畢業(yè)設(shè)計---圓柱凸輪分度機構(gòu)的設(shè)計計算及運動仿真

1、<p>　　圓柱凸輪分度機構(gòu)的設(shè)計計算及運動仿真</p><p>　　摘要：圓柱凸輪分度機構(gòu)主要用于兩垂直軸間的運動。當主動軸連續(xù)旋轉(zhuǎn)運動時，從動件是裝有多個滾子的轉(zhuǎn)盤，可按設(shè)計要求作間歇步進分度轉(zhuǎn)位運動，從而把連續(xù)旋轉(zhuǎn)地輸入運動形式轉(zhuǎn)化為具有停歇區(qū)的分度運動輸出形式。</p><p>　　本文主要介紹了圓柱凸輪分度機構(gòu)方案的選擇，理論廓線和工作廓線的計算方法。利用c語言程序編寫

2、圓柱凸輪軌道的計算程序及利用matlab繪出凸輪輪廓曲線，同時利用三維造型軟件完成主要零部件建模及利用Pro/E完成零部件裝配及運動仿真。本文還介紹了凸輪分度機構(gòu)常用運動規(guī)律的主要特性比較及其使用場合，以及在設(shè)計過程中遇到的一些問題及解決方法。</p><p>　　關(guān)鍵詞：圓柱凸輪分度機構(gòu)，設(shè)計計算，實體建模，運動仿真</p><p><b>　　1 總述</b>&

3、lt;/p><p><b>　　前言</b></p><p>　　凸輪機構(gòu)是使從動件作預期規(guī)律運動的高副機構(gòu)。其主要優(yōu)缺點如下。</p><p>　　優(yōu)點：從動件的運動規(guī)律可以任意擬定，凸輪機構(gòu)可用于對從動件要求嚴格的地方，也可以用于要求從動件作間歇運動的地方，其運動時間與停歇時間比例以及次數(shù)都可以任意擬定?？梢愿咚賳?，動作準確可靠。只要設(shè)計相應

4、的凸輪輪廓，就可以使從動件按擬定的規(guī)律運動。一般中、低速凸輪的運動設(shè)計比較簡單。由于數(shù)控機床及計算機的廣泛應用，特別是近些年來可以實現(xiàn)計算機輔助設(shè)計與制造使凸輪輪廓的加工并不十分困難。</p><p>　　缺點：在高副接觸處難以保證良好的潤滑，又因其壓力較大，故容易磨損，為了保持必要的壽命，傳遞動力不能過大。高速凸輪機構(gòu)中，其高副接觸處的動力學特性比較復雜，精確分析與設(shè)計都比較困難。</p><

5、;p>　　而在許多機械設(shè)備中，特別是自動化半自動化機械設(shè)計中，由于生產(chǎn)工藝的要求，往往需要機構(gòu)來實現(xiàn)周期性的轉(zhuǎn)位，分度動作以及帶有瞬間停頓或停歇區(qū)的斷續(xù)性運動。這種輸出曲線呈現(xiàn)周期性的機構(gòu)稱為間歇運動機構(gòu)。</p><p>　　間歇運動機構(gòu)廣泛應用于機床、化工、輕工、印刷、電子、包裝、食品機械、計量器具等行業(yè)。機械運動機構(gòu)種類繁多，隨著科學技術(shù)的發(fā)展，加工效率的提高，高速、精密的間歇運動機構(gòu)越來越多的得到使

6、用。用于間歇運動的機構(gòu)有：棘輪機構(gòu)、槽輪機構(gòu)、針輪機構(gòu)、不完全齒輪機構(gòu)和凸輪分度機構(gòu)。棘輪機構(gòu)用于將搖桿的周期性擺動轉(zhuǎn)換為棘輪的單向間歇轉(zhuǎn)動，也常作為防逆轉(zhuǎn)裝置；槽輪機構(gòu)（又稱馬爾他機構(gòu)）能把主動軸的單向勻速連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為從動軸的單向周期性間歇運動。常用于各種轉(zhuǎn)位機構(gòu)中；不完全漸開線齒輪機構(gòu)能將主動輪的等速連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為從動輪的間歇轉(zhuǎn)動。其動停時間比不受機構(gòu)結(jié)構(gòu)的限制，制造方便，但是從動輪在每次間歇運動的始、末有劇烈沖擊，故一般只用于低

7、速、輕載及機構(gòu)沖擊不影響正常工作的場合。若設(shè)置緩沖結(jié)構(gòu)可改善機構(gòu)的動力性能；針輪機構(gòu)分為外嚙合和內(nèi)嚙合，其主要結(jié)構(gòu)特點是主動針輪上有針齒和一段鎖止凸圓弧，而從動星輪上有鎖止凹圓弧，每倆段鎖止弧之間有擺線齒廓的輪齒和過渡曲線，從動件的運動規(guī)律為開始嚙合時逐漸加速，中間為等速，嚙合終了時為逐漸減速；凸輪分度機構(gòu)中，主動件是凸輪，一般作等速連續(xù)旋轉(zhuǎn)，從動件是裝有多個滾子的轉(zhuǎn)盤，可按</p><p>　　市場上琳瑯滿目的

8、商品，多半是自動機生產(chǎn)的。而自動機在工作時要周期性的運動和停歇，運動時為了把產(chǎn)品轉(zhuǎn)移到下一個工位，間歇是為了給不同工位上的機械手以足夠的作業(yè)時間。這樣，半成品在經(jīng)過多個工位的加工之后，就成了完整的成品。</p><p>　　機械工業(yè)是重要的基礎(chǔ)工業(yè)，由于現(xiàn)代科技的迅猛發(fā)展，機械工業(yè)已發(fā)生極為深刻的變化，特別是與計算機技術(shù)的緊密結(jié)合，是現(xiàn)代機械技術(shù)較以往更為復雜和先進，與此同時，對在各種自動機，自動線，半自動線中將

