凸轮机构运动分析与仿真.pdf

团匡 磋碰 仿 真 建蟪 C A D IC A M IC A E IC A P P 凸轮机构运动分析与仿真 翁慧燕 竺金波 浙江海洋学院 机 电工程 学院 浙江 舟 山 3 16004 K i n emati c A n a l y si s an d S i m u l a ti o n o f th e C a m Mec h a n i sm WE N G H u i y an Z H U Ji n b o C ol l ege of E n gi nee ri ng Z heji ang O c ean U ni versi ty Z hou shan 316004 C hi na A b stra c t T Il e m ove m e nt of th e c am m e c h an i sm i S an al yzed an d the an al yti c m etho d an d th e m o del i n g si m u l ati o n 1 ased 011 th e i n teg rated ex pe i m e nts sy stem of m e c h an i c al i nstru c ti o n a re de sc ri be d i n d etai l It w a s show e d th at k i ne m a ti c a n al ysi s o t th e a m m ec ha ni sm i s e asi e r to i m p l em e n t b y i n te grated ex peri m en ts system of m ec ha n i c al i n sti u e ti on K ey w o rd s cam m e c h an i sm ki n em ati c an al ysi s si m ul ati on 1 引 言 凸轮机构是一种 应用十分广泛的机械传动 的典型机 构 在机械传动系统 中 机构运动的分析是机械分析的基 础 机构的运动分析是根据一些已知条件 求 出机构运动 的轨迹和机构上特定点或特定构件上的位移 速度 加速 度 力等 机构运动分析通常采用图解法和解析法 由于 计算机技术的迅速发展和不断应用 对机构分析 的要求 越来越高 随着机械综合实验系统 的推出和不断应用 设 计 者在通过对凸轮机构 建模 的基础 卜 进行运动仿真 可 以实现对凸轮机构的运动分析 2 凸轮机构运动的解析法分析 在凸轮机构 中 从动件的运动通常就是凸轮机构的 输 出运动 其规律和特性会直接影响到整个 凸轮机构的 运动学 动 力学 精度等特性 而且凸轮 的轮廓 曲线形状 也取决于从动件 的运动规律 因此 设计和分析从动件的 运动规律 是研究凸轮机构 的一项重要内容 凸轮机构从动件的位移 S 速度 加速度 与凸轮转 角 p 或 时间 t 之 间的 函数 关系 的一 般方程表 达式 为 S S V V 0 0 图 1 所示 凸轮 以角速度 c c 作匀 速回转运动 则从动件的位 移 速度和加速度与凸轮转 角之间的关系为 s ds ds d cp 等 d 2s 鲁 一 9 6 l 机械工程师 2010 年第11期 3 凸轮机构运动仿真 3 凸轮 机 构 的 建模 建 立 图 2 所 示 的机构模 型 为滚子 直 动 从 动杆 凸 轮机 构 运 动参数设定 为 偏 心距 30m m 偏置 距 5l nm 转速 n 35r m i n 角速度 to 70urrad m i n 3 2 机械教 学综合 实验 系统 简介 机械教学综合实验 系 统 的结构框 图如图 3 实 验 系统 的技术 参数 为 电 机额定功率 1OOW 电机无 级 调速范 围 0 2000r mi n 减速箱传动 比 1 20 电源 2 20 V 5 0 H z 实验系统 各组 成部分 的功能如下 没计的机 构 光电编码器Il角度传感器 Q TD l l l 型组合机构实验仪 图 3 系统结构框 图 设计实验机构 用于设计各种凸轮及其他机构 光电编码器 输 出测得的位移 速度 加速度等 角度传感器 定角度采样和确定数据采样时的零点 位置 QTD III型组合机构实验仪 即单片机检测系统 与 计算机进行异步串行通讯 LE D 显示 实时显示机构运动时曲柄轴的转速 计算机 用于操作和结果显示 打印机 打印输 出 在凸轮机构的运动过程 中 从动件的往复移动将通 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 仿囊 I 建穗 IC A D IC A M C A E IC A P P 圃叵匹疃瑶 阿基米德蜗杆计算机三维造型的研究 许金 瑞 福建第二轻工业学校 福 建 莆 田 350007 T h re e d i men si o n a l Mo d e l i n g of th e A rc h i m ed es Wo r m X U Ji n ru i F uji an S ec ond Li gh t Ind ust Sc hool P uti an 35 0007 C hi na A b stra c t B ased on C A X A M a nu fac tu ri n g E ng i ne er c o m p u ter soft w a re p l atfo rm ba sed w orm d ri ve p ri n c i p l e A rc h i m ed es w o rm thro ug h th e estab l i sh m en t o f p re c i se too th p rofi l e to ac h i ev e ac c u rate th ree d i m en si on al m od el i ng A rc h i m ed es c o m p u te r w orm the m e thod d esi gn ed fo r the w o rm ge ar w ea r an al y si s an d p rov i d e a b asi s fo r p roc essi n g K ey w o rd s arc h i m e de s too th p rofi l e w orm 1引 言 蜗杆传动主要用于传递 空间垂直交错两轴间的运动 和动力 蜗杆传动具有传动 比大 结构紧凑 工作平稳 无 噪声 冲击 和振动小等优点 当蜗杆 的导程角 5 时 蜗 杆传动可实现 自锁 这一特点在起重设备 中得到广泛应 用 起安全保障作用 如今蜗杆传动广泛用于机床分度机 构 汽车 仪器 起重运输机械 冶金机械及其它机械设备 中 由于蜗杆传动摩擦产生的热量较大 所 以在蜗杆传动 中要解决蜗杆传 动的减摩和散热问题 重点在于选择蜗 杆的材料 和提高蜗杆的加工制造精度 本文基于 CA XA 制造工程师计算 机软件平台 实现 了阿基米德蜗杆三维 精确造型 便于蜗杆的设计 磨损分析和提高蜗杆加工制 过计算机软件显示 出相应的实验数据和运动 曲线图 数据和曲线形式显示测试结果 以 度曲线 图 5 所示 在机械教学综合实验系统 中 机构的速度 加速度数 值通过位移数值的微分和数字滤波得到 与传统 的电阻一 电容电路测量法或者是采用位移 速度 加速度分别测量 的仪器相 比较 它 的测试系统简单 易于操作 输 出性能 稳定可靠 并且附加相位差小 动态响应好 3 3 仿 真的 实现 及 分析 在凸轮 机构建模完 成后 启动 机械教学综 合 实 验 系 统 进入运 动学主窗体 图 4 根 据 建模 的凸轮 机 构 将 参 数输入到系统 系统会根据输入的参数进行采样并送入 到计算机机进行 处理 得 到位移值 速 度值 和加速度值 得 到 位 移 s一 30 13m m S 一30 13m m 0 129m s Umi n 一 0 1 1 9m s 0 0 3499m s2 一 0 6069m s 并在 窗 口的运动曲线绘制区逐渐给 出相应 的位移 速度和加速 4 结语 凸轮机构运动特性 的输出在机械教学综合实验系统 中的实现稳定 准确 凸轮机构的建模方便 直观 通过在 机械教学综合实验系统中的建模 仿真和分析 可以更好 地实现凸轮机构的选用和设计 参 考文献 1 邹慧君 等 机械 原理 M 北京 高等教育出版社 2006 2 沈乐年 等 机