高速凸輪機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)平臺(tái)研制【三維PROE】【畢業(yè)論文答辯資料】

需要購(gòu)買(mǎi)對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買(mǎi)對(duì)應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 浙江理工大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目 高速凸輪動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)臺(tái)研制 學(xué) 院 機(jī)械與自動(dòng)控制學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 09 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化（ 4）班 姓 名 畢昌洪 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 唐浙東 系 主 任 胡明 學(xué)院院長(zhǎng) 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(dòng)控制學(xué)院 畢業(yè)論文誠(chéng)信聲明 我謹(jǐn)在此保證：本人所寫(xiě)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(dú)立完成，沒(méi)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(shí)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(dòng)件系統(tǒng)在各個(gè)領(lǐng)域如 紡織機(jī)械、包裝機(jī)與食品機(jī)械、自動(dòng)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(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律大大偏離了理論值。因此對(duì)凸輪從動(dòng)件系統(tǒng)先進(jìn)行測(cè)試是很重要的。 本文通過(guò)對(duì)高速凸輪的理論分析，針對(duì)幾種影響高速凸輪運(yùn)動(dòng)規(guī)律的因素。 需要購(gòu)買(mǎi)對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 研制特定的的試驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)。在試驗(yàn)臺(tái)一定位置安裝相應(yīng)的傳感器，測(cè)試出在不同條件下他們的真實(shí)運(yùn)動(dòng)規(guī)律，從而了解各種影響因素對(duì)它們的影響。由于沒(méi)有進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，本文對(duì)高速凸輪系統(tǒng)進(jìn)行了一定的動(dòng)力學(xué)建模分析。 關(guān)鍵詞 ： 高速凸輪；傳感器；試驗(yàn)臺(tái)；動(dòng)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(shì) . 2 內(nèi)對(duì)這方面的研究 . 2 外對(duì)這方面的研究 . 3 需要購(gòu)買(mǎi)對(duì)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(dòng)的因素 . 6 速凸輪的判斷 . 7 第 3 章 高速凸輪試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì) . 9 驗(yàn)臺(tái)的參數(shù) . 9 驗(yàn)臺(tái)的簡(jiǎn)介 . 11 機(jī)的選擇 .的選 擇 . 已知參數(shù) . 13 計(jì)計(jì)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(jì) . 偏心輪的設(shè)計(jì) . 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(jì) .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(jiǎn)介 . 23 碼器的分類(lèi) . 24 碼器的型號(hào) . 24 速度傳感器的選用 . 26 電式傳感器 . 27 速度傳感器的型號(hào) . 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(hào) . 29 變片的測(cè)量 . 30 第 5 章 試驗(yàn)臺(tái)的動(dòng)力學(xué)建模分析 . 32 件的動(dòng)力學(xué)模型 . 32 子擺桿的動(dòng)力學(xué)建模 . 32 桿的動(dòng)力學(xué)建模 . 32 驗(yàn)臺(tái)動(dòng)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(gòu)買(mǎi)對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 需要購(gòu)買(mǎi)對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 第 1章 緒論 凸輪從動(dòng)件系統(tǒng)在各個(gè)領(lǐng)域如 紡織機(jī)械、包裝機(jī)與食品機(jī)械、自動(dòng)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(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律大大偏離了理論值。因此對(duì)凸輪從動(dòng)件系統(tǒng)先進(jìn)行測(cè)試是很重要的。 題的背景與意義 凸輪運(yùn)動(dòng)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(dòng)運(yùn)動(dòng)輸出為所需要的特定運(yùn)動(dòng)形式。因?yàn)樗芤院?jiǎn)單緊湊的結(jié)構(gòu)，卻 能實(shí)現(xiàn)任意復(fù)雜的預(yù)期運(yùn)動(dòng)。而且具有良好的精度和運(yùn)動(dòng)剛性 ,長(zhǎng)期都被廣泛的應(yīng)用于各種機(jī)械當(dāng)中。還因?yàn)橥馆啓C(jī)構(gòu)相對(duì)于其他運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) (比如連桿 )相比，具有比較高可靠性、壽命長(zhǎng)、容易于設(shè)計(jì)和能精確的預(yù)測(cè)所產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)等優(yōu)點(diǎn) ,尤其是在要求機(jī)構(gòu)產(chǎn)生給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、速度規(guī)律和加速度規(guī)律時(shí) ,這個(gè)優(yōu)點(diǎn)更加明顯和突出 1。 因?yàn)橐陨蟽?yōu)點(diǎn) ,所以在紡織機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)具、自動(dòng)機(jī)床、礦山機(jī)械、自動(dòng)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(gòu)買(mǎi)對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 而在其應(yīng)用中 ,凸輪機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)速度隨著機(jī)械工業(yè) 的不斷發(fā)展 ,和對(duì)機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)要求的不斷提高 ,而表現(xiàn)出越來(lái)越高的趨勢(shì) ,從而導(dǎo)致系統(tǒng)當(dāng)中運(yùn)動(dòng)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(shí) ,那么凸輪機(jī)構(gòu)輸出端的運(yùn)動(dòng)規(guī)律將可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離預(yù)期的設(shè)計(jì)。 針對(duì)高速凸輪系統(tǒng)在工程應(yīng)用中出現(xiàn)的實(shí)際問(wèn)題 ,大家正在從各種不同的角度去研究。