9、連續(xù)運動轉(zhuǎn)變?yōu)殚g歇運動的機構(gòu)也提出越來越高的要求。</p><p>　　一臺自動機能否高效而平穩(wěn)的工作，關(guān)鍵取決于凸輪分度機構(gòu)的技術(shù)性能及其所提供的運動是否平穩(wěn)，所提供的間歇是否準確，因此說，凸輪分度機構(gòu)是自動機核心部件。</p><p><b>　　分度運動</b></p><p>　　在機械設(shè)計中，分度運動主要有直線式的傳送帶或旋轉(zhuǎn)式的工作

10、臺兩類。這兩類運動都必須滿足精密的位置精度的要求。凸輪驅(qū)動的精密間歇機構(gòu)具有較高的分度精度，適用于高速生產(chǎn)，并具有高承載能力和低維修，能滿足用戶所需的特殊運動特性，是一種很有發(fā)展前途的新興的凸輪驅(qū)動分度機構(gòu)。這種機構(gòu)是由凸輪、從動件、行動系統(tǒng)以及驅(qū)動系統(tǒng)組成的。</p><p><b>　　從動系統(tǒng)工作原理</b></p><p>　　分度系統(tǒng)的從動件一般為圓柱型滾子

11、，滾子固定在從動盤上，而從動盤多固定在輸出軸上，此軸支撐在固定于箱體內(nèi)的軸承上，從而構(gòu)成了從動系統(tǒng)。</p><p>　　當電動機作用于驅(qū)動系統(tǒng)，使運動按一定的要求輸出到凸輪軸上，凸輪軸便以一定的速度旋轉(zhuǎn)，通過凸輪的輪廓帶動與之嚙合的從動輪上，從而是精密間歇分度運動由輸出軸完成。在嚙合過程中，通過凸輪輪廓的變換來控制和引導從動件的旋轉(zhuǎn)和停頓，來完成預先要求的間歇運動。凸輪以固定的速度旋轉(zhuǎn)、輸出、停頓和啟動，這個工

12、程周期性循環(huán)。</p><p>　　凸輪驅(qū)動系統(tǒng)分度機構(gòu)的特點</p><p>　　凸輪分度系統(tǒng)是自動化機械中實現(xiàn)高速、高精度間歇分度運動的新型傳動裝置。應用高等數(shù)學理論和現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)進行優(yōu)化設(shè)計與精密加工，使之具有分度精度高、高速、性能好，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，噪音低，壽命長等優(yōu)點，廣泛應用于各種自動機械的間歇轉(zhuǎn)位分度及自動生產(chǎn)線步進輸出機構(gòu)，是在輕工，包裝，制藥，煙草，電

13、子，化工等行業(yè)中實現(xiàn)自動、高效生產(chǎn)的首選核心部件。</p><p>　　凸輪分度驅(qū)動系統(tǒng)機構(gòu)可以設(shè)計成最能滿足精密精度和剛度要求的機構(gòu)，在凸輪分度中，凸輪從動件總是和凸輪保持嚙合的，從動件在嚙合中有預載，這是采用變化軸間距的方法在凸輪和從動件間建立一個微小的干擾，微小干擾消除了任何制造公差和間隙。這種預緊的方法產(chǎn)生軸向力是依靠輸入軸和輸出軸上的錐形滾子軸承支撐。這個預加載荷是輸出運動的整個工程都是由凸輪控制，從而

14、保證機構(gòu)精度。為了特殊運動達到需要，簡單的修正凸輪。并對精密凸輪的分度和分度機構(gòu)中的從動件，對從動系統(tǒng)以及驅(qū)動系統(tǒng)進行精心設(shè)計，就可以使嚙合中的沖擊保持最小，級度可達精密級。與齒輪嚙合的滾子采用滾針軸承，形成滾動接觸，減少摩擦和磨損，從而延長了壽命，減小了震動，提高了精度，該分度機構(gòu)的速度和從動件的加速度曲線也可以人為控制，所以稱為當今最好的機構(gòu)之一。</p><p><b>　　常用的凸輪分度機構(gòu)&l

15、t;/b></p><p><b>　　弧面分度凸輪機構(gòu)</b></p><p>　　弧面凸輪分度機構(gòu)如圖1-1所示，用于兩垂直交錯軸間的間歇分度步進傳動。主動凸輪為圓弧回轉(zhuǎn)體，凸輪輪廓制成突脊狀，類似于一個具有變螺旋角的弧面蝸桿。從動轉(zhuǎn)盤外圓上裝有沿軸線徑向均勻分布的滾子。轉(zhuǎn)盤相當于渦輪，滾子相當于蝸輪的齒。所以弧面凸輪也有單頭、多頭和左旋、右旋之分，凸輪和轉(zhuǎn)

16、盤轉(zhuǎn)動方向間的關(guān)系，可用類似于蝸桿蝸輪傳動的方法來判定。當蝸輪旋轉(zhuǎn)時，其分度段輪廓推動滾子，使轉(zhuǎn)盤分度轉(zhuǎn)位；當凸輪轉(zhuǎn)到其停歇段輪廓時，轉(zhuǎn)盤上的兩個滾子跨夾在凸輪的圓環(huán)面突脊上，使轉(zhuǎn)盤停止轉(zhuǎn)動。所以這種機構(gòu)不必附加其他裝置就能獲得很好的定位作用；又可以通過調(diào)整中心距來消除滾子與凸輪突脊間的間隙和補償磨損；轉(zhuǎn)盤在分度期的運動規(guī)律，可按轉(zhuǎn)速、載荷等工作要求進行設(shè)計；特別使用于高速、重載、高精度等分度場合。凸輪一般作是、連續(xù)旋轉(zhuǎn)，有時由于需要轉(zhuǎn)

17、盤有較長的停歇時間，也可使凸輪作間斷性旋轉(zhuǎn)。</p><p><b>　　平行凸輪分度機構(gòu)</b></p><p>　　平行凸輪分度機構(gòu)，又稱共軛凸輪分度機構(gòu)，其機構(gòu)用于兩平行軸間的間歇分度步進傳動。如圖1-2所示，主動凸輪1由前后兩片盤型凸輪組成。這兩片凸輪在制造時廓線形狀完全相同，安裝時，使前后兩片成鏡像對稱錯開一定相位角安裝，故稱為共軛凸輪分度機構(gòu)。從動盤2的前

