凸轮速度对凸轮系统影响的实验研究【PDF+WORD】【中文4500字】机械类外文翻译
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31, 4, 3971996 1996 0945)000870946 $ N F F N . S. . C. 0101, . H. 1016, 994; 6 995) Alin a is at a of is of by is an we to a of an of to an as an a is to of to of of , of c, d, e, n, x, of of , of of of to T, of , of h of of of h T, %, %, of of a , in a st of nd of to tst of f nd of f n a by is to by as of of to is of It is to be to In be 397 398 et A is to be at a in a of as to is an of In we an by of in a in 1 a in to is of a 2 of by of in of an et 3. of of is to of a of to a a An is up in a is to or a s(t), is a of (t). it be s(t) =f(O(t) (1) (t) is at t. v(t), of is v(t) = f(O)o(t) (2) f(O)=)/co(t)=dO(t)/dt is a(t), j(t), a(t) = f(O)t) + f(O)dg(t) (3) j(t) = f(O)t) + 3f(O)co(t)cb(t) + f (O)6J(t) (4) f(O) = )/, f(O) = )/, (t) = t)/c3(t) = t)/. 1)-(4) co(t) s(t), v(t), a(t), j(t). if co(t) is a be h be of as an in . = t/r, = 0/8, h. we 0, 1, 0, r, 0, 1, 0,/ e0, 1, 0, h. 1)-(4) be in of as s(t) S(T)=g(),)= h (5) V(T) = g(y )T) (6) A (T) = g(y) g(y)il(T) (7) J(T) = g (y) 3(T) + 3g (7)tI(T) + g(y)(T) (8) ) = T)/d T is (T), A (T), (T) of 1) 8) be s = 9) h v =- v (10) T of on 99 h a =A (_hj j - . (12) at a f(T)= 1, ), ), J(T), of be V(T) = g(7) (13) ) = g(7) (14) J(T) = g() (15) (T) = T. (T) a of a be if we f(T). to of f(T) be so V(l 0, of is As a ) to of (a) (I) of of 0. 5)-(8) of in in S(T) = 1 - g() (22) V(T) = ,) (23) A (T) = - g(?) - g()(T) (24) J(T) = ,) - 3g(r)n(T)t(T) - g(r)t)(T). (25) It is to of in to in we If is in of a of ) in f(T) a a a fZ(t) is a In or a) g) to of we ), 1: . . d t i t i T 0 T a T b 1 1. in or of on (W) 0 2. in 401 fJ(T) .,. 051 ,. 