòng)特性最差的曲線，所以等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律很少單獨(dú)使用，且不適用于中、高速。(2)等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律的速度曲線連續(xù)，在所有曲線中其最大加速度值為最小，但在從動(dòng)件行程的開始、終止和由正加速度變?yōu)樨?fù)加速度的中間位置，加速度的有限值突變將導(dǎo)致柔性沖擊，因而不能在中、高速場(chǎng)合使用。(3)余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律消除了行程中間位置的加速度突變，且易于計(jì)算和加工，在中速時(shí)也能獲得合理的從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)。但當(dāng)這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律用于升—停—回—停運(yùn)動(dòng)時(shí)，在行程的起始和終止位置因加速度突變而仍有柔性沖擊。當(dāng)4 這種規(guī)律用于升—回—升型運(yùn)動(dòng)時(shí)，則加速度曲線連續(xù)，沒有柔性沖擊。(4)正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律用于升—停—回—停運(yùn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)件在行程的起始和終止位置加速度無(wú)突變，因而無(wú)柔性沖擊，有利于機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。但它用于升—?！亍＿\(yùn)動(dòng)時(shí)，在推程與回程的連接點(diǎn)處，躍度從有限的正值變?yōu)樨?fù)值，因而加速度曲線不連續(xù)。這種曲線要求機(jī)械加工的準(zhǔn)確性高于其他曲線。正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律廣泛用于中速凸輪機(jī)構(gòu)，但不適于高速場(chǎng)合。2.2 凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)、傳力性能都有重要的影響。凸輪機(jī)構(gòu)的基本參數(shù)選擇的不恰當(dāng)，則可能造成壓力角過(guò)大或產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)失真現(xiàn)象。凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸之間互相影響、互相制約，所以如何合理地設(shè)計(jì)這些基本尺寸，也是凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中要解決的重要問(wèn)題。凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的設(shè)計(jì)問(wèn)題是在給定從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律和許用壓力角的條件下尋求一組適用的尺寸，從而使設(shè)計(jì)的凸輪機(jī)構(gòu)性能佳、壽命長(zhǎng)。溝槽凸輪機(jī)構(gòu)主要設(shè)計(jì)參數(shù)有：基圓半徑和偏距，滾子半徑，擺桿長(zhǎng)度等。為提高凸輪機(jī)構(gòu)傳力效果，希望機(jī)構(gòu)在推程中壓力角盡量小。一般來(lái)講，這些參數(shù)的選擇，除應(yīng)保證使從動(dòng)件能夠準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律外，還應(yīng)當(dāng)使機(jī)構(gòu)具有良好的受力狀況和緊湊的尺寸。2.2.1 凸輪機(jī)構(gòu)壓力角和基圓半徑凸輪壓力角是從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)(速度)方向與傳動(dòng)軸線方向之間的夾角。壓力角是衡量凸輪機(jī)構(gòu)傳力特性好壞的一個(gè)重要參數(shù)。從減小推力、避免自鎖，使機(jī)構(gòu)具有良好的受力狀況來(lái)看，壓力角應(yīng)越小越好。同時(shí)設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)時(shí)，除了使機(jī)構(gòu)具有良好的受力狀況外，還希望機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊。在實(shí)現(xiàn)相同運(yùn)動(dòng)規(guī)律的情況下，基圓半徑越大，凸輪的尺寸也越大。因此，要獲得輕便緊湊的凸輪機(jī)構(gòu)，就應(yīng)當(dāng)使基圓半徑盡可能地小。而基圓半徑 r 及偏距 e 與凸輪壓力角 有如下0 ?關(guān)系：tan = = (2—1)?0seds???20ers?當(dāng)凸輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)、從動(dòng)件偏于凸輪軸心左側(cè)或當(dāng)凸輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)件偏于凸輪軸心右側(cè)時(shí)，壓力角的計(jì)算公式：tan = (2—2)?20ersds???5 由計(jì)算公式可知壓力角和基圓半徑兩者是互相制約的，在一般情況下，為了保證設(shè)計(jì)的凸輪機(jī)構(gòu)既有較好的傳力特性又具有較緊湊的尺寸，設(shè)計(jì)時(shí)兩者應(yīng)同時(shí)考慮。