宽度凸轮轮廓设计的运动学系统外文文献翻译、中英文翻译

附录1：外文翻译宽度凸轮轮廓设计的运动学系统1介绍随着机械产品的快速发展和普及，机制准确一直是现代社会中一个有关设计和制作的重要问题。凸轮机构可以将凸轮的转动传递给从动件，使从动件随之运动，因此在各种机械中得到了广泛的应用。随着数控制造系统的广泛应用，设计人员必须设计一种新型的凸轮轮廓。但是，常规类型的凸轮轮廓通常通过具有较大误差的线或曲线来近似定义，并且需要很多的节点，导致主轴的颤动。 事实上，凸轮的设计过程必须为凸轮轮廓的准确性提供一个更为合理的解决方法。普通的凸轮机构一般只有一个从动件与一个凸轮相接触。 如果设计人员想要使用两个从动件，唯一的办法就是设计共轭凸轮系统，也就是双凸轮机构。 但是它不仅占用更大的空间，而且具有更高的成本。宽度凸轮系统是一种一个凸轮具有一对从动件的新型凸轮系统。宽度凸轮是由于滚子中心距离是恒定的而得名。通过从动件的运动，宽度凸轮机构可以分为两种类型：一种是具有图1中的一对往复运动的从动件，另一种是具有图2中的一对摆动运动的从动件。图1具有往复运动的宽度凸轮机构图2具有震荡运动的宽度凸轮机构宽度凸轮的优点是消除了冗余的约束，避免凸轮和从动件之间的跳跃速度。因此，它可以广泛的用于电影放映机，齿轮磨床，活塞泵等机型。作者1提出了一种具有平面运动从动件的恒定直径的凸轮机构。凸轮在滑块机构联接器的连杆上具有两个从动件。通过从动件的运动，建立几何参数与凸轮转角之间的关系。作者2给出了具有振荡或平移从动件的恒幅凸轮机构的综合分析。 他们定义了具有不同长度的从动件的凸轮轮廓设计。作者3给出了恒定宽度凸轮机构的从动件的位移函数。他们通过组合段来构建位移，以实现位移函数的完整循环。作者4提出了使用均匀B样条的凸轮曲线设计的通用方法。作者5提出了在多臂式脱粒机中使用的轭型凸轮机构的分析设计方法。宽度凸轮形状设计的主要内容是计算坐标以确定每个接触点的轮廓。本篇文章介绍了宽幅凸轮轮廓的设计方案。根据速度中心的速度和几何关系提出的方法可以方便，准确地确定接触点处的坐标。并且开发了Microsoft Visual C +程序，可以通过位移图快速地确认二维凸轮轮廓。2一般机构的运动关系图3示出了基座（参见1），凸轮（参见2）和从动件（参见3）组成的两种常见的凸轮机构。根据肯尼迪定理，3杆联动具有三个即时速度中心，它们位于相同的直线上。图3（a）显示了往复运动中凸轮机构的三个瞬时速度中心，图3（b）显示了振荡运动中机构的三个瞬时速度中心，其中Rr，R和C代表滚子从动件半径，滚子从动件的中心和接触点。可以给出通过凸轮旋转的速度如 （1）其中表示凸轮的速度; l表示从凸轮中心到的距离，表示凸轮旋转角度。如图3（a）所示，往复式跟随器具有线性位移（y）和速度，其定义为 （2）这里，凸轮和从动件的等式（1）-（2）中的两个速度必须基于运动学约束相等。 因此，l由下式给出： （3） （4）图3凸轮机构的即时速度中心：（a）往复运动;（b）摆动运动在图3（b）中，摆动从动凸轮绕轴旋转，并具有角位移和速度。 （5）此外，凸轮和跟随者的等式（1）和等式（5）中的两个速度具有以下关系： （6）其中是从凸轮中心到的距离。 （7） 在确定图3中的的位置之后，凸轮和滚子从动件之间的接触点位于从从动件中心到的径向线上。3具有往复式从动件的宽度凸轮的形状设计3.1 接触点设计解决方案如图4所示，宽度凸轮机构具一对滚子从动件。凸轮以恒定的角速度逆时针旋转，并驱动一对从动件在往复运动中上下平移。因此，宽度凸轮机构必须满足以下运动条件：上下侧的滚子从动件具有相同的位移，速度和加速度。为了设计满足运动条件的宽度凸轮轮廓，两个从动件的瞬时速度中心必须是相同的点。