2 (27) x = y = 0, 2, 4 . (28) x y on of e). e to f) is 30 e = (b) 5 (29) we d, b tO of f(T) 1. is of we b = 1 In is in c) g) 26)-(29), we f(T), 2, as ) = 2n(2T 3 - 3T 2) + 1 + n. (30) d) 30), we y(T) n(T 4 - 2T 3) + (1 + n)T (31) c) g), we (T) = 12n(T 2- T) (32) 8 .0 . . I I t t) 0 1 1+1+2+3 1+2+3+4. of a ed of on 03 g 110 105 100 95 90 85 I I I I 0 O. 12 s) D .,) 35 30 25 20 15 10 5 0 I I s) 300 00 100 ,0 . o 300 I I I s) ,000 2,500 0 O 00 00 U . / / r t / 0.(5 011 12 - . a) of on p. 409 408 et to of by be by a 4. T 5, 6, is in of is 9. In to ( to SP to In 0 #is in so be 0 25 20 8 t - b) of on p. 409 600 400 200 46000 012 - c) of on p. 409 0. of on 09 an DC on of is up of of in to a of be by 353 as 8. is o 1 , * 1 l k , : , :, , 20 11 12 - d) of 10d. i v d 1 :J 150 0J)5 I t ,I, Ii - e) of 10e. ., 0.5 10. of a n = 0, d = e = 200 410 et a 80 7, we of to C of of n = 0, d = 0.1 at 00 50 0 1, of 0 1 of is 170 160 2 150 8 140 130 120 ,V,:J,;,., ,., , ! . d . ! , ?, / -. , /. 4 ,I , , ,/ / , / h / , , i , i 1 110 11 13 - - . a) of on p. 412. ,j v 30 25 20 15 10 01 i ,2 ,35 - - mb) of on p. 412. of on 11 40( 30( 200 100 0 200 45000 11 12 0. c) of on p. 412. k/ 013 0.5 ( B e .=o ,o 1 , , ; 0.)5 011 12 13 - d) of 1 on p. 412. 412 et v 10 jV i, !i o. 5 12 0. 013 e) of of a n = 0, d = e = 150 n of on of we an to of of to we is an is up of is of is to of 12. H. A. 1956). 2. D. . K. 1976). 3. H. S. M. H. M. K. . H. 3 2, 1993). 4. C. K. . 5. 0990). 6. s (1991). 7. R. H. S. C. . C. 9, I (1992). 外 文 翻 译 姓名 ： 毕昌洪 学号： 学院 ： 机械设计制造及自动化 毕业设计 题目： 高速凸轮机构动力学试验平台研制 原文 1： F F N 文 1： 凸轮速度对凸轮 统影响的实验研究 原文 2： F A 文 2： 一个非恒定角速度的弹簧致动的高速凸轮机构的设计 凸轮速度对凸轮系统影响的实验研究 H. S. M. C. 国台湾台南 70101号国立成功大学 机械工程系 M. H. 国台湾台南 71016号永康昆山商业与技术学院 （ 收稿： 1994年 9月 9日；发表： 1995年 10月 26日 ） 摘要： 传统上，在一个凸轮系统，一旦确定凸轮位移曲线的设计 ,从动件是以恒定的速度和运动特性运动的。从运动学角度看，通过改变输入速度是一个改善从动件运动特征的可行方法。本文中，我们说明如何找到一个多项式的速度轨迹来减少运动特性的峰值。此外，通过约束和系统设 计程序产生一个适当的凸轮角速度轨迹的方法正在开发。设计实例说明了这个程序 能 为变速凸轮系统的速度得到适当的速度轨迹。此外，一个带有伺服控制器 的 实验装置正在开发 用 来研究这种方法的可行性。