為了保證凸輪機(jī)構(gòu)順利工作，規(guī)定了壓力角的許用值 ，在使???的前提下，選取盡可能小的基圓半徑。推薦推程的許用壓力角為：移????max動(dòng)推桿 =30 ~38 ；當(dāng)要求凸輪尺寸盡可能小時(shí)可取 =45 ；擺動(dòng)推桿0 0=40 ~45 ；回程時(shí)，由于推桿通常受力較小而無(wú)自鎖問(wèn)題，故許用壓力角可以取大一點(diǎn)，通常取 =70 ~80 。???0在實(shí)際工作中，一般都是先根據(jù)具體情況預(yù)選一個(gè)凸輪的基圓半徑，待凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)完成后，在檢查其最大壓力角是否滿足 。????max2.2.2 凸輪機(jī)構(gòu)的偏距由式(2 —1)和式 (2—2)可看出，凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和從動(dòng)件的偏置方向不同，增大偏距。壓力角的變化就不同。若推程壓力角減小，則回程壓力角將增大，即通過(guò)增加偏距來(lái)減小推程壓力角，是以增大回程壓力角為代價(jià)的。在設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)時(shí)，如果壓力角超過(guò)了許用值、而機(jī)械的結(jié)構(gòu)空間又不允許增大基圓半徑，則可通過(guò)選取從動(dòng)件適當(dāng)?shù)钠梅较騺?lái)獲取較小的推程壓力角。即在移動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的情況下，選擇從動(dòng)件偏置的主要目的是為了減小機(jī)構(gòu)推程時(shí)的壓力角。從動(dòng)件偏置方向選擇的原則是：若凸輪逆時(shí)針回轉(zhuǎn)，則應(yīng)使從動(dòng)件軸線偏于凸輪軸心右側(cè)；若凸輪順時(shí)針回轉(zhuǎn)，則應(yīng)使從動(dòng)件軸線偏于凸輪軸心左側(cè)。2.2.3 凸輪滾子半徑當(dāng)凸輪廓線為內(nèi)凹廓線時(shí)，實(shí)際廓線的曲率半徑 、理論廓線的曲率半徑a?、滾子半徑 r 三者之間有如下的關(guān)系： = +r 。而當(dāng)凸輪廓線為外凸廓線? ar時(shí)，實(shí)際廓線的曲率半徑 、理論廓線的曲率半徑 、滾子半徑 r 三者之間的a?關(guān)系是 = ﹣r ，當(dāng) =r 時(shí)，則 =0，即實(shí)際廓線將出現(xiàn)尖點(diǎn)，由于尖點(diǎn)處ara極易磨損，故不能實(shí)用；若 鍵選擇 “xf1_位移” 、 “xf2_速度”和“xf3_ 加速度 ”，鉤選“分別繪制測(cè)量圖形（Graph measures separately） ”項(xiàng)，在“結(jié)果集（Result Set） ”欄中選中AnalysisDefinition1，如圖 4—15 所示。然后單擊該對(duì)話框中的 （圖形）工具，系統(tǒng)彈出“圖形工具（Graph tool） ”窗口，如圖 4—16 所示，在該窗口中顯示了凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的位移曲線、速度曲線和加速度曲線。圖 4—16 從動(dòng)件實(shí)際運(yùn)動(dòng)規(guī)律28 從圖 4—16 所示可知：凸輪是逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，經(jīng)回程到近程休止，再經(jīng)推程到遠(yuǎn)程休止，如此循環(huán)運(yùn)動(dòng)。回程過(guò)程中位移逐漸減少，直到達(dá)到近程休止，近程休止內(nèi)位移不變，推程過(guò)程中位移逐漸增大，直到達(dá)到遠(yuǎn)程休止，遠(yuǎn)程休止內(nèi)位移不變。速度在回程過(guò)程中先減少后增大，在近程休止內(nèi)速度不變，推程過(guò)程中速度先增大后減小，在遠(yuǎn)程休止內(nèi)速度不變。加速度在回程先減小后增大然后又減小，在推程過(guò)程中加速度先增大后減小然后有增大。由圖形曲線可知從動(dòng)件的實(shí)際運(yùn)動(dòng)規(guī)律和修正正弦規(guī)律一致。在“測(cè)量結(jié)果（Measure Results） ”對(duì)話框中的“圖形類型（Graph Type） ”欄中選擇“測(cè)量與時(shí)間（Measure vs. Time） ”，在“測(cè)量（Measure） ”欄中按著鍵選擇 “xf4_行程” 和“xf5_速度” ，鉤選“分別繪制測(cè)量圖形（Graph measures separately） ”項(xiàng)，在“結(jié)果集（Result Set） ”欄中選中AnalysisDefinition1，如圖 4—17 所示。圖 4—17 “測(cè)量結(jié)果”對(duì)話框然后單擊該對(duì)話框中的 （圖形）工具，系統(tǒng)彈出“圖形工具（Graph tool） ”窗口，如圖 4—18 所示，在該窗口中顯示了凸輪連桿機(jī)構(gòu)執(zhí)行端的Ｙ向行程和速度。圖 4—18 執(zhí)行端 Y 向位移和速度曲線29 從圖 4—18 可知：凸輪連桿機(jī)構(gòu)執(zhí)行端的 Y 向位移、速度曲線和從動(dòng)件的位移、速度曲線一樣。這說(shuō)明此凸輪機(jī)構(gòu)能夠精確輸出本文所要求的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。4.4 本章小結(jié)本章首先介紹了下計(jì)算機(jī)的仿真技術(shù)，然后較詳細(xì)的介紹了 Pro/E 軟件中的運(yùn)動(dòng)仿真模塊，最后詳細(xì)的介紹了凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真過(guò)程，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了分析。