高速凸輪機(jī)構(gòu)動力學(xué)試驗平臺研制【三維PROE】【畢業(yè)論文答辯資料】

需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 浙江理工大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 題 目 高速凸輪動力學(xué)試驗臺研制 學(xué) 院 機(jī)械與自動控制學(xué)院 專業(yè)班級 09 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化（ 4）班 姓 名 畢昌洪 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 唐浙東 系 主 任 胡明 學(xué)院院長 胡旭東 二 一三 年 五 月 二六 日 浙 江 理 工 大 學(xué) 機(jī)械與自動控制學(xué)院 畢業(yè)論文誠信聲明 我謹(jǐn)在此保證：本人所寫的畢業(yè)論文，凡引用他人的研究成果均已在參考文獻(xiàn)或注釋中列出。論文主體均由本人獨立完成，沒有抄襲、剽竊他人已經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的研究成果行為。如出現(xiàn)以上違反知識產(chǎn)權(quán)的情況，本人愿意承擔(dān)相應(yīng)的責(zé)任。 聲明人（簽名）： 年 月 日 摘 要 凸輪從動件系統(tǒng)在各個領(lǐng)域如 紡織機(jī)械、包裝機(jī)與食品機(jī)械、自動化工業(yè)、印刷行業(yè)、內(nèi)燃機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)具都廣泛被應(yīng)用 。在一般情況下它被認(rèn)為是剛性系統(tǒng)。但隨著機(jī)械效率的提高，凸輪轉(zhuǎn)速隨之上升，因而產(chǎn)生了較大的彈性變形。從動件運(yùn)動規(guī)律大大偏離了理論值。因此對凸輪從動件系統(tǒng)先進(jìn)行測試是很重要的。 本文通過對高速凸輪的理論分析，針對幾種影響高速凸輪運(yùn)動規(guī)律的因素。 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 研制特定的的試驗平臺，實驗中可采用三種不同規(guī)律的凸輪，采用不同剛度的擺桿，使用不同的壓緊彈簧，并在不 同轉(zhuǎn)速下進(jìn)行實驗。在試驗臺一定位置安裝相應(yīng)的傳感器，測試出在不同條件下他們的真實運(yùn)動規(guī)律，從而了解各種影響因素對它們的影響。由于沒有進(jìn)行實驗，本文對高速凸輪系統(tǒng)進(jìn)行了一定的動力學(xué)建模分析。 關(guān)鍵詞 ： 高速凸輪；傳感器；試驗臺；動力學(xué)建模 am in as it is to be a a is In of a of of be in of of to at a in to of to of In of 錄 摘要 1 章 緒論 . 1 題的背景與意義 . 1 內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 . 2 內(nèi)對這方面的研究 . 2 外對這方面的研究 . 3 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 題研究主要內(nèi)容 . 4 第 2 章 高速凸輪的理論基礎(chǔ) . 5 輪 . 5 響凸輪系統(tǒng)運(yùn)動的因素 . 6 速凸輪的判斷 . 7 第 3 章 高速凸輪試驗臺設(shè)計 . 9 驗臺的參數(shù) . 9 驗臺的簡介 . 11 機(jī)的選擇 .的選 擇 . 已知參數(shù) . 13 計計算 . 13 5M 同步帶的幾何尺寸已知參數(shù) . 14 5M 同步帶輪的幾何尺寸 . 14 的結(jié)構(gòu)與校核 . 15 輪的設(shè)計 . 偏心輪的設(shè)計 . 16 加速等減速規(guī)律凸輪 . 17 弦加速度規(guī)律凸輪 . 19 桿的設(shè)計 .維模型的建立 . 