18、后兩端面上也各裝有幾個徑向均勻分布的滾子。當凸輪旋轉(zhuǎn)時，其前后兩側(cè)的廓線分別與相應的滾子接觸，相繼推動轉(zhuǎn)盤分度轉(zhuǎn)位或抵住滾子起限位作用。當凸輪轉(zhuǎn)到其圓弧形廓線與滾子接觸時，轉(zhuǎn)盤停止不動。由于機構(gòu)工作時是由兩片凸輪按設(shè)計要求同時控制從動轉(zhuǎn)盤的運動，因此凸輪與滾子之間能保持良好的形封閉，不必附加彈簧等其他裝置就能獲得較好的幾何鎖合。當然，對凸輪加工精度和安裝要求也較高。</p><p><b>　　其主要性

19、能特點：</b></p><p>　　1.結(jié)構(gòu)簡單，成本低，維護方便</p><p><b>　　2.分度精度高</b></p><p>　　3.機構(gòu)使用于分度次數(shù)<100次\分，中、輕載場合，分度凸輪機構(gòu)是利用一組平面共軛凸輪為主動件進行連續(xù)均勻轉(zhuǎn)動，凸輪共軛曲面與從動盤上各層滾子于此相嚙合，來實現(xiàn)輸出軸的分度運動與定位的，

20、從而將連續(xù)的回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)殚g歇運動輸出。其特點是輸入軸與輸出軸平行，通常在水平狀態(tài)下安裝使用，廣泛應用于各種翻轉(zhuǎn)和搖擺機構(gòu)。</p><p><b>　　圓柱凸輪分度機構(gòu)</b></p><p>　　如圖1-3所示，圓柱凸輪分度機構(gòu)的主動運動體為圓柱體，從動盤上裝有若干個沿著轉(zhuǎn)盤圓周方向均勻分布的滾子，滾子的軸線與轉(zhuǎn)盤軸線平行，凸輪軸線和 轉(zhuǎn)盤軸線垂直交錯。當滾子旋轉(zhuǎn)

21、時，其分度段輪廓推動滾子使轉(zhuǎn)盤分度轉(zhuǎn)位；當凸輪轉(zhuǎn)到停歇段輪廓是，轉(zhuǎn)盤上的兩個滾子跨夾在凸輪的圓環(huán)面的突脊上使轉(zhuǎn)盤停止轉(zhuǎn)動。所以這種機構(gòu)不必附加其他裝置，就能獲得良好的定位作用。</p><p>　　滾子可以使圓柱形或圓錐形與凸輪工作面嚙合的若干個點的磨損較均勻，為了消除滾子與定位環(huán)面的磨損，滾子盤應能作軸向調(diào)整。方不能保證各個滾子在滾子盤上的軸向位置保持一致時，則對每個滾子盤上軸向位置都要求能軸向調(diào)整，因此結(jié)構(gòu)較

22、復雜。圓柱滾子與凸輪工作面嚙合的各點磨損不均勻，滾子與定位環(huán)面的嚙合間隙靠工藝保證，間隙大時會影響定位精度，圓柱形滾子不必作軸向位置調(diào)整，結(jié)構(gòu)簡單，類似于變螺旋角的圓柱蝸桿，所以其分度段的輪廓也有左旋和右旋，單頭和多頭之分，但一般采用單頭。凸輪與轉(zhuǎn)盤間的轉(zhuǎn)動方 向關(guān)系，可采用類似于蝸輪蝸桿傳動的方法加以判定。凸輪一般作等速連續(xù)旋轉(zhuǎn)運動，但有時又會需要轉(zhuǎn)盤有較長的停歇時間，也可以使凸輪作間歇性的旋轉(zhuǎn)。</p><p&g

23、t;　　圓柱凸輪分度機構(gòu)具有較高的轉(zhuǎn)動精度，其精度主要靠凸輪的加工藝和機構(gòu)的裝配保證，凸輪的加工成本較高，通常采用數(shù)控銑床加工。</p><p>　　圓柱凸輪分度機構(gòu)的計算</p><p>　　圓柱凸輪分度機構(gòu)的主要運動參數(shù)</p><p>　　由于圓柱滾子與凸輪輪廓間的間隙較難補償，容易產(chǎn)生跨越?jīng)_擊，滾子軸的剛度及與凸輪的嚙合性能均不及弧面分度凸輪機構(gòu)，故一般多用

24、于中、低速及中輕載荷場所。低速n100r\min,中速100r\min<n<200r\min,高速n>200r\min，故取凸輪轉(zhuǎn)速n=100r\min</p><p>　　凸輪角速度轉(zhuǎn)速 n=100r\min</p><p>　　凸輪角速度 ==10.467r\s （2-1）</p><p>

25、;　　凸輪分度期轉(zhuǎn)角，常用的為120，在滿足動停比k的要求下，選定=120</p><p>　　凸輪停歇期轉(zhuǎn)角， （2-2）</p><p>　　凸輪和轉(zhuǎn)盤的分度期時間, / (2-3)</p><p><b>　　s</b></p><

26、;p>　　凸輪和轉(zhuǎn)盤的停歇期時間， (2-4)</p><p>　　-0.2=0.4 s</p><p>　　凸輪分度廓線旋向及旋向系數(shù)p L-左旋，p=+1；R-右旋，p=-1 選用右旋R,則p=-1</p><p>　　凸輪分度廓線頭數(shù)H 單頭H=1；雙頭H=2，較少用，選用H=1</p><p

27、>　　轉(zhuǎn)盤分度數(shù)I I為轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)一周中的停歇次數(shù)，按設(shè)計要求的工位數(shù)，選定I=12</p><p>　　轉(zhuǎn)盤滾子數(shù)z z=HI (2-5)</p><p><b>　　Z=1*12=12</b></p><p>　　轉(zhuǎn)盤分度期轉(zhuǎn)位角