30 結(jié) 論經(jīng)過(guò)幾個(gè)多月的忙碌后，終于完成了本設(shè)計(jì)課題的各項(xiàng)任務(wù)。經(jīng)過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，增強(qiáng)了我的自學(xué)能力和收集使用資料的能力，同時(shí)全面系統(tǒng)地鞏固和總結(jié)大學(xué)四年來(lái)所學(xué)的專業(yè)知識(shí)。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我更好的把四年來(lái)所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行了綜合、鞏固，加深了對(duì)所學(xué)專業(yè)知識(shí)的理解，同時(shí)還接觸了一些在原來(lái)知識(shí)基礎(chǔ)上更為深層的知識(shí)。當(dāng)然，也使我體味到設(shè)計(jì)工作是一項(xiàng)艱苦任務(wù)，必須具備吃苦耐勞的精神?？傊?，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我受益匪淺，為我將來(lái)工作打好了良好的基礎(chǔ)。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中，我的指導(dǎo)老師一直給予的細(xì)心指導(dǎo)，還有其它老師和同學(xué)在提供幫助，在此表示衷心的感謝。由于本人知識(shí)面較窄，加上時(shí)間比較倉(cāng)促缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)中難免出現(xiàn)錯(cuò)誤或不足之處，還望各位老師和同學(xué)批評(píng)指正，不勝感激。31 致 謝本文是在指導(dǎo)老師精心指導(dǎo)和大力支持下完成的。指導(dǎo)老師以其嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度、高度的敬業(yè)精神、兢兢業(yè)業(yè)、孜孜以求的工作作風(fēng)和大膽創(chuàng)新的進(jìn)取精神對(duì)我產(chǎn)生重要影響。他淵博的知識(shí)、開闊的視野和敏銳的思維給了我深深的啟迪。同時(shí)，在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中我也學(xué)到了許多生活方面的知識(shí)。另外，我還要特別感謝其它師對(duì)我論文寫作的指導(dǎo)，他們?yōu)槲彝瓿蛇@篇論文提供了巨大的幫助。感謝同學(xué)對(duì)我的無(wú)私幫助，使我得以順利完成論文。最后，再次對(duì)關(guān)心、幫助我的老師和同學(xué)表示衷心地感謝。32 參考文獻(xiàn)[1] Xing Yingjie. Recording and processing of planar cure using clothoids(Ind Report)—recording of cam profile with clothoidal interpolation, Tokyo: Seimitsu kogaku kaishi 61 ＆ Aug 1995 JSPE, 1995, 1092∽1100[2] Watanabe Katsuin, Exact analysis of plate cam mechanisms having errorin kinermatic constants. Nippon Kihai Gakkai ronbunshuc Hen, 1993[3] 石永剛，徐振華．凸輪機(jī)構(gòu)，上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社.[4] 申永勝．機(jī)械原理教程，北京：清華大學(xué)出版社．[5] 石永剛．凸輪設(shè)計(jì)與應(yīng)用創(chuàng)新，北京：機(jī)械工業(yè)出版社.[6] 劉會(huì)英，楊志強(qiáng)，張勤明．機(jī)械原理，北京：機(jī)械工業(yè)出版社．[7] 袁劍雄，李晨霞，潘承怡.機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)禁計(jì)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社 .[8] 劉昌祺，牧野洋（日） ，曹西京.凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社 .[9] 譚雪松，張青，賴春林．機(jī)械工程師 Pro/ENGINEER Wildhre 中文版 機(jī)械設(shè)計(jì)，北京：人民郵電出版社.[10] 葛正浩，楊芙蓮．Pro/E 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)仿真，北京：化學(xué)工業(yè)出版社 .原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的作品成果。對(duì)本論文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 學(xué)位論文作者簽名：胡 裕2011 年 5 月 20 日版權(quán)使用授權(quán)書本人完全了解四川省社會(huì)科學(xué)院研究生學(xué)院關(guān)于收集、保存和使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：按照學(xué)院要求提交學(xué)位論文的印刷本和電子版本；學(xué)院有權(quán)保存學(xué)位論文的印刷本和電子版本，并提供閱覽服務(wù)；學(xué)院可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存學(xué)位論文。 