毕业论文-凸轮机构建摸，受力分析和运动仿真与分析研究(4)

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2.3从动件运动规律

2.3.1 基本运动规律

从动件位移s随凸轮转角的变化情况如图2-3所示，图中横坐标代表凸轮转角，纵坐标代表从动件位移s、速度v和加速度a随凸轮转角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2-3

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

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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2-1：

从动件运动位移方程 运动规律 推程从动件运动方程 回程 等速运动规律 S S=h- 等加速等减速运动规律 S=h余弦加速度运动规律 S S S=h- S S 正弦加速度运动规律 S表2-1

S

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2.4 凸轮轮廓线的设计

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2-4为摆动滚子从动件盘性凸轮机构简图。

其中C(

为凸轮理论

轮廓线上的任意一点，N（

）、

分别为

外缘和内缘凸轮工作轮廓上与点C对应的点，D

、

分别为加工N点和

点时刀具中心的位置， 图2-4 为刀具半径，为滚子半径，为基圆半径，为摆杆初始角（为摆角增量，为凸轮转角，L为摆心距，l为摆杆长，为角速度。

在图2-4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

工作轮廓坐标为：

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,S

(2-1) (2-2)

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(2-3)

(2-4)

(2-5)

当凸轮机构为外缘型时，工作轮廓坐标中的和取上方的符号，为内缘型时取下方的符号。计算刀具中心轨迹坐标时，将

以

代入工作轮廓坐标即可。 、滚子半径，导路和凸轮

设凸轮以等角速度逆时针方向转动，凸轮基园半径轴心间的相对位置及偏距e，从动件的运动规律S

(1)理论轮廓线方程B

，如图2-5。

图2-6

图2-5

其中

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(2)实际轮廓方程如图2-6

(2-6)

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