4 章 傳感器的選型 . 22 感器的選用原理 . 22 轉(zhuǎn)編碼器的選用 . 23 碼器的簡介 . 23 碼器的分類 . 24 碼器的型號 . 24 速度傳感器的選用 . 26 電式傳感器 . 27 速度傳感器的型號 . 27 移傳感器的選用 . 28 變片的選用 . 29 變片原理 . 29 變片的型號 . 29 變片的測量 . 30 第 5 章 試驗臺的動力學(xué)建模分析 . 32 件的動力學(xué)模型 . 32 子擺桿的動力學(xué)建模 . 32 桿的動力學(xué)建模 . 32 驗臺動力學(xué)模型建立 . 33 第 6 章 總結(jié) . 35 參考文獻(xiàn) . 36 致 謝 . 37需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 第 1章 緒論 凸輪從動件系統(tǒng)在各個領(lǐng)域如 紡織機(jī)械、包裝機(jī)與食品機(jī)械、自動化工業(yè)、印刷行業(yè)、內(nèi)燃機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)具都廣泛被應(yīng)用 。在一般情況下它被認(rèn)為是剛性系統(tǒng)。但隨著機(jī)械效率的提高，凸輪轉(zhuǎn)速隨之上升，因而產(chǎn)生了較大的彈性變形。從動件運(yùn)動規(guī)律大大偏離了理論值。因此對凸輪從動件系統(tǒng)先進(jìn)行測試是很重要的。 題的背景與意義 凸輪運(yùn)動機(jī)構(gòu)是一種非常典型的機(jī)構(gòu) ,它可以將回轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動運(yùn)動輸出為所需要的特定運(yùn)動形式。因為它能以簡單緊湊的結(jié)構(gòu)，卻 能實現(xiàn)任意復(fù)雜的預(yù)期運(yùn)動。而且具有良好的精度和運(yùn)動剛性 ,長期都被廣泛的應(yīng)用于各種機(jī)械當(dāng)中。還因為凸輪機(jī)構(gòu)相對于其他運(yùn)動機(jī)構(gòu) (比如連桿 )相比，具有比較高可靠性、壽命長、容易于設(shè)計和能精確的預(yù)測所產(chǎn)生的運(yùn)動等優(yōu)點 ,尤其是在要求機(jī)構(gòu)產(chǎn)生給定的運(yùn)動規(guī)律、速度規(guī)律和加速度規(guī)律時 ,這個優(yōu)點更加明顯和突出 1。 因為以上優(yōu)點 ,所以在紡織機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)具、自動機(jī)床、礦山機(jī)械、自動化專用機(jī)床、包裝機(jī)與食品機(jī)械、數(shù)控機(jī)床、印刷工業(yè)、內(nèi)燃機(jī)、建筑機(jī)械等等機(jī)械產(chǎn)品中 ,凸輪都被廣泛的應(yīng)用。 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 而在其應(yīng)用中 ,凸輪機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動速度隨著機(jī)械工業(yè) 的不斷發(fā)展 ,和對機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)要求的不斷提高 ,而表現(xiàn)出越來越高的趨勢 ,從而導(dǎo)致系統(tǒng)當(dāng)中運(yùn)動構(gòu)件的慣性力也大幅增大 ,構(gòu)件的彈性形變也隨之而變大。尤其是當(dāng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)速到達(dá)在共振頻率附近時 ,那么凸輪機(jī)構(gòu)輸出端的運(yùn)動規(guī)律將可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離預(yù)期的設(shè)計。 針對高速凸輪系統(tǒng)在工程應(yīng)用中出現(xiàn)的實際問題 ,大家正在從各種不同的角度去研究。