这意味着上下两滚子在接触点处的法线必须通过相同的点（即速度中心）。为了得出宽度凸轮的轮廓方程，定义了两个坐标系，如图4所示，其中和表示接触角，E表示偏心率，Q表示间距距离l。（，）表示静止参考系，（，）表示移动参考系。基准系统由2的输入轴旋转角度定义。图4具有往复式从动件的宽度凸轮的几何形状上下从动件的接触角可以在下列等式中给出： （8） （9）其中左上脚本“f”表示协调系统。在坐标系下，上和下追随者的接触点坐标为和可以用从动件的位移和表示： （10） （11）3.2往复式凸轮机构的应用宽度凸轮的轮廓设计是由以下方法构建的。宽度凸轮以恒定的速度旋转，并且从动件在等式（12）中以3-4-5-6多项式函数所构成的曲线上往复移动。图1和图2给出了凸轮形状设计参数所对应的凸轮位移曲线如图5所示： （12）其中h表示最大升力。表1凸轮1的位移条件表2凸轮设计参数1图6显示了往复运动中宽度凸轮机构的一般模型。通常，工业通常使用具有偏心度的凸轮机构，偏心度被定义为从动轴线相对于凸轮轴线的位置。基于位移条件和设计参数的设计方案在图7（a）中给出了，对于偏心轮廓（E = 20 mm）的凸轮轮廓和无偏心（E = 0 mm）的凸轮轮廓如图7（b）。图5凸轮1的位移图图6带往复式从动件的宽度凸轮图7凸轮1的E=0mm（a）和E=20mm（b）的宽度凸轮形状4形状设计，具有摆动从动件的宽度凸轮4.1接触点设计解决方案从图8可以看出，宽度凸轮机构具有可绕中心轴旋转的一对滚子从动件，且必须满足运动学约束，即两个从动件在凸轮旋转的角运动中具有相同的特性（位移，速度和加速度）。这意味着上下从动件的即时速度中心必须在相同的位置，如图8所示。图8具有摆从动件的宽度凸轮的几何形状上下从动件的接触角是： （13） （14）其中左上脚本“p”表示坐标系。在坐标系下，上下跟随器和的接触点坐标表示为 （15） （16）表示凸轮旋转角度。图9表示了在摆动运动中具有一对从动件的宽度凸轮机构的一般模型。图9带摆动从动件的宽度凸轮4.2设计约束一般情况下宽度凸轮形状设计需要由两个从动件之间的特定从动件角度来定义从动件长度及凸轮基部圆圈的半径和角位移周期之间的几何关系。 宽度凸轮机构有五个设计参数：，和。 在设计过程中，通常由用户给出。因此，设计参数和可以通过如下几何关系导出。随机长度可以通过三个长度（，+）和角度之间的三角关系来定义，当给定作为已知参数时： （17）对于已知参数的设计情况，凸轮的基圆的半径为： （18）除了需要满足设计参数之外，位移曲线还必须满足几何约束。 如图8所示，两个从动件必须位于共轭运动中：如果上部从动件（）位于最小位移处，则下部跟随器（）在凸轮旋转期间就要处于最高位移。这意味着位移周期必须是从动角的两倍。例如，如果为90，则位移周期将变为180。因此，位移具有两个周期，并且从动件在凸轮的一转期间具有摆动运动的两倍。如果为60，则位移有三个周期，每个周期为120。4.3没有停留运动的宽度凸轮示例在这里，我们使用公式（12）中的3-4-5-6多项式函数来设计宽度凸轮形状。 随机运动的位移条件和凸轮机构的设计参数如表3和图4所示。相应的位移图如图10所示。表3凸轮2的位移条件表4凸轮2的设计参数图10凸轮2位移图：1-位移； 2-速度；3-加速在这个例子中，没有停留运动。这意味着凸轮将不会停止旋转。宽度凸轮轮廓的应用如图11所示。此外，使用3D CAD程序可以轻松绘制宽幅凸轮系统的三维模型，以检查设计的凸轮机构的运动，如图12所示。4.4具有20停留运动的宽度凸轮示例这里，3-4-5-6多项式函数也用于设计具有停留运动的宽度凸轮形状。该部分给出了用于设计凸轮轮廓位移条件下的停留运动。