學(xué)位論文作者簽名： 胡 裕2011 年 5 月 20 日指導(dǎo)教師簽名：于 斐2011 年 5 月 20 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告題目 溝槽凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)仿真 專業(yè)名稱 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班級(jí)學(xué)號(hào) 068105116 學(xué)號(hào)姓名 胡 裕 指導(dǎo)老師 于 斐 填 表 日 期 2011 年 3 月 25 日說(shuō) 明開題報(bào)告應(yīng)結(jié)合自己課題而作，一般包括：課題依據(jù)及課題的意義、國(guó)內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(shì)（含文獻(xiàn)綜述） 、研究?jī)?nèi)容及實(shí)驗(yàn)方案、目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度、參考文獻(xiàn)等內(nèi)容。以下填寫內(nèi)容 各專業(yè) 可根據(jù)具體情況適當(dāng) 修改 。但每個(gè)專業(yè)填寫內(nèi)容應(yīng)保持一致。一、課題研究背景及國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)凸輪機(jī)構(gòu)廣泛用于各種自動(dòng)機(jī)中。自三十年代以來(lái)，人們就在不斷的研究它，并且研究工作隨著新技術(shù)、新方法的產(chǎn)生和應(yīng)用在不斷深化，目前低、中速凸輪機(jī)構(gòu)的研究在各方面已經(jīng)相當(dāng)完善，成熟。現(xiàn)在，人們研究工作的重點(diǎn)已經(jīng)轉(zhuǎn)向高速凸輪機(jī)構(gòu)及其動(dòng)力學(xué)特性方面。近五十年代，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)和各種數(shù)值計(jì)算法的發(fā)展，使得很多方面的研究得以深入。在歐美各國(guó)，學(xué)者們?yōu)橥馆啓C(jī)構(gòu)的研究做出了巨大的貢獻(xiàn)。早在三十年代，F(xiàn).D.Furman 就寫了一本系統(tǒng)介紹凸輪設(shè)計(jì)的著作，當(dāng)時(shí)的工作主要集中在低速凸輪機(jī)構(gòu)，而且主要是分析運(yùn)動(dòng)規(guī)律。到了四十年代，人們開始對(duì)配氣凸輪機(jī)構(gòu)的振動(dòng)進(jìn)行深入研究，并從經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)到有理論根據(jù)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析。四十年代末，J.A.Hrones 等人已經(jīng)注意到從動(dòng)件的剛度對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)有明顯的影響。五十年代初，D.B.Mitchell 最先對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。后來(lái)不少學(xué)者采用多種儀器，對(duì)高速凸輪的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)進(jìn)行測(cè)量，并獲得了許多重要的成果。隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，凸輪機(jī)構(gòu)的 CAD/CAM 獲得巨大成功，凸輪機(jī)構(gòu)的研究從經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)到優(yōu)化設(shè)計(jì)，從單純的運(yùn)動(dòng)分析到動(dòng)力學(xué)分析，從手工加工到 CAM 等發(fā)展階段。僅八,九十年代，就有 P.Diemtma，J.K..Mills ，Y.Peng，V.Y.Blrstij， Y.W.Chan 等人先后發(fā)表了有關(guān)凸輪機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方面的論文，而Tsay，Bagci，Camil，Yilmaz，Yuksel，A.I.Mahyuddin，Cardona，Aiberto，T.L.Drenser 等人先后發(fā)表了有關(guān)凸輪振動(dòng)、動(dòng)態(tài)響應(yīng)等動(dòng)力學(xué)方面的論文。在高速凸輪機(jī)構(gòu)的研究方面，歐美各國(guó)也取得了巨大的成就。Tesar 在其著作中對(duì)高速凸輪機(jī)構(gòu)采用的多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律有較詳細(xì)的論述，而 T.Weber，A.S.Gutman，F(xiàn).Freadunstein 等人提出了付氏級(jí)數(shù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律，D.A.Stoddart 與 G..F.Fawcett 等提出了多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律等等。同時(shí)，M.Chew，Y.S.Unlusoy 等人對(duì)高速凸輪機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題在進(jìn)行研究。