不過因為對工程問題實驗研究的消耗較高 ,花費(fèi)時間也多 ,從而導(dǎo)致通過實驗去研究相關(guān)問題的案例相對較少。本文望能通過理論上對高速凸輪試驗臺研究 ,在相關(guān)方面做出一點點有益的工作。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 和發(fā)展趨勢 內(nèi)對這方面的研究 現(xiàn)在國內(nèi)對高速凸輪研究有以下幾個方向 : 建立高速凸輪機(jī)構(gòu)的動力學(xué)模型及得到其運(yùn)動微分方程 ,然后把高速凸輪機(jī)構(gòu)動力學(xué)模型的運(yùn)動方程式進(jìn)行分析 ,之后得到了凸輪機(jī)構(gòu)輸出端的動態(tài)響應(yīng) ,就可以找到確定的凸輪機(jī)構(gòu)輸出端運(yùn)動規(guī)律。還可以在建立一個能準(zhǔn)確描述凸輪動力特性的數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上 ,通過仿真分析 ,得到高速凸輪機(jī)構(gòu)在不同的輪廓或結(jié)構(gòu)參數(shù)下的動力學(xué)特性的曲線。 提出在高速條件下適合采用的推桿運(yùn)動規(guī)律 ,并且要結(jié)合現(xiàn)代加工的技術(shù) ,設(shè)計制造出一系列新型凸輪機(jī)構(gòu) ,來滿足高速工況。這方面的研究方向主要體現(xiàn)為 :運(yùn)動分析和靜力分析、考慮幾何尺寸、潤滑、誤差影響、考慮動力學(xué)、彈性變形等。 加上計算機(jī)技術(shù)、各種機(jī)械軟件的普遍應(yīng)用 ,使人們逐漸擺脫了繁重的重復(fù)的計算工作 ,而且可以在計算機(jī)的幫助下實現(xiàn)凸輪研究可視化。像凸輪機(jī)構(gòu) 設(shè)計、凸輪機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計 、 境下的基于虛擬樣機(jī)技術(shù)條件下的凸輪動力學(xué)仿真分析的研究和數(shù)字化凸輪設(shè)計及其實現(xiàn)等。這一系列研究都是國內(nèi)的熱門。 外對這方面的研究 現(xiàn)在國外對凸輪機(jī)構(gòu)的研究有以下方向 : 目前在歐美等國家 ,已經(jīng)有很多學(xué)者都為凸輪機(jī)構(gòu)的研究作出很大的貢獻(xiàn) ,這些研究成果還體現(xiàn)了歐美在凸輪研究方面的動向。就像一些專家在摩擦及實驗方 面的一些研究、在高速凸輪的力學(xué)問題的研究，某位專家論文中對高速凸輪機(jī)構(gòu)采用多項式運(yùn)動規(guī)律的運(yùn)動特性有非常詳細(xì)完整的的論述與分析、還有些專家們在凸輪穩(wěn)定性的研究方面都先后發(fā) 表了許許多多有關(guān)系的凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化等方面的論文、還有一些專家在計算機(jī)輔助設(shè)計的方面也有卓有成效的研究、當(dāng)然在計算機(jī)輔助設(shè)計制造的方面與高速凸輪設(shè)計與優(yōu)化方面都有一定量的研究。近期 ,德國、英國等國家在高速凸輪機(jī)構(gòu)也有了最新的研究 ,他們對凸輪機(jī)構(gòu)的研究分析采用了各種像諧分析、諧綜合等分析設(shè)計方法的研究 ,從而使得高速凸輪機(jī)構(gòu)動力學(xué)性能得到了很大幅度的改善。另外日本在第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束之后也致力于研究發(fā)展相當(dāng)實用的自動化設(shè)備 ,特別是及其重視對凸輪機(jī)構(gòu)及其動力學(xué)性能的研究。他們近期在凸輪機(jī)構(gòu)的技術(shù)發(fā)展上免所做的杰 出工作主要在以下方面 ,:在機(jī)構(gòu)設(shè)計方面，他們不斷加強(qiáng)凸輪機(jī)構(gòu)動力學(xué)方面和振動方面的研究，致力于尋求凸輪機(jī)構(gòu)的精確解，研制新的凸輪加工設(shè)備和使凸輪輪廓曲線多樣化、也致力于把凸輪機(jī)構(gòu)制造的不斷小型化和大型化 (目前日本已生產(chǎn)出世界上最大和最小的蝸桿凸輪機(jī)構(gòu) ,最大的中心矩為 800下的為28發(fā)展凸輪機(jī)構(gòu)的 且加強(qiáng)凸輪機(jī)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化 2。 