28、 (4-6)</p><p>　　動停比k,運動系數(shù) K= (4-7)</p><p><b>　　K=0.5 </b></p><p>　　圓柱凸輪分度機構(gòu)的主要幾何參數(shù)</p><p>　　中心距C，基距A，凸輪節(jié)圓半徑和轉(zhuǎn)盤節(jié)圓半徑

29、</p><p>　　凸輪軸線與轉(zhuǎn)盤軸線間的垂直距離稱為中心距C。凸輪軸線到轉(zhuǎn)盤基準端面間的垂直距離稱為基距A。凸輪的基準尺寸用節(jié)圓半徑表示，它是在垂直凸輪軸線的平面上。</p><p>　　根據(jù)設(shè)計要求，取中心距C=200mm,基距A=180mm</p><p>　　許用壓力角 一般 取</p><p>　　轉(zhuǎn)盤節(jié)圓半徑==

30、203 (4-8)</p><p>　　凸輪節(jié)圓半徑 =142.945 (4-9)</p><p><b>　　取</b></p><p>　　滾子中心角 (4-10)</p><p><b>　　*203*</b></

31、p><p>　　=21.016 取 (4-12)</p><p>　　滾子寬度b b=(1.0)=(1.0)*20=20 取b=25</p><p>　　滾子與凸輪槽底間的間隙e e=(0.2)b=(0.2)*25,但至少e</p><p>　　為510 取e=10</p&g

32、t;<p>　　凸輪定位環(huán)面徑向深度h h=b+e=35</p><p>　　凸輪定位環(huán)面的外圓直徑 </p><p>　　凸輪定位環(huán)面的內(nèi)圓直徑 </p><p>　　凸輪寬度l 2sin()<l<2sin()+2</p><p><b>　　取l=140&l

33、t;/b></p><p>　　轉(zhuǎn)盤外圓直徑 =2*（203+20）=446</p><p><b>　　取</b></p><p>　　轉(zhuǎn)盤基準端面到滾子寬度中點的軸向距離 =A-=180-150=30 </p><p>　　轉(zhuǎn)盤基準端面到滾子上端面的軸向距離 =-(b/2)=17

34、.5</p><p>　　轉(zhuǎn)盤基準端面到滾子下端面的軸向距離 +(b/2)=42.5</p><p>　　3. 分度凸輪機構(gòu)的常用運動規(guī)律</p><p>　　3.1 量綱---運動參數(shù)</p><p>　　研究分度凸輪運動時，總以主動凸輪的轉(zhuǎn)角作為自變量，且一般均設(shè)定凸輪的角速度為常量。而從動盤的運動規(guī)律常用量綱---運動參數(shù)來表示

35、，主要有下列一些參數(shù)。</p><p><b>　　無量綱時間T</b></p><p>　　T= (3-1)</p><p>　　式中 t --- 轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動時間，s；</p><p>　　--- 轉(zhuǎn)盤分度期時間，s；</p><p

36、>　　--- 凸輪角位移，rad或；</p><p>　　--- 凸輪分度期轉(zhuǎn)角，rad或；</p><p><b>　　無量綱位移S</b></p><p>　　S= （3-2）</p><p>　　式中 --- 轉(zhuǎn)盤角位移，rad

37、或（；</p><p>　　--- 轉(zhuǎn)盤分度期轉(zhuǎn)位角，rad或；</p><p>　　和計算時均恒取絕對值，即不帶正負號。在分度凸輪機構(gòu)中，轉(zhuǎn)盤位移S恒為正值。</p><p><b>　　無量綱速度V </b></p><p>　　V= (3-3)</p><p&g

38、t;　　式中 --- 凸輪的角速度（rad/s）；</p><p>　　--- 轉(zhuǎn)盤的角速度（rad/s）</p><p>　　計算時均恒取絕對值，即不管同方向還是反方向，總不帶正負號。在凸輪機構(gòu)中，轉(zhuǎn)盤的V恒為正值。</p><p><b>　　無量綱加速度A</b></p><p>　　A=

39、 (3-4)</p><p>　　式中 --- 轉(zhuǎn)盤角加速度（rad/s2）；</p><p>　　和同向時為正，異向時為負。轉(zhuǎn)盤A為正值時表示A與V同向，A為負值時表示與V異向。</p><p><b>　　無量綱躍度J</b></p><p>　　J=

40、 (3-5)</p><p>　　式中 --- 轉(zhuǎn)盤的躍度（rad/s3）；</p><p>　　和同向時為正，異向時為負。轉(zhuǎn)盤的J為正值時表示J與V同向，J為負值時表示J與V異向。</p><p>　　3.2 從動盤常用運動規(guī)律</p><p>　　分度凸輪機構(gòu)常用的運動規(guī)律主要有以下六種，下面是其主

41、要運動規(guī)律的類型及其特點，并均以量綱---運動參數(shù)形式表示。</p><p><b>　　余弦加速度運動規(guī)律</b></p><p>　　余弦加速度運動規(guī)律又稱簡諧運動規(guī)律，加速度按余弦曲線規(guī)律變化位移按簡諧運動規(guī)律變化。其特點是：及轉(zhuǎn)矩小，啟動較平穩(wěn)，彈簧尺寸較小，行程始末有柔性沖擊。可用低速、中速、中載。其運動參數(shù)如下：</p><p>　

42、　S=（1-cos）； V=sin； A=cos J=-</p><p>　　(2) 正弦加速度運動規(guī)律</p><p>　　正弦加速度運動規(guī)律又稱搖擺運動規(guī)律，這種運動規(guī)律，加速度按正弦曲線運動規(guī)律變化，位移按擺線在縱坐標軸上的投影規(guī)律變化。其特點是：加速度曲線連續(xù)。行程始末加速度等于零，躍度為有限值的突變。啟動平穩(wěn)，彈簧尺寸小，導路側(cè)壓力小，沖擊、磨損較輕。適合中、高速輕載。缺點是