随机运动的位移条件和凸轮机构的设计参数如表5和图6所示。相应的位移图如图13所示。这个例子中具有停留运动，这意味着凸轮将在每个周期内以20度的其他姿态旋转。宽度凸轮轮廓的应用如图1-4所示。另外，使用CATIA程序绘制用来检查设计的宽度凸轮机构运动的三维模型也是很容易的，如图15所示。图11凸轮2的宽度凸轮轮廓的2D模型图12凸轮宽度凸轮机构的3D模型2表5凸轮3的位移条件表6凸轮的设计参数35程序开发通过使用Microsoft Visual C +程序和MFC语言广泛的开发了凸轮设计程序。 该程序具有人机交互系统，用于验证宽度凸轮的设计及动态模拟程序。它可以绘制设计结果的轨迹并动态模拟凸轮运动。图13凸轮3位移图：1-位移;2-速度;3-加速度图14凸轮的宽度凸轮轮廓的2D模型3图15凸轮宽幅凸轮机构三维模型3使用宽度凸轮的开发程序，首先，用户应该使用CamDis R7程序形成位移图，定义多项式函数以形成上升和返回运动的位移周期。然后通过点击图16中的浏览器按钮，它将成功读取位移的源文件。图16宽度凸轮程序设计：（a）往复运动；（b）振荡运动通过将Autolisp文件插入AutoCAD软件，可以交互式绘制凸轮轮廓。该系统可用于工程仿真设计，设计计算机辅助教学领域的宽幅凸轮机构，这意味着它具有很大实际和理论的价值。6.结论（1） 具有一对滚子从动件的宽度凸轮的设计方案。提出了瞬时速度中心几何速度关系，然后在任何瞬间都更容易找到每个接触点的坐标。（2） 提出了移动和摆动的偏心往复式从动件的一般模型。使用Microsoft Visual C +开发的程序证实了往复和摆动运动的凸轮轮廓是可以通过计算机动画图形精确设计的。参考文献1 QIAN Zhi-liang. Research on constant-diameter cam mechanism with a planar motion follower J. Mechanism and Machine Theory,2007, 42(8): 10171028.2 YE Z H, MICHAEL R S. Synthesis of constant-breadth cam mechanism J. Mechanism and Machine Theory, 2002, 37(9):941953.3 ZAYAS E E, CARDONA S, JORDI L. Analysis and synthesis of the displacement function of the follower in constant-breadth cam mechanisms J. Mechanism and Machine Theory, 2009, 44(10):19381949.4 QIU H, LIN C J, LI Z Y, OZAKI H, WANG J, YUE Y. A universal optimal approach to cam curve design and its applications J.Mechanism and Machine Theory, 2005, 40(6): 669692.5 ZHOU Nai-yue, QIAN Chun-yan. The analysis and design of yoke-cam-activated dobby shedding mechanism J. Journal of Suzhou Institute of Silk Textile Technology, 1993, 13(2): 5360. (in Chinese)6 Robert L N. Cam