輪機(jī)構(gòu)的研究發(fā)展的趨勢 (l)在從動件運(yùn)動規(guī)律研究方面：不僅要繼續(xù)尋找更好的運(yùn)動規(guī)律 ,還要研究有效可行的分析方法。 (2)而在運(yùn)動學(xué)和幾何學(xué)的方面的研究 ,那就要綜合全面的考慮各種凸輪機(jī)構(gòu) ,使其盡可能導(dǎo)出那些普遍而且適用的計算公式。而現(xiàn)有的研究大多數(shù)的集中于圓柱和平面凸輪 ,而且普遍是一種凸輪也就一種研究的方法 ,而且設(shè)計的公式過于繁多 ,近似的較多 ,并影響到了其他方面 (的研究。 (3)另外是發(fā)展通用并且有效的 統(tǒng)。但是由于種種原因，計算機(jī)設(shè)計在凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計應(yīng)用一直都被局限于就幾種簡單的平面和圓柱凸輪機(jī)構(gòu) ,況且每一程序通常只能處理一、二種機(jī)構(gòu) ,對于比較完整全面的 統(tǒng)進(jìn)行的研究 ,在最近的幾年的研 究里一直不夠完善。 (4)引入人工智能 統(tǒng)或?qū)＜蚁到y(tǒng)。因為凸輪機(jī)構(gòu)并不是標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu) ,種類繁多 ,并且應(yīng)用相當(dāng)?shù)膹V泛 ,加上許多已有的知識不能把它們公式化 ,所以被廣為應(yīng)用的 統(tǒng) ,其實際作用效果并不十分的理想。但是如果引入了專家系統(tǒng) ,需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 那么可以獲得相當(dāng)理想的結(jié)果。 (5) 動力學(xué)研究的進(jìn)一步深化及研究成果的實用化。由于動力學(xué)問題題本身十分的復(fù)雜 ,導(dǎo)致凸輪機(jī)構(gòu)的研究主要集中在低、中速凸輪機(jī)構(gòu) ,而對高速凸輪機(jī)構(gòu)的動力學(xué)方面的研究還并不夠深入、完善。因此 ,人們對于哪些研究成果的可靠性存在懷疑的態(tài)度 ,這些成 果并未得到廣泛的應(yīng)用。 (6）在凸輪的運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)方面運(yùn)動計算機(jī)模擬 ,從而不斷的提高設(shè)計質(zhì)量，并且縮短了產(chǎn)品研制的周期。 (7)研究 C A M 系統(tǒng)的的一體化，使凸輪設(shè)計更加的高效。 (8)最后是凸輪機(jī)構(gòu)作為引導(dǎo)機(jī)構(gòu)的的方面的研究與應(yīng)用。 題研究的主要內(nèi)容 本課題重點完成實驗臺傳動電機(jī)及調(diào)速方法選擇、相應(yīng)傳感器的按裝設(shè)計、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計，其主要內(nèi)容有： (1)了解 高速凸輪機(jī)構(gòu)動力學(xué)試驗平臺研制 、研究 目的。理解各種典型 凸輪機(jī)構(gòu) 結(jié)構(gòu)及其特點，確定完整實驗系統(tǒng)總體方案。 (2)相關(guān)測試用傳感器、型號選定及安裝機(jī)架設(shè)計。 (3)高速凸輪機(jī)構(gòu)動力學(xué) 試驗臺各部分的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計，利用 件繪制機(jī)械裝配圖一份及主要零件加工圖若干份，并利用 件建立三維模型。 (4)高速凸輪機(jī)構(gòu)動力學(xué)建模 分析。 