43、、較大，始末段位移變化緩慢，加工要求較高。其運動規(guī)律如下：</p><p>　　S=T-sin2；V=1-cos2； A=2sin2； J=4cos2；</p><p>　　（3）3-4-5次多項式運動規(guī)律</p><p>　　3-4-5次多項式運動規(guī)律，其位移方程式中多項式剩余項的次數(shù)為3、4、5故稱3－4－5次多項式運動規(guī)律。也稱五次多項式運動規(guī)律。其特點是特點

44、：速度曲線和加速度曲線均連續(xù)無突變，故既無剛性沖擊也無柔性沖擊。適用場合：高速中載。</p><p>　?。?） 改進等速運動規(guī)律</p><p>　　這種運動規(guī)律中間一段為等速運動規(guī)律，始末兩段用其他曲線過渡，一般用正弦加速度曲線過渡，從而可以避免沖擊。分度凸輪機構(gòu)中經(jīng)常采用的改進等速運動規(guī)律主要有以下兩種：</p><p>　　a 行程始末的過渡段為一種正弦加速

45、度運動規(guī)律</p><p>　　b 行程始末的過渡段采用兩種不同周期的正弦加速度運動規(guī)律組合而成</p><p>　?。?） 改進梯形加速度運動規(guī)律</p><p>　　這種運動規(guī)律由五段曲線組成，第一、三、五段為正弦加速度運動規(guī)律，而第二、四段為等加速，等減速運動規(guī)律。</p><p>　　改進正弦加速度運動規(guī)律</p>&l

46、t;p>　　這種運動規(guī)律由三段組成，在行程的中間一段為周期較長的正弦加速度運動規(guī)律，而在行程的始末兩段為周期較短的正弦加速度運動規(guī)律，這樣可以行程的始末部分位移變化的比較明顯，便于制造和檢測。同時可以使行程中間部分的速度和加速度變化的比較平緩，動力學性能更好。常用的Ta=1/8.其計算如下：</p><p>　　a 行程開始部分周期較短的正弦加速度段0</p><p>　　S = (

47、sin4) (3-6)</p><p>　　V = （1-cos4） (3-7)</p><p>　　A = sin4 (3-8)</p><p>　　J = cos4

48、 (3-9)</p><p>　　本段開始時（T=0），S=0，V=0，A=0，J==69.47</p><p>　　本段終了時（T=1/8）時：</p><p>　　S=（）/(8+32)=0.02</p><p>　　V=/()=0.44</p><p><b>　　A==5.33<

49、;/b></p><p><b>　　J=0</b></p><p>　　b 行程中間部分為周期較長的正弦加速度段（1/8）</p><p>　　S= (3-10)</p><p>　　V= (3-11)</p&g

50、t;<p>　　A= (3-12)</p><p>　　J= (3-13)</p><p>　　本段中點處（T=1/2）時，S=1/2，Vmax=1.76,A=0,J=-23.16</p><p>　　本段終了時處（T=7/8

51、）時，Sb=0.98,Vb=0.44,Ab=-5.53，Jb=0</p><p>　　c 行程終了部分周期較短的正弦加速度段（7/8）</p><p>　　S= (sin4) (3-14)</p><p>　　V = （1-cos4） (3-15)<

52、;/p><p>　　A = sin4 (3-16)</p><p>　　J =cos4 (3-17)</p><p>　　本段終了時（T=1），S=1，V=0，J=69.47</p><p>　　3.3

53、分度凸輪機構(gòu)常用運動規(guī)律的特性比較及選擇</p><p>　　、、分別表示無量綱運動參數(shù)的最大速度、最大家加速度和最大躍度，稱為運動規(guī)律的特性值。在選擇過程中，一般應避免由于速度突變引起的剛性沖擊和加速度突變引起的柔性沖擊。目前常用的有多項式運動規(guī)律和組合運動規(guī)律。要求、和都是最小值的運動規(guī)律是沒有的，應根據(jù)不同的工作情況進行合理選擇，下列原則可供參考。</p><p>　　1）高速輕載。

54、各特性值大體可按和的順序考慮。Am愈大時，從動件的最大慣性力愈大，凸輪與從動件間的動壓力愈大，且A與凸輪角速度成平方比，所以高速凸輪應選擇較小Am的規(guī)律。改進梯形規(guī)律的Am較小，是較理想的運動規(guī)律。</p><p>　　2）低速重載。各特性值大體可按、、和的順序考慮。愈大，動量越大，承載功率和摩擦功率也愈大，對質(zhì)量大的從動件影響較大。還影響到凸輪的受力和尺寸的大小。同樣尺寸的凸輪，大時，其壓力角也大，反之，同樣的

55、壓力角，則小的凸輪尺寸也小。改進等速運動規(guī)律是比較理想的運動規(guī)律。</p><p>　　3）中速中載。要求、和特性值均較小。正弦加速度規(guī)律較好，但其較大，因此改用正弦加速度或3-4-5次多項式規(guī)律較理想的。</p><p>　　4）其他。低速輕載的凸輪機構(gòu)，對運動規(guī)律要求不嚴，高速重載，由于要兼顧及有困難，故不宜采用凸輪機構(gòu)。為了減小彈簧尺寸，可采用減速時間和加速時間的比值m=>1的

56、非對稱運動規(guī)律，效果較好，如非對稱改進梯形規(guī)律。</p><p>　　分度凸輪機構(gòu)中克服從動盤慣性力矩所需要的驅(qū)動功率與成正比，故在高速、重載時應選擇值較小的運動規(guī)律。由于在許多運動規(guī)律中，和不一定出現(xiàn)在同一時刻，故應注意值與和值并不相同。</p><p>　　分度凸輪機構(gòu)運動規(guī)律選擇時，一般總要求滿足從動盤在分度開始和終了時的速度和加速度等于零，在分度期間速度和加速度連續(xù)變化而無突變，躍