德國(guó)、英國(guó)在高速凸輪機(jī)構(gòu)的研究方面又有了新的突破，對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)采用了諧分析、諧綜合等分析設(shè)計(jì)方法，使得高速凸輪機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)性能有了很大的改善。歐美各國(guó)的學(xué)者還特別注重研究文獻(xiàn)的搜集，P.W.Jensen 在其專著中幾乎列出了 1984 年以前的、有記載的、可以找到的所有的文獻(xiàn)資料，共 1817 篇。日本也特別重視凸輪機(jī)構(gòu)的研究，日本學(xué)者在凸輪技術(shù)發(fā)展上所做的工作主要有：1、在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，致力于尋求凸輪機(jī)構(gòu)的精確解和使凸輪曲線多樣化，以適應(yīng)新的要求。2、加強(qiáng)了凸輪機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)和振動(dòng)方面的研究，提高了機(jī)構(gòu)的速度，發(fā)展了高速凸輪。3、研制新的凸輪加工設(shè)備，以適應(yīng)新開發(fā)的產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了凸輪機(jī)構(gòu)的小型化和大型化。4、加強(qiáng)凸輪機(jī)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化，發(fā)展成批生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)。5、發(fā)展凸輪機(jī)構(gòu)的 CAD/CAM 系統(tǒng)。我國(guó)對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和研究已有多年歷史，目前仍在繼續(xù)擴(kuò)展和深入。近年來(lái)已經(jīng)取得一定成就，但與先進(jìn)國(guó)家相比我國(guó)對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)的研究和應(yīng)用還存在一定的差距，尤其是在對(duì)振動(dòng)的研究、凸輪機(jī)構(gòu)的加工及產(chǎn)品開發(fā)等方面。雖然已經(jīng)有很多學(xué)者對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)的研究做了相當(dāng)多的工作，但在各研究方向仍有許多可以進(jìn)行的地方。例如，從設(shè)計(jì)的角度考慮，大致有以下幾點(diǎn)：1、在從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究方面，除了繼續(xù)尋找更好的運(yùn)動(dòng)規(guī)律外，還要研究有效的分析方法。2、在幾何學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)的研究方面。要綜合考慮各種凸輪機(jī)構(gòu)，盡可能導(dǎo)出普遍使用的計(jì)算公式。3、發(fā)展通用而有效的 CAD 系統(tǒng)。4、引入專家系統(tǒng)或人工智能 CAD系統(tǒng)。5、動(dòng)力學(xué)的深化及研究成果的進(jìn)一步實(shí)用化。6、加強(qiáng)對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性好熱動(dòng)力學(xué)特性的計(jì)算機(jī)模擬，以提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和縮短產(chǎn)品研制周期。7、研究CAD/CAM 的一體化。 8、凸輪機(jī)構(gòu)作為引導(dǎo)機(jī)構(gòu)的研究和應(yīng)用。隨著社會(huì)的發(fā)展科技的進(jìn)步，人們對(duì)各種機(jī)械在速度、效率、壽命、噪聲和可靠性等方面要求的日益提高，因此也就對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)的各種性能有更高的要求。為適應(yīng)這種發(fā)展形勢(shì)，凸輪機(jī)構(gòu)必須具有特性優(yōu)良的凸輪曲線和高速、高精度性能。我們的研究也正是為次而努力。二、溝槽凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析為滿足凸輪機(jī)構(gòu)的輸出件提出的運(yùn)動(dòng)要求、動(dòng)力要求等，凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)大致可分為以下三步:l)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的設(shè)計(jì)。2)凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的設(shè)計(jì)。3)凸輪機(jī)構(gòu)輪廓曲線的設(shè)計(jì)。2.1 從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)包括對(duì)所設(shè)計(jì)的凸輪機(jī)構(gòu)輸出件的運(yùn)動(dòng)提出的所有給定要求。例如，推程、回程運(yùn)動(dòng)角、遠(yuǎn)休止角、近休止角、行程以及推程、回程的運(yùn)動(dòng)規(guī)律曲線形狀，都屬于運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)。所謂凸輪曲線并不是凸輪輪廓的形狀曲線，而是凸輪驅(qū)動(dòng)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)曲線。