论文(3)

第2章 组卷算法与题库的研究 第2章 主要研究内容、应用价值、改进及创新

2.1主要研究内容

凸轮机构的设计、运动规律、轮廓线、动力学、优化设计等方面的研究以及参数化建模技术,建立了绘制凸轮理论轮廓曲线的表达式,成功地实现平底凸轮的参数化建模,为实现凸轮的无图加工及运动、动力分析提供了必备的实体模型。等

2.2 应用价值

凸轮机构具有结构简单、紧凑、设计方便和易实现预期运动等特点，是典型的常用机构之一，它广泛用于轻工机械、纺织机械、包装机械、印刷机械、内燃机等各种自动机械中。

2.3改进及创新

2.3.1 技术的改进

软硬件技术的飞速发展,各种三维机械设计软件应运而生。Pro/E就是集CAD/CAE/CAM于一体的大型三维设计软件,它的参数化设计、基于特征、全相关等设计理念被广泛应用于机械设计、机械装配、系统仿真和模具设计等领域。Pro/E提供了完善的仿真功能和机构分析功能,使用实体建模模块创建模型后,即可模拟模型的运动过程,可以动态地观察机构的运动状况,分析机构的运动轨迹、位移以及运动构件是否发生干涉等问题,验证机构设计的合理性,尽早发现设计中存在的问题,从而减少设计的周期。

2.3.2 技术的创新

当今, 凸轮机构设计已广泛采用PROE系统并借助于计算机来完成, 数控机床用于凸轮加工也有很长的历史。通用的凸轮机构PROE系统参数化建模技术,建立了绘制凸轮理论轮廓曲线的表达式,成功地实现平底凸轮的参数化建模,为实现凸轮的无图加工及运动、动力分析提供了必备的实体模型。 ……

2.4本章小结

本章分别对平底凸轮的研究内容、应用价值、改进及创新进行了研究。研究

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内容方面首先介绍和分析了平底凸轮的研究，接着介绍了应用价值，最后给出了改进及创新；引出了Pro/E系统和平底凸轮的参数化建模。

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结 论 第3章 凸轮的运动规律及基本尺寸

3.1 凸轮的运动规律

3.1.1 基本运动规律

从动件位移s随凸轮转角错误！未找到引用源。的变化情况如图3-1所示，图中横坐标代表凸轮转角错误！未找到引用源。，纵坐标代表从动件位移s、速度v和加速度a随凸轮转角错误！未找到引用源。的变化规律称为从动件运动规律。从动件运动规律又可分为基本运动规律，基本运动规律有以下几种：

图3-1

等速运动规律：从动件在运动过程中速度为常数，而在运动的始、末点处速度产生突变，理论上加速度为无穷大，产生无穷大的惯性力，机构将产生极大的冲击，称为刚性冲击，次类运动规律只使用于低速运动的场合。

等加速等减速运动规律：从动件在运动过程中加速度为常数，而在运动的始、末点处加速度有突变，产生较大的加速度和惯性力，由此而引起的冲击称为柔性冲击，这种运动规律只适用与中速运动的场合。

余弦加速度运动规律：又名简谐运动规律。从动件在整个运动过程中速度皆连续，但在运动的始、末点处加速度有突变，产生柔性冲击，因而也只适用中速运动场合。

正弦加速度运动规律：又名摆线运动规律。从动件在整个运动过程中速度和

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加速度皆连续无突变，避免了刚性冲击和柔性冲击，可以用于高速运动的场合。

在工程实际中，为使凸轮机构获得更好的工作性能，经常采用以某种基本运动规律为基础，辅之以其他运动规律与其组合，从而获得组合运动规律。当采用不用的运动规律组合成改进型运动规律时，它们在连接点处的位移、速度和加速度应分别相等；这就是两运动规律组合时必须满足的边界条件。

常用的组合运动规律有：改进性等速运动规律，改进性正弦加速度运动规律和改进性梯形加速度运动规律。

基本的从动件运动规律方程如表3-2：

从动件运动位移方程 运动规律 从动件运动方程 推程错误！未找到引用源。 回程错误！未找到引用源。 等速运动规律 等加速等减速运动规律 S错误！未找到引用源。 S=h-错误！未找到引用源。 S错误！未找到引用源。 S=h-错误！未找到引用源。 S=h错误！未找到引用源。 S错误！未找到引用源。 S错误！未找到引用源。 表3-2

S错误！未找到引用源。 S错误！未找到引用源。 S错误！未找到引用源。 余弦加速度运动规律 正弦加速度运动规律

2.4.1凸轮轮廓曲线的计算

凸轮机构设计的关键是凸轮轮廓曲线的设计,而凸轮的轮廓曲线形状取决于从动件运动规律。从动件运动规律的形式通常有多项式运动规律、三角函数运动规律、组合运动规律等。凸轮机构从动件常用的等速(加速度a=0)、等加速等减速(加速度为常数,即a=c)、简谐(又称余弦加速度规律)、摆线(又称正弦加速度规律)等4种形式的运动规律。在设计凸轮轮廓曲线之前,必须首先根据机构的工

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结 论 作要求选定从动件运动规律。从动件的运动规律确定后,通过计算机仿真就可以得到凸轮的精确轮廓线。

以摆动滚子从动件盘形凸轮机构为例。图3-3为摆动滚子从动件盘性凸轮机构简图。

其中C(错误！未找到引用源。为凸轮理论轮廓线上的任意一点，N（错误！未找到引用源。）、错误！未找到引用源。分别为外缘和内缘凸轮工作轮廓上与点C对应的点，D错误！未找到引用源。、错误！未找到引用源。分别为加工N点和

错误！未找到引用源。点时刀具中心的位置， 图3-3 错误！未找到引用源。为刀具半径，错误！未找到引用源。为滚子半径，错误！未找到引用源。为基圆半径，错误！未找到引用源。为摆杆初始角（错误！未找到引用源。,S为摆角增量，错误！未找到引用源。为凸轮转角，L为摆心距，l为摆杆长，错误！未找到引用源。为角速度。

在图3-3直角坐标系中，由三角形的函数关系可以得到凸轮任一时刻理论轮廓

直

角

坐

标

为

错

误

！

未

找

到

引

用

源

。

(3-1)

错误！未找到引用源。 (3-2) 工作轮廓坐标为：

错误！未找到引用源。 (3-3) 错误！未找到引用源。 (3-4)

错误！未找到引用源。

(3-5)

当凸轮机构为外缘型时，工作轮廓坐标中的错误！未找到引用源。和错误！未找到引用源。取上方的符号，为内缘型时取下方的符号。计算刀具中心轨迹坐标时，将错误！未找到引用源。以错误！未找到引用源。代入工作轮廓坐标即可。

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