第 2章 高速凸輪的理論基礎(chǔ) 輪 圖 凸輪運(yùn)動狀態(tài)分析 如圖 所示的直角坐標(biāo)系中，用縱坐標(biāo)表示凸輪從動件的升程，然 后需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 以橫坐標(biāo)表示凸輪軸的轉(zhuǎn)角，而虛線則表示當(dāng)量凸輪的升程的曲線 3。 當(dāng)凸輪機(jī)構(gòu)在相對比較低的速度運(yùn)轉(zhuǎn)時，并且運(yùn)動構(gòu)件的質(zhì)量較小、剛度較大時，那么此時就可以忽略構(gòu)件產(chǎn)生彈性變形對凸輪 就是說可以將整個凸輪 在這種情況下，凸輪系統(tǒng)工作端的運(yùn)動規(guī)律就取決于凸輪實際廓線和系統(tǒng)的機(jī)械傳動比了。那么此時若機(jī)械傳動比為常數(shù)，則工作端運(yùn)動規(guī)律和凸輪端的成一定的比例。 那么將凸輪機(jī)構(gòu)視為剛性系統(tǒng)處理的時候，就不涉及彈性變形，凸輪系統(tǒng)就是一個單純的剛體運(yùn) 動學(xué)問題了。在這種情況下再假設(shè)凸輪系統(tǒng)無系統(tǒng)內(nèi)部間隙，則工作端 (推桿 )的升程規(guī)律曲線即就是曲線 1。 而當(dāng)考慮凸輪系統(tǒng)之間的間隙是。當(dāng)凸輪機(jī)構(gòu)開始低速運(yùn)轉(zhuǎn)的時候，在00段表示系統(tǒng)間隙 壓縮而變小。而往后是由于凸輪系統(tǒng)剛度的影響，從而產(chǎn)生工作端的運(yùn)動相對于凸輪輸入運(yùn)動有一個延后，此時的位移偏差等于系統(tǒng)的彈性變形即 當(dāng)凸輪機(jī)構(gòu)以較高的速度運(yùn)轉(zhuǎn)的時候，隨著凸輪轉(zhuǎn)速不斷的升高，工作端動態(tài)的升程曲線規(guī)律就可能出現(xiàn)如圖 所示的情況。由加速度所引起的慣性力，隨著凸輪轉(zhuǎn)速不斷的的提高而逐漸的急劇加大，那么就使系統(tǒng)受到了附加動載荷的作用影響；再由于凸輪機(jī)構(gòu)自身剛度的影響，彈性變形相應(yīng)變大，可能使輸出運(yùn)動出現(xiàn)較大的偏差。這種因為動力特性引起的運(yùn)動偏差就稱為動態(tài)運(yùn)動偏差。尤其是當(dāng)激振頻率和系統(tǒng)固有頻率接近時，那么動態(tài)偏差急劇加大，工作端的實際的運(yùn)動規(guī)律就會遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離凸輪廓線設(shè)計的運(yùn)動規(guī)律，凸輪就無法按照預(yù)期來完成相應(yīng)的運(yùn)動。這種情況下，要確定工作端真實的運(yùn)動規(guī)律或是希望得到想要的輸出運(yùn)動，那么就必須將凸輪從動件系統(tǒng)作為一個彈性系統(tǒng)處理 ，并考慮一些因素對動力特性的影響。 如圖 所示曲線 3 的 ，由于動載荷所引起的彈性變形量和系統(tǒng)質(zhì)量引起的相互疊加 ;而在 載荷引起的彈性變形量和系統(tǒng)質(zhì)量引起的彈性變形就會相抵消。值得注意的是，在 ，要是動載荷引起的彈性變形量超過了系統(tǒng)質(zhì)量所引起的彈性變形量 ，那么在 線 3高于曲線 1，也就是說此時凸輪與推桿之間脫離接觸，發(fā)生騰現(xiàn)象。此現(xiàn)象對于凸輪機(jī)構(gòu)的傳動有相當(dāng)大的 影響。同理，在回程，由于動載荷所引起的彈性 變形量大于系統(tǒng)質(zhì)量所引起的彈性變形的影響，也可能發(fā)生騰跳現(xiàn)象，偏離設(shè)計好的事項凸輪運(yùn)動特性，是其無法獲得預(yù)計效果。 由以上分析可知，高速凸輪機(jī)構(gòu)在工作端的動態(tài)位移變化規(guī)律是相當(dāng)復(fù)雜，有時可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離按靜態(tài)設(shè)計所確定的位移規(guī)律。這種動態(tài)位移誤差不僅將使凸輪 且嚴(yán)重時機(jī)器不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，就高速凸輪而言，必須進(jìn)行系統(tǒng)的動態(tài)分析和動態(tài)設(shè)計。 