研究凸輪曲線的目的在于用最短時(shí)間、最圓滑、無(wú)振動(dòng)、耗能少的方式來(lái)驅(qū)動(dòng)從動(dòng)件。凸輪曲線特性優(yōu)良與否直接影響凸輪機(jī)構(gòu)的精度、效率和壽命。從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)情況，是由凸輪輪廓曲線的形狀決定的。一定輪廓曲線形狀的凸輪，能夠使從動(dòng)件產(chǎn)生一定規(guī)律的運(yùn)動(dòng);反過(guò)來(lái)實(shí)現(xiàn)從動(dòng)件不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，要求凸輪具有不同現(xiàn)狀的輪廓曲線，即凸輪的輪廓曲線與從動(dòng)件所實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律之間存在著確定的依從關(guān)系。因此，凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一步，是根據(jù)工作要求和使用場(chǎng)合，選擇或設(shè)計(jì)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。在設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)基木尺寸和凸輪輪廓之前，必須根據(jù)凸輪機(jī)構(gòu)的工作性能要求選擇從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律方程式，選擇不同的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律將直接影響凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸設(shè)計(jì)、輪廓設(shè)計(jì)及凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)性能等。從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律可分為基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律和組合運(yùn)動(dòng)規(guī)律?；具\(yùn)動(dòng)規(guī)律包括簡(jiǎn)單多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律和三角函數(shù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律，組合運(yùn)動(dòng)規(guī)律是由數(shù)種基木運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行拼接而成。2.1.1 從動(dòng)件常用的基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律幾種常見的基木運(yùn)動(dòng)規(guī)律有三角函數(shù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律(簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律、擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律及雙諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律等);簡(jiǎn)單多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律;等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律(一次項(xiàng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律)、等加等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律( 二次項(xiàng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律)等。2.1.2 從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選取原則從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇或設(shè)計(jì)，涉及到許多因素。除了需要滿足機(jī)械的具體工作要求外，還應(yīng)使凸輪機(jī)構(gòu)具有良好的動(dòng)力特性，同時(shí)又要考慮所設(shè)計(jì)的凸輪廓線便于加工，這些因素又往往是互相制約的。因此在選擇或設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，必須根據(jù)使用場(chǎng)合、工作條件等分清卞次，綜合考慮。下面是一些常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律的適用場(chǎng)合:l)等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律在很多情況下能滿足凸輪機(jī)構(gòu)推程的工作要求，但是在從動(dòng)件行程的開始和終止位置存在剛性沖擊，是運(yùn)動(dòng)特性最差的曲線，所以等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律很少單獨(dú)使用，且不適用于中、高速。