57、度值盡量小些，并最好選用最大速度和最大加速度值均較小的運動規(guī)律。對于中、高速情況下工作的分度凸輪機構(gòu)，更應著重考慮其應具有較好的動力學性能。</p><p>　　4.圓柱凸輪分度機構(gòu)的設(shè)計計算</p><p>　　4.1 圓柱凸輪分度機構(gòu)主要參數(shù)集合</p><p>　　凸輪轉(zhuǎn)速，有設(shè)計條件給定， n=100(r/min)</p>&l

58、t;p>　　機構(gòu)分度數(shù)I， I=12</p><p>　　凸輪分度廓線頭數(shù)H， H=1,故滾子數(shù)Z=12</p><p>　　凸輪分度期轉(zhuǎn)角， =120 </p><p><b>　　凸輪停歇期轉(zhuǎn)角，</b></p><p>　　凸輪和轉(zhuǎn)盤的分度期時間, =0.2

59、 </p><p>　　凸輪和轉(zhuǎn)盤的停歇期時間， </p><p>　　轉(zhuǎn)盤分度期轉(zhuǎn)位角， </p><p>　　動停比k,運動系數(shù), K= </p><p>　　選定的運動規(guī)律， 改進正弦加速度<

60、/p><p>　　轉(zhuǎn)盤分度期任意時刻的角位置, </p><p><b>　　當0 </b></p><p>　　S = (sin4)</p><p><b>　　當1/8</b></p><p><b>　　S=</b></p><

61、p><b>　　當7/8</b></p><p><b>　　S= (sin4)</b></p><p>　　轉(zhuǎn)盤分度期角速度， </p><p>　　轉(zhuǎn)盤與分度期的最大角速度比/）max=</p><p><b>　　當0</b></p><p>

62、;　　V = （1-cos4）</p><p><b>　　當1/8</b></p><p><b>　　V= </b></p><p><b>　　當7/8</b></p><p>　　V = （1-cos4）</p><p>　　4.2 圓柱凸輪分

63、度機構(gòu)工作輪廓設(shè)計</p><p>　　(1)選取坐標系（均以右手直角坐標系）</p><p>　　與機架相連的定坐標系</p><p>　　與機架相連的輔助定坐標系選擇的方向時，應使面對 的箭頭看，為逆時針方向。</p><p>　　與凸輪相連的動坐標系</p><p>　　與轉(zhuǎn)盤相連的動坐標系</p>

64、<p>　　轉(zhuǎn)盤滾子圓柱面在動坐標系中的方程式</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=-r</b></p><p>　　(3) 凸輪與滾子的共軛接觸方程式</p><p><b>　　Tan=p[]</b></p>&l

65、t;p>　　式中 --- 滾子的位置角</p><p>　　(4) 凸輪工作輪廓在動坐標系中的方程式</p><p>　　(5) 求解凸輪工作輪廓的三維坐標值</p><p><b>　　滾子位置角為</b></p><p>　　而各個滾子的起始位置角</p><p><b>

66、　　計算程序</b></p><p>　　其中，a[i]代表旋轉(zhuǎn)角。單位（），步長取2。</p><p>　　b[j]代表轉(zhuǎn)盤滾子角位置，單位（）</p><p>　　one、two、three分別代表轉(zhuǎn)盤上三個滾子的角位置，單位（）</p><p>　　c[k]代表角速度比</p><p>　　#incl

67、ude<math.h></p><p>　　#include<stdio.h></p><p>　　void main()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　double b[61],c[61],S,T,V,f,X1,Y1,Z1,X2,Y2,Z2;</p>

68、<p>　　double one=15.0;double two=-15.0;double three=-45.0;double rp2=203.0;</p><p>　　double A=180.0;double p0=20.0;</p><p>　　double pi=3.1415;double C=200.0;double r=50.0; </p><

69、p>　　int i,j,k;</p><p><b>　　//static</b></p><p><b>　　double</b></p><p>　　a[61];//{0,2,4,6,8,10,12,14,16,18,20,22,24,26,28,30,32,34,36,38,40,42,44,46,</p

70、><p>　　//48,50,52,54,56,58,60,62,64,66,68,70,72,74,76,78,80,82,84,86,88,90,92,94,96,98,</p><p>　　//100,102,104,106,108,110,112,114,116,118,120};</p><p><b>　　j=0;k=0;</b><

71、;/p><p>　　for(i=0;i<=60;i++)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　a[i]=2*i;</b></p><p>　　T=a[i]/120;</p><p>　　if(T<=0.125)</p>&

72、lt;p><b>　　{</b></p><p>　　S=1/(4+pi)*(pi*T-0.25*sin(4*pi*T));</p><p>　　V=pi/(4+pi)-pi/(4+pi)*cos(4*pi*T);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(T>=

73、0.875)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　S=1/(4+pi)*(4+pi*T-0.25*sin(4*pi*T));</p><p>　　V=pi/(4+pi)*(1-cos(4*pi*T));</p><p><b>　　}</b></p><p

74、>　　if(T>=0.125&&T<=0.875)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　S=1/(4+pi)*(2+pi*T-9/4*sin((pi+4*pi*T)/3));</p><p>　　V=pi/(4+pi)*(1-3*cos((pi+4*pi*T)/3));</p>

75、;<p><b>　　}</b></p><p>　　b[j]=S*360/12;</p><p>　　one=15.0+b[j];</p><p>　　two=-15.0+b[j];</p><p>　　three=-45.0+b[j];</p><p>　　c[k]=V*1/4;

76、</p><p>　　printf("a[%d]=%f,b[%d]=%f,one=%f,two=%f,three=%f,c[%d]=%f\n",i,a[i],j,b[j],one,two,three,k,c[k]);</p><p><b>　　{</b></p><p>　　f=atan((tan(two*pi/180)*

77、(A-r)*cos(two*pi/180)-rp2*c[k])/((A-r)*cos(two*pi/180)));</p><p><b>　　}</b></p><p>　　X2=rp2+p0*cos(f);</p><p>　　Y2=p0*sin(f);</p><p><b>　　Z2=-r;</b