響凸輪系統(tǒng)運(yùn)動的因素 （ 1）瞬時高副的時效 在力鎖合型的凸輪機(jī)構(gòu)中，通常采用彈簧或者重力等來實現(xiàn)凸輪機(jī)構(gòu)的鎖合。但是由 于系統(tǒng)慣性力的作用，可能會產(chǎn)生“騰跳現(xiàn)象”。 影響凸輪的實際運(yùn)動情況，更何況當(dāng)凸輪從動件重新與凸輪輪廓接觸的時候，就會產(chǎn)生沖擊振動進(jìn)一步影響凸輪實際運(yùn)動。 （ 2）凸輪輪廓的加工質(zhì)量對凸輪系統(tǒng)動態(tài)特性的影響 凸輪輪廓幾何尺寸誤差 首先由于加工過程中產(chǎn)生了幾何尺寸的誤差，是的凸輪 明顯凸輪輪廓曲線必須具有較高的加工精度，通常情況下，我們要求其尺寸誤差不要大于 凸輪輪廓的表面質(zhì)量 凸輪輪 廓的所用的切削方法、機(jī)床的剛性都是對輪廓的表面質(zhì)量的關(guān)鍵因素。大的表面粗糙度是生產(chǎn)凸輪一從動件系統(tǒng)的高頻小幅振動及噪聲的主要原因之一。因此，制造高速凸輪輪廓時，機(jī)床和刀具質(zhì)量、對機(jī)床和刀具質(zhì)量都需要有嚴(yán)格要求。通常情況下要求輪廓表面粗糙度不得超過 m。 （ 1）其他因素的影響 工作 載荷的變化 由于執(zhí)行元件工藝動作的影響，有時的工作載荷大有時的工作載荷小，就是因為這樣的載荷變化，也產(chǎn)生了附加的振 動與運(yùn)動偏差。 凸輪軸組件的不平衡 每個凸輪都是不平衡的回轉(zhuǎn)零件。因此，凸輪安裝前需要進(jìn)行平衡校準(zhǔn)。 只有經(jīng)過較好的校準(zhǔn)才能使凸輪運(yùn)動更平穩(wěn)，更理想。 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 系統(tǒng)外的干擾 與凸輪 高速凸輪的判斷 通常情況下有兩種最普遍的判斷高速凸輪的評定準(zhǔn)則 （ 1） 根據(jù)推桿系統(tǒng)激振周期和自振周期之比來進(jìn)行判定。 凸輪機(jī)構(gòu)的振動主要取決于推桿系統(tǒng)的激振周期 T 和自振周期 的比。令 / n =10 d ( 為凸輪角速度， n 為推桿系統(tǒng)的自振頻率 )。當(dāng) d=3 時為低速，d=2 時為 中速， d=1 是為高速。此準(zhǔn)則反映了機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)速度偏離機(jī)構(gòu)固有頻率的程度，但其忽略了推桿運(yùn)動規(guī)律對系統(tǒng)振動的影響，是其不足之處。 （ 2） 根據(jù)實際最大加速度 最大速度 評定。當(dāng) 1g（或 1m/s）為低速 ;而 1g 3g（或 1m/s 2m/s）為低速 ;3g 8g（或 2m/s 3m/s）為高速 4。 為了方便實用，我們用最大加速度來評定高速凸輪。 第 3章 高速凸輪試驗臺設(shè)計 驗臺的參數(shù) 運(yùn)動規(guī)律 最大速度 h / 最大加速度 h 2 / 2 最大躍度 h 3 / 3 適合場合 等速運(yùn)動 1 低速輕載 等加速等減速 2 4 中速輕載 余弦加速度 中低速重載 正弦加速度 2 中高速輕載 五次多項式 60 高速中載 表 種常用的推桿運(yùn)動規(guī)律特性 轉(zhuǎn)速 （轉(zhuǎn) /分） 偏心輪 等加速等減速 正弦加速度 m/s） m/s） m/s） m/s） m/s） m/s） 100 00 要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 300 8 00 2 00 0 00 2 心輪、等加 速等減速、正弦加速凸輪在不同轉(zhuǎn)速下的特性 首先為了體現(xiàn)不同輪廓對高速凸輪的動態(tài)響應(yīng)，實驗中將選取 3種不同輪廓的凸輪。分別是偏心圓凸輪，等加速等減速凸輪，還有正弦加速度凸輪（擺線凸輪）。又為了使實驗不收其他因素影響。 3 種凸輪的推程都定位 20圓也均為 20中正弦加速度與等加速等減速均是推程和回程為 120 度，進(jìn)休遠(yuǎn)休為 60度的運(yùn)動規(guī)律。