2)等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律的速度曲線連續(xù)，在所有曲線中其最大加速度值為最小，但在從動(dòng)件行程的開始、終止和由正加速度變?yōu)樨?fù)加速度的中間位置，加速度的有限值突變將導(dǎo)致柔性沖擊，因而不能在中、高速場(chǎng)合使用。3)余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律消除了行程中間位置的加速度突變，且易于計(jì)算和加工，在中速時(shí)也能獲得合理的從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)。但當(dāng)這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律用于升一停一回一停運(yùn)動(dòng)時(shí)，在行程的起始和終止位置因加速度突變而仍有柔性沖擊。當(dāng)這種規(guī)律用于升一回一升型運(yùn)動(dòng)時(shí)，則加速度曲線連續(xù)，沒有柔性沖擊。4)正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律用于升一停一回一停運(yùn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)件在行程的起始和終止位置加速度無(wú)突變，因而無(wú)柔性沖擊，有利于機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。但它用于升一回停運(yùn)動(dòng)時(shí)，在推程與回程的連接點(diǎn)處，躍度從有限的正值變?yōu)樨?fù)值，因而加速度曲線不連續(xù)。這種曲線要求機(jī)械加工的準(zhǔn)確性高于其他曲線。正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律廣泛用于中速凸輪機(jī)構(gòu)，但不適于高速場(chǎng)合。2.2 凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)、傳力性能都有重要的影響。凸輪機(jī)構(gòu)的基本參數(shù)選擇的不恰當(dāng)，則可能造成壓力角過(guò)大或產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)失真現(xiàn)象。凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸之間互相影響、互相制約，所以如何合理地設(shè)計(jì)這些基本尺寸，也是凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中要解決的重要問(wèn)題。凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的設(shè)計(jì)問(wèn)題是在給定從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律和許用壓力角的條件下尋求一組適用的尺寸，從而使設(shè)計(jì)的凸輪機(jī)構(gòu)性能佳、壽命長(zhǎng)。溝槽凸輪機(jī)構(gòu)主要設(shè)計(jì)參數(shù)有:基圓半徑和偏距，滾子半徑，擺桿長(zhǎng)度等。為提高凸輪機(jī)構(gòu)傳力效果，希望機(jī)構(gòu)在推程中壓力角盡量小。一般來(lái)講，這些參數(shù)的選擇，除應(yīng)保證使從動(dòng)件能夠準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律外，還應(yīng)當(dāng)使機(jī)構(gòu)具有良好的受力狀況和緊湊的尺寸。2.2.1 凸輪機(jī)構(gòu)壓力角和基圖半徑凸輪壓力角是從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)(速度)方向與傳動(dòng)軸線方向之間的夾角。壓力角是衡量凸輪機(jī)構(gòu)傳力特性好壞的一個(gè)重要參數(shù)。從減小推力、避免自鎖，使機(jī)構(gòu)具有良好的受力狀況來(lái)看，壓力角應(yīng)越小越好。同時(shí)設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)時(shí)，除了使機(jī)構(gòu)具有良好的受力狀況外，還希望機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊。在實(shí)現(xiàn)相同運(yùn)動(dòng)規(guī)律的情況下，基圓半徑越大，凸輪的尺寸也越大。因此，要獲得輕便緊湊的凸輪機(jī)構(gòu)，就應(yīng)當(dāng)使基圓半徑盡可能地小。由計(jì)算公式可知壓力角和基圓半徑兩者是互相制約的，在一般情況下，為了保證設(shè)計(jì)的凸輪機(jī)構(gòu)既有較好的傳力特性又具有較緊湊的尺寸，設(shè)計(jì)時(shí)兩者應(yīng)同時(shí)考慮。為了保證凸輪機(jī)構(gòu)順利工作，規(guī)定了壓力角的許用值的前提下，選取盡可能小的基圓半徑。2.2.2 溝槽凸輪的曲率半徑移動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪的曲率半徑。當(dāng)凸輪廓線為內(nèi)凹廓線時(shí)，實(shí)際廓線的曲率半徑 Pa、理論廓線的曲率半徑 p、滾子半徑 r 三者之間有如下的關(guān)系: 而當(dāng)凸輪廓線為外凸廓線時(shí)，實(shí)際廓線的曲率半徑 Pa、理論廓線的曲率半徑 p、滾子半徑 r三者之間的關(guān)系是:Pa=p-r ，當(dāng) p=r 時(shí)，則 Pa=0，即實(shí)際廓線將出現(xiàn)尖點(diǎn)，由于尖點(diǎn)處極易磨損，故不能實(shí)用;若 p
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