78、></p><p>　　X1=(X2*cos(two*pi/180)-Y2*sin(two*pi/180)-C)*cos(a[i]*pi/180)+(Z2+A)*sin(a[i]*pi/180);</p><p>　　Y1=(-X2*cos(two*pi/180)+Y2*sin(two*pi/180)+C)*sin(a[i]*pi/180)+Z2*cos(a[i]*pi/180);&

79、lt;/p><p>　　Z1=-X2*sin(a[i]*pi/180)-Y2*cos(two*pi/180);</p><p>　　printf("f=%f,X2=%f,Y2=%f,Z2=%f,X1=%f,Y1=%f,Z1=%f\n",f,X2,Y2,Z2,X1,Y1,Z1);</p><p><b>　　j++;</b><

80、;/p><p><b>　　k++;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　//getch();</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　運行結(jié)果：</b></p>

81、<p>　　a[0]=0.000000,b[0]=0.000000,one=15.000000,two=-15.000000,</p><p>　　three=-45.000000,c[0]=0.000000</p><p>　　f=-0.261792,X2=222.318556,Y2=-5.176232,Z2=-50.000000,X1=13.404011, Y1=-50.0

82、00000,Z1=4.999866</p><p>　　a[1]=2.000000,b[1]=0.001604,one=15.001604,two=-14.998396,three=-44.998396,c[1]=0.002403</p><p>　　f=-0.265385,X2=222.299833,Y2=-5.245611,Z2=-50.000000,X1=17.898379,<

83、/p><p>　　Y1=-50.436126,Z1=-2.691004</p><p>　　a[2]=4.000000,b[2]=0.012751,one=15.012751,two=-14.987249,three=-44.987249,c[2]=0.009507</p><p>　　f=-0.275854,X2=222.243858,Y2=-5.447377,Z2=

84、-50.000000,X1=22.311386,</p><p>　　Y1=-50.804245,Z1=-10.240405</p><p>　　a[3]=6.000000,b[3]=0.042564,one=15.042564,two=-14.957436,</p><p>　　three=-44.957436,c[3]=0.021002</p>&

85、lt;p>　　f=-0.292457,X2=222.150770,Y2=-5.766108,Z2=-50.000000,X1=26.652409,</p><p>　　Y1=-51.099163,Z1=-17.649645</p><p>　　a[4]=8.000000,b[4]=0.099354,one=15.099354,two=-14.900646,</p>&l

86、t;p>　　three=-44.900646,c[4]=0.036385</p><p>　　f=-0.314120,X2=222.021372,Y2=-6.179596,Z2=-50.000000,X1=30.932726,</p><p>　　Y1=-51.318028,Z1=-24.926689</p><p>　　a[5]=10.000000,b[5]

87、=0.190251,one=15.190251,two=-14.809749,</p><p>　　three=-44.809749,c[5]=0.054984</p><p>　　f=-0.339518,X2=221.858306,Y2=-6.660652,Z2=-50.000000,X1=35.165469,</p><p>　　Y1=-51.460651,Z1

88、=-32.084768</p><p>　　a[6]=12.000000,b[6]=0.320894,one=15.320894,two=-14.679106,</p><p>　　three=-44.679106,c[6]=0.075986</p><p>　　f=-0.367165,X2=221.666974,Y2=-7.179420,Z2=-50.000000

89、,X1=39.365115,</p><p>　　Y1=-51.529756,Z1=-39.140717</p><p>　　a[7]=14.000000,b[7]=0.495186,one=15.495186,two=-14.504814,</p><p>　　three=-44.504814,c[7]=0.098473</p><p>　

90、　f=-0.395528,X2=221.455868,Y2=-7.705903,Z2=-50.000000,X1=43.546368,</p><p>　　Y1=-51.531009,Z1=-46.113170</p><p>　　a[8]=16.000000,b[8]=1.764678,one=16.764678,two=-13.235322,</p><p>　

91、　three=-43.235322,c[8]=0.121472</p><p>　　f=-0.406140,X2=221.373053,Y2=-7.901325,Z2=-50.000000,X1=48.986062,</p><p>　　Y1=-51.834997,Z1=-53.325469</p><p>　　a[9]=18.000000,b[9]=2.02550

92、3,one=17.025503,two=-12.974497,</p><p>　　three=-42.974497,c[9]=0.144443</p><p>　　f=-0.432669,X2=221.157001,Y2=-8.385900,Z2=-50.000000,X1=53.132567,</p><p>　　Y1=-51.764284,Z1=-60.167

93、502</p><p>　　a[10]=20.000000,b[10]=2.327032,one=17.327032,two=-12.672968,</p><p>　　three=-42.672968,c[10]=0.167247</p><p>　　f=-0.457662,X2=220.941760,Y2=-8.837038,Z2=-50.000000,X1=5

94、7.260833,</p><p>　　Y1=-51.643285,Z1=-66.942631</p><p>　　a[11]=22.000000,b[11]=2.668869,one=17.668869,two=-12.331131,</p><p>　　three=-42.331131,c[11]=0.189771</p><p>　　f

95、=-0.481038,X2=220.730306,Y2=-9.253986,Z2=-50.000000,X1=61.364784,</p><p>　　Y1=-51.477156,Z1=-73.644205</p><p>　　a[12]=24.000000,b[12]=3.050421,one=18.050421,two=-11.949579,</p><p>　

96、　three=-41.949579,c[12]=0.211907</p><p>　　f=-0.502736,X2=220.525352,Y2=-9.636495,Z2=-50.000000,X1=65.437172,</p><p>　　Y1=-51.270691,Z1=-80.265567</p><p>　　a[13]=26.000000,b[13]=3.47

97、0899,one=18.470899,two=-11.529101,</p><p>　　three=-41.529101,c[13]=0.233546</p><p>　　f=-0.522717,X2=220.329316,Y2=-9.984728,Z2=-50.000000,X1=69.469683,</p><p>　　Y1=-51.028154,Z1=-86