实验数据表明，结果是非常接近那些理论。 术语 A, c, d, e, n, x, J, 的时间 T, V, 1 2 3 4 1 2 3 4 引言 在一个凸 轮系统 中， 惯性力所产生的负载是容易变形和 产生 振动 的。而且急动所产生的负载也 可能造成振动，这些都会影响凸轮 的工作 。因此，设计的运动曲线 来 尽量减少动态加载 对 高速凸轮机构 很重要。 众所周知，速度和加速度曲线 需要 是 连续 的 且 有较小的峰值。此外， 急动 曲线应该是有限 性 的。 在设计一个凸轮机构是凸轮速度往往被假定是不变的。 然而， 从动件的 运动特 性 是 随 凸轮速度变化 而变化的。想要达到理想的运动状态是一个合成有较好动态特性的新曲线的应用。 在本文中，我们提出一个通过改变转速 的方法 。 在凸轮系统设计中用变速的观念很少在文献中有研究。 罗特 巴特 1 设计了一个 变速 凸轮机构 ， 在其中 凸轮的输入是输出一 个急回机构 。 特萨和马太福音 2 通过考虑变速凸轮的案例导出了从动件的运动方程 。 选择消除从动件不连续运动特性的适当角度是 人设计的 3 。从运动学角度讲，这项工作的任务是找到减少从动件运动峰值的凸轮速度。 此外，通过约束和系统设计程序产生一个适当的凸轮角速度轨迹的方法正在开发。 设计实例说明，对于一个给定的从动系统程序设计适合的角速度。 一个 实验 凸轮 系统是建立在其中一个伺服电机控制生成所需的速度轨迹 来进行 性能评估 上的 。 运动方程 对于一 个凸轮系统，从动件的位移 s（ t）是凸轮旋转角度（ t）的应变量。在算术上，他们可以这样表达： 旋转角度（ t）在 动件的速度 v（ t）是： f（） =） /且加速度 （ t） =且对应的从动件加速度 a（ t）和 j（ t）是： 方程 14 呈现了凸轮输入角速度 （ t）和从动件运动参数 s（ t）， v(t) ， a（ t）的关系。很明显，如果（ t）是 连续的，它们就很简单。令 h 是凸轮在时间 t 内转过角时从动件的位移。让 T=t/ ， = / ， S=s/h 。 我 们 有。那么方程 14 可以写成如下的标准形式： s(t) 是标准的凸轮角速度， V（ T）， A（ T），和 J（ T）分别是标准的速度，加速度和从动件的急动值方程 18关系可以 表示成： 当凸轮以连续速度工作时，（ T） =1，从动件的标准的速度 T），加速度 T），和 T）可以写成： 则（ T） =T。 （ T）的设计准则 对于一个给定的凸轮从动件系统，如果我们正确的控制输入速度轨迹，由恒定速度导致的标准速度，加速度，急动值的峰值可能减小。例如，为了减小标准速度的峰值，（ T）能能够改变，那么 ，则 c。那么，从方程 6，13我们知道（ T）必须满足下面条件： 为了减小标准加速度的峰值， 是，当在标准时间 方程 7和 14的基础上，（ T）应该这样选： 请注意 必须为非零。相似的，如果要求 ，则 么从方程（ 8）和（ 15）知，（ T）需要满足： 当 为了避免从动件的过度振动，（ T）的谐波应该越小越好。这里，我们选择一个合适的速度轨迹。 由于速度和加速度曲线，方程（ 6）和（ 7），要求是连续的，且急动值曲线，方程（ 9），也需要有限的，那么（ T）必须至少是二阶可微。 考虑到 （ T）的连续性，（ T）的斜率在 和 1是， 可能为了 0，即（ 0） =0， （ 1） =0。 而且，由于标准凸轮旋转角度的边界限制，（ 0） =0 和（ 1） =1， （ T）整合必须满足下列条件： 在一个变速凸轮从动件系统中，凸轮在时间周期中以角速度（ t）运转，转过角度为 （ t），我们得到： 由于 ，那么方程（ 20）实际等同于： 这里，我们只考虑 （ T） 0 的情况，凸轮速度方向不改变。因此选择（ T）来减小从动件峰值的标准是： (a) (I)为了减小标准速度的峰值： (了减小标准加速度的峰值： (了减小标准急动值的峰值： (b) （ T）至少二阶可微 (c) （ 0） =（ 1） =0 (d)根据边界条件 （ 0） =0和（ 1） =1，连续的 (e)（ T）有尽可能低的谐波 (f) (g)（ T） 0 让方程（ 5） 方程（ 8），在从动件的上升期，代表标准运动特性。那么，下降期的运动特性为： 很容易可以发现，标准速度，加速度，急动值在上升期和下降期是分别相等的。