那么他們的運(yùn)動特性可從上表而知。 接下來考慮彈簧的選?。?在凸輪機(jī)構(gòu)中彈簧是使凸輪與推桿保持始終杰出的重要條件，而且不同的彈簧對凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動的影響是不同的，為了具體了 解彈簧對其的影響。本試驗臺將選用兩種不同剛度的彈簧。 由公式知 5： Kf=簧中徑 G：彈簧材料的切變模量 d：彈簧鋼絲的直徑 n：彈簧的有效圈數(shù) 大小剛度彈簧除了彈簧中徑分別為 20 22余參數(shù)均相同（ d=2.5，n=9， G 為 78000N/ 則大彈簧的 208 4 =彈簧的 228 4 =后驗算所選彈簧剛度是否會發(fā)生顫振而使鎖緊彈簧失效（比如彈簧的鄰圈相碰，彈簧端圈與彈簧座的脫離） 只要滿足： 簧質(zhì)量 簧剛度 f：彈簧自顫頻率 ：凸輪回轉(zhuǎn) 角速度 經(jīng)驗算大小剛度剛度彈簧都不會發(fā)生顫振。 驗臺的簡介 圖 速凸輪動力學(xué)試驗臺簡圖 飛 輪 凸 輪 擺桿 電阻應(yīng)變片 加速度度傳感器 位移傳感器 電 機(jī) 帶 輪 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 如圖通過皮帶輪的傳動，電機(jī)使凸輪軸轉(zhuǎn)動 ，凸輪轉(zhuǎn)動再通過擺桿使受彈簧壓下的推桿來回上下運(yùn)動，相應(yīng)的傳感器可測出相應(yīng)的數(shù)據(jù)。實驗時，可通過使用不同輪廓的凸輪，更換大小剛度的擺桿與彈簧。并記錄實驗數(shù)據(jù)，與理論凸輪從動件運(yùn)動規(guī)律 相比較，從而得到這些影響因素對高速凸輪系統(tǒng)動態(tài)性能的影響。從而為設(shè)計出更符合實際應(yīng)用的高速凸輪系統(tǒng)提供一定的幫助 。 機(jī)的選擇 根據(jù)表 們想凸輪的最大轉(zhuǎn)速限制在 600r/加上選用的齒帶輪傳動比為 3： 1，因此電機(jī)的最大轉(zhuǎn)速要達(dá)到 1800 轉(zhuǎn)以上。因此我們選擇了最大轉(zhuǎn)速為 3000r/因為要進(jìn)行不同速度范圍的測試所以選擇的電機(jī)需可調(diào)速，直流伺服電機(jī)具有 :精確的速度控制 ,轉(zhuǎn)矩速度特性很硬 ,原理簡單、使用方便 ,價格優(yōu)勢的優(yōu)點。所以選擇了可調(diào)速的直流伺服電機(jī)。然后對凸輪機(jī)構(gòu)大 致所需功率進(jìn)行估計 ,由于機(jī)構(gòu)的主要阻尼為克服彈簧所做的功，假設(shè)克服彈簧所做功占電機(jī)做功的 50%，以凸輪軸轉(zhuǎn)速為最大值 600r/ P 電機(jī) =1 121 2么只要電機(jī)的額定功率大于 76 瓦，就可以選用。最后從尺寸，價格等因素，就選用了 110圖 圖 110機(jī)外觀圖 其參數(shù)分別為： 轉(zhuǎn)矩 速 3000r/功率 200w 電壓 220v 電流 許順逆轉(zhuǎn)速差 200r/動慣量不大于 的選擇 知參數(shù) 5距為 5帶輪齒數(shù)為 241 z ， 722 z 中心距 160a 取） 計計算（參考 節(jié)圓直徑為 d(5722 d( 帶長 1802c o p 其中： 14s 121 a (o p 帶齒數(shù) 14 傳動中心距的確定 因為 211412 2 b ， 所以，中心距 4725c 2 帶寬 取基準(zhǔn)帶寬為 12 5 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 圖 同步帶的齒形尺寸 b： 5s： ： 14 5圖 同步帶輪齒形 514 的結(jié)構(gòu)與校核 圖 輪傳動軸 軸的強(qiáng)度計算應(yīng)根據(jù)軸的承載情況，采用相應(yīng)的計算方法。常見的軸的強(qiáng)度計算方法有兩種：按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計算和按彎扭合成強(qiáng)度計算。