98、.800083</p><p>　　a[14]=28.000000,b[14]=3.929327,one=18.929327,two=-11.070673,</p><p>　　three=-41.070673,c[14]=0.254583</p><p>　　f=-0.540959,X2=220.144305,Y2=-10.299165,Z2=-50.000000

99、,X1=73.453093,</p><p>　　Y1=-50.753151,Z1=-93.241170</p><p>　　a[15]=30.000000,b[15]=4.424543,one=19.424543,two=-10.575457,</p><p>　　three=-40.575457,c[15]=0.274916</p><p&g

100、t;　　f=-0.557452,X2=219.972121,Y2=-10.580507,Z2=-50.000000,X1=77.377442,</p><p>　　Y1=-50.448525,Z1=-99.582321</p><p>　　a[16]=32.000000,b[16]=4.955206,one=19.955206,two=-10.044794,</p><

101、p>　　three=-40.044794,c[16]=0.294445</p><p>　　f=-0.572197,X2=219.814271,Y2=-10.829602,Z2=-50.000000,X1=81.232229,</p><p>　　Y1=-50.116284,Z1=-105.817134</p><p>　　a[17]=34.000000,b[

102、17]=5.519803,one=20.519803,two=-9.480197,</p><p>　　three=-39.480197,c[17]=0.313075</p><p>　　f=-0.585203,X2=219.671998,Y2=-11.047374,Z2=-50.000000,X1=85.006617,</p><p>　　Y1=-49.75756

103、5,Z1=-111.939331</p><p>　　a[18]=36.000000,b[18]=6.116654,one=21.116654,two=-8.883346,</p><p>　　three=-38.883346,c[18]=0.330716</p><p>　　f=-0.596485,X2=219.546303,Y2=-11.234762,Z2=-5

104、0.000000,X1=88.689637,</p><p>　　Y1=-49.372628,Z1=-117.942781</p><p>　　a[19]=38.000000,b[19]=6.743923,one=21.743923,two=-8.256077,</p><p>　　three=-38.256077,c[19]=0.347282</p>

105、<p>　　f=-0.606060,X2=219.437976,Y2=-11.392670,Z2=-50.000000,X1=92.270389,</p><p>　　Y1=-48.960879,Z1=-123.821520</p><p>　　a[20]=40.000000,b[20]=7.399626,one=22.399626,two=-7.600374,</p&g

106、t;<p>　　three=-37.600374,c[20]=0.362692</p><p>　　f=-0.613945,X2=219.347631,Y2=-11.521933,Z2=-50.000000,X1=95.738224,</p><p>　　Y1=-48.520916,Z1=-129.569764</p><p>　　a[21]=42.0

107、00000,b[21]=8.081641,one=23.081641,two=-6.918359,</p><p>　　three=-36.918359,c[21]=0.376870</p><p>　　f=-0.620158,X2=219.275729,Y2=-11.623280,Z2=-50.000000,X1=99.082922,</p><p>　　Y1=-

108、48.050608,Z1=-135.181925</p><p>　　a[22]=44.000000,b[22]=8.787715,one=23.787715,two=-6.212285,</p><p>　　three=-36.212285,c[22]=0.389748</p><p>　　f=-0.624714,X2=219.222605,Y2=-11.6973

109、11,Z2=-50.000000,X1=102.294839,</p><p>　　Y1=-47.547182,Z1=-140.652619</p><p>　　a[23]=46.000000,b[23]=9.515482,one=24.515482,two=-5.484518,</p><p>　　three=-35.484518,c[23]=0.401264&l

110、t;/p><p>　　f=-0.627625,X2=219.188489,Y2=-11.744480,Z2=-50.000000,X1=105.365039，</p><p>　　Y1=-47.007333,Z1=-145.976681</p><p>　　a[24]=48.000000,b[24]=10.262466,one=25.262466,two=-4.7375

111、34,</p><p>　　three=-34.737534,c[24]=0.411360</p><p>　　f=-0.628898,X2=219.173527,Y2=-11.765077,Z2=-50.000000,X1=108.285401,</p><p>　　Y1=-46.427339,Z1=-151.149164</p><p>

112、　　a[25]=50.000000,b[25]=11.026101,one=26.026101,two=-3.973899,</p><p>　　three=-33.973899,c[25]=0.419988</p><p>　　f=-0.628536,X2=219.177787,Y2=-11.759219,Z2=-50.000000,X1=111.048700,</p>&

113、lt;p>　　Y1=-45.803194,Z1=-156.165351</p><p>　　a[26]=52.000000,b[26]=11.803737,one=26.803737,two=-3.196263,</p><p>　　three=-33.196263,c[26]=0.427105</p><p>　　f=-0.626536,X2=219.201

114、273,Y2=-11.726839,Z2=-50.000000,X1=113.648666,</p><p>　　Y1=-45.130728,Z1=-161.020750</p><p>　　a[27]=54.000000,b[27]=12.592659,one=27.592659,two=-2.407341,</p><p>　　three=-32.407341,

115、c[27]=0.432678</p><p>　　f=-0.622889,X2=219.243926,Y2=-11.667684,Z2=-50.000000,X1=116.080017,</p><p>　　Y1=-44.405742,Z1=-165.711093</p><p>　　a[28]=56.000000,b[28]=13.390094,one=28.39

116、0094,two=-1.609906,</p><p>　　three=-31.609906,c[28]=0.436679</p><p>　　f=-0.617582,X2=219.305622,Y2=-11.581307,Z2=-50.000000,X1=118.338464,</p><p>　　Y1=-43.624123,Z1=-170.232330</

117、p><p>　　a[29]=58.000000,b[29]=14.193228,one=29.193228,two=-0.806772,</p><p>　　three=-30.806772,c[29]=0.439088</p><p>　　f=-0.610593,X2=219.386164,Y2=-11.467068,Z2=-50.000000,X1=120.4207