所以，我们有以下事实： 如果同样的位移曲线用在从动件的上升期和下降期，函数 （ T） 在两个阶段是相同的。 角速度 （ T） 考虑到一个有凸轮提供摆线运动的凸轮从动件系统，并且凸轮输入 （ T）是多项式。要在上升（或下降）时间，用标准（ a）和标准（ g）来减小运动曲线的峰值，我们选择如下多项式（ T）， 1: 图 . 1上升或下降时期的多项式角速度 图 . 2休止时间的多项式角速度 变速 定速 图 . 表 1摆线运动 定角速度 变角速度 相差 % 的峰值 的峰值 当 当 当恒定参数 d， e， x， y， b 是 要确定的。参数 d 呈现了函数（ T）的波动，根据准则（ g） -1d1。 为了满足设计准则（ b） （ d），要： 参数 x， y 是根据凸轮位移曲线决定于凸轮位移曲线和设计准则。参数 e 服从准则 f 如下： 显然我们可以在多项式（ T）图中，选择合适的 d， 由于摆线运动特性具有对称性，为了简单和对称我们让 另外，当从动件在休止阶段是，根据设计准则（ c），（ g）和方程（ 26），（ 29），我们得到 （ T）： 在设计准则（ d）和方程（ 30）条件下，我们 得到： 且从设计准则（ c）和（ g），我们得到： 图 角速度 位移 速度 加速度 急动值 变速 图 5：摆线凸轮运动（ n=0， d=0， 1， 00 -1n1 假设凸轮具有如下摆线运动： 因此 为了减小给定摆线凸轮运动的标准速度与加速度的峰值，我们认为要选取， ， ，d= x=y=2 把方程（ 34） （ 38）代用到方程（ 5） （ 8），我们的到像图 3所示标准的位移，速度，加速度和急动值。在图 3中，我们可以看到连续的标准的速度，加速度曲线和急动值曲线是有限的。表 1中的 V， A，和 准速度和加速度的峰值减小了。 设计实例 设计一个满足如下条件的凸轮从动件系统： 当凸轮装过 60度时，径向滚子停止，且再下一个 120度做摆线运动，总共上升 30动件停止当凸轮在转 60度过程中，然后在最后的 120度做摆线运动退回 30 让 升阶段，第二个休止阶段，下降阶段的平均角速度。相似的让 1， 2， 3， 4凸轮旋转角度， 1， 2， 3，4分别是以上阶段的时间。然后我们得到以下事实： 其中 图 4所示的（ t）必须是连续的。根据方程（ 26） （ 29）和（ 30） （ 33），我们得到： 角速度 位移 速度 加速度 急动值 图 n=2， d= 00 （基圆与标准圆） 图 其中 1= /3， 2=2 /3， 3= /3， 4=2 /3， d= 00。凸轮的角速度，速度，加速度和从动件的急动值就能计算出来。图 5 可以看出凸轮从动件在定速 100的运转结果。相似的，图 6中 00n 为 且，图 5和图 6表面在变速和定速凸轮从动件系统中峰值出现的时间是不同的。这意味着，可以设计一个合理的速度来改变峰值出现的时间，以使凸轮从动件系统具有的更好的运动特性。 图 图 实验计划和步骤 这项研 究中用到了变速凸轮从动件实验系统和设备。实验用的盘形凸轮的直径，有 $50构成，有 60虑到静态平衡，如图 7所示盘形凸轮的质心是（ 0凸轮的厚度、质量、面积和惯性矩分别是 131082g 和 大的凸轮压力角是 18 度，那样设计可以正确承受侧向推力。如图 8 所示这个凸轮从动件系统是安装在一个与地基固定的框架上的。滚子从动件可在固定在导轨上的支架上水平移动，且可以由旋转的凸轮驱动。 从动件是一个长为 495径为 20子固定 在靠近凸轮端的棒子，直径为 22度为 10以绕着直径为 8 长度为 36滚子销旋转。由于凸轮从动件系统截面尺寸大且是由碳钢做的，所以被认为是刚性的。预设弹簧为规格 度为 6样就可以保证滚子从动件可以和凸轮始终保持接触。 因为凸轮轴和电机轴由刚性联轴器（刚性， 接的，所以凸轮角速度和点击转速要相同。因此要利用直流私服电机（三洋，点击， 850w， 1000 转每分）和图 8所示的驱动马达，它可以很容易的控制凸轮输入角速度来驱动凸 轮从动件系统。 图 10a 采用速度控制系统（ 4），可以最容易的通过电机来改变角速度的变化。在插件板上的 统板，是用在实时实验安装的。图 9 描述了实验系统的硬件配置。除了通过 输入 /输出模
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