本文 采用扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度校核來校核。 用扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度校核適用于只承受轉(zhuǎn)矩的傳動軸的精確計算，也可用于既受彎矩又受扭據(jù)的軸的近似計算 6。 強(qiáng)度條件： 。許用扭切應(yīng)力，；軸的直徑，；軸的轉(zhuǎn)速，；傳遞的功率，對圓截面軸抗扭截面系數(shù)，；轉(zhuǎn)矩，；軸的扭切應(yīng)力，式中：M P m i n;圖 軸的幾種常用材料 T 和 C 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 則 503 5 明顯本實驗臺的凸輪傳動軸符合強(qiáng)度要求。 輪的設(shè)計 圖 偏心輪凸輪簡圖 偏心輪為余弦加速度運(yùn)動規(guī)律。其運(yùn)動方程為 7 )2/()/c )2/()/s 2/)/c 120022000 帶入 h=20，0=180，取 =1。利用 出從動件理論的運(yùn)動規(guī)律曲線 圖 偏心凸輪運(yùn)動規(guī)律 （圖中藍(lán)線為位移曲線，綠色為速度曲線，黃線為加速度曲線） 加速等減速規(guī)律凸輪 s v a 近休止 66 ，0 0 0 等加速推程 26 ，22)6/(90 26/180 2/180 等減速推程 652 ，22)6/5(9020 26/5180 2/180 遠(yuǎn)休止 6765 ，20 0 0 等加速回程 2367 ，22)6/7(9020 2 6/7180 等減速回程 61123 ，22)6/11(90 26/11180 2/180 表 加速度凸輪運(yùn)動規(guī)律 利用 出等加速等減速凸輪輪廓線，以及從動件相應(yīng)的運(yùn)動規(guī)律 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 圖 加速等減速凸輪輪廓曲線 圖 加速等減速凸輪運(yùn)動規(guī)律 弦加速度 規(guī)律凸輪 s v a 推程 320， )3030 )3(30 3遠(yuǎn)休止 ，32 20 0 0 回程 35， )303020 )3(30 3靜休止 235 ， 0 0 0 表 弦加速度運(yùn)動規(guī)律 圖 正弦加速度凸輪輪廓 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 圖 弦加速度凸輪運(yùn)動規(guī)律 （圖中藍(lán)線為位移曲線，綠色為速度曲線，黃線為加速度曲線） 桿設(shè)計 圖 桿的簡圖 擺桿在運(yùn)動中，中間固定，將擺桿視為懸臂梁。 圖 懸臂梁的變形 B = 0 =190N 分別選用彈性模量為 206金鋼，與彈性模量為 172鑄鋼 大剛度： B =19012/3 =剛度： B =19012/3 =實驗時試用應(yīng)變片對其進(jìn)行測量。 維模型的建立 采用 件，對所設(shè)計的試驗臺進(jìn)行 3 維建模 圖 驗臺的三維建模 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 第 4 章 傳感器的選型 本試驗臺要求測量數(shù)據(jù)有推桿的位移加速度，凸輪旋轉(zhuǎn)的加速度，以及擺桿的變形，需要選擇四種傳感器進(jìn)行測量 :位移傳感器，旋轉(zhuǎn)編碼器，加速度傳感器和應(yīng)變片。 感器的選用原理 傳感器的類型多種多樣，不同的原理的傳感器可以用來實現(xiàn)同種的測量目的，如對于溫度的測量，可 以選用熱電阻傳感器、熱電偶傳感器、集成溫度傳感器等 等 ;對于機(jī)械量的測量可以選用電感式、應(yīng)變式、電容式、差動變壓器式、霍爾式等傳感器。對于不同的測量量要選取不同的傳感器類型，這是傳感器選用的第一步。 一般的講，傳感器的靈敏度是越高越好。靈敏度越高，那么意味著傳感器所能感 應(yīng)的變化量小，那么被測量如果有一點很微小的變化的時候，傳感器就會有較大的響應(yīng)。不過，靈敏度越高，往往會造成與與測量量無關(guān)的外界噪聲及其他的無關(guān)因素也容易被混入，噪音也會隨之放大。那么此時必須考慮既要去檢測微小量值