不過(guò)因?yàn)閷?duì)工程問(wèn)題實(shí)驗(yàn)研究的消耗較高 ,花費(fèi)時(shí)間也多 ,從而導(dǎo)致通過(guò)實(shí)驗(yàn)去研究相關(guān)問(wèn)題的案例相對(duì)較少。本文望能通過(guò)理論上對(duì)高速凸輪試驗(yàn)臺(tái)研究 ,在相關(guān)方面做出一點(diǎn)點(diǎn)有益的工作。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 和發(fā)展趨勢(shì) 內(nèi)對(duì)這方面的研究 現(xiàn)在國(guó)內(nèi)對(duì)高速凸輪研究有以下幾個(gè)方向 : 建立高速凸輪機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)模型及得到其運(yùn)動(dòng)微分方程 ,然后把高速凸輪機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型的運(yùn)動(dòng)方程式進(jìn)行分析 ,之后得到了凸輪機(jī)構(gòu)輸出端的動(dòng)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(dòng)規(guī)律。還可以在建立一個(gè)能準(zhǔn)確描述凸輪動(dòng)力特性的數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上 ,通過(guò)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(dòng)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(dòng)規(guī)律 ,并且要結(jié)合現(xiàn)代加工的技術(shù) ,設(shè)計(jì)制造出一系列新型凸輪機(jī)構(gòu) ,來(lái)滿足高速工況。這方面的研究方向主要體現(xiàn)為 :運(yùn)動(dòng)分析和靜力分析、考慮幾何尺寸、潤(rùn)滑、誤差影響、考慮動(dòng)力學(xué)、彈性變形等。 加上計(jì)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(jì)算工作 ,而且可以在計(jì)算機(jī)的幫助下實(shí)現(xiàn)凸輪研究可視化。像凸輪機(jī)構(gòu) 設(shè)計(jì)、凸輪機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì) 、 境下的基于虛擬樣機(jī)技術(shù)條件下的凸輪動(dòng)力學(xué)仿真分析的研究和數(shù)字化凸輪設(shè)計(jì)及其實(shí)現(xiàn)等。這一系列研究都是國(guó)內(nèi)的熱門(mén)。 外對(duì)這方面的研究 現(xiàn)在國(guó)外對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)的研究有以下方向 : 目前在歐美等國(guó)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(dòng)向。就像一些專家在摩擦及實(shí)驗(yàn)方 面的一些研究、在高速凸輪的力學(xué)問(wèn)題的研究，某位專家論文中對(duì)高速凸輪機(jī)構(gòu)采用多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律的運(yùn)動(dòng)特性有非常詳細(xì)完整的的論述與分析、還有些專家們?cè)谕馆喎€(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(jì)與優(yōu)化等方面的論文、還有一些專家在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的方面也有卓有成效的研究、當(dāng)然在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)制造的方面與高速凸輪設(shè)計(jì)與優(yōu)化方面都有一定量的研究。近期 ,德國(guó)、英國(guó)等國(guó)家在高速凸輪機(jī)構(gòu)也有了最新的研究 ,他們對(duì)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(jì)方法的研究 ,從而使得高速凸輪機(jī)構(gòu)動(dòng)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(shí)用的自動(dòng)化設(shè)備 ,特別是及其重視對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)及其動(dòng)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(jì)方面，他們不斷加強(qiáng)凸輪機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)方面和振動(dòng)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(shì) (l)在從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律研究方面：不僅要繼續(xù)尋找更好的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 ,還要研究有效可行的分析方法。 (2)而在運(yùn)動(dòng)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(jì)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(jì)的公式過(guò)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(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)在凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用一直都被局限于就幾種簡(jiǎn)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(duì)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?yàn)橥馆啓C(jī)構(gòu)并不是標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu) ,種類(lèi)繁多 ,并且應(yīng)用相當(dāng)?shù)膹V泛 ,加上許多已有的知識(shí)不能把它們公式化 ,所以被廣為應(yīng)用的 統(tǒng) ,其實(shí)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(gòu)買(mǎi)對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 那么可以獲得相當(dāng)理想的結(jié)果。 (5) 動(dòng)力學(xué)研究的進(jìn)一步深化及研究成果的實(shí)用化。由于動(dòng)力學(xué)問(wèn)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(duì)高速凸輪機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)方面的研究還并不夠深入、完善。因此 ,人們對(duì)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(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)方面運(yùn)動(dòng)計(jì)算機(jī)模擬 ,從而不斷的提高設(shè)計(jì)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(jì)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(diǎn)完成實(shí)驗(yàn)臺(tái)傳動(dòng)電機(jī)及調(diào)速方法選擇、相應(yīng)傳感器的按裝設(shè)計(jì)、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其主要內(nèi)容有： (1)了解 高速凸輪機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)平臺(tái)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(diǎn)，確定完整實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)總體方案。 (2)相關(guān)測(cè)試用傳感器、型號(hào)選定及安裝機(jī)架設(shè)計(jì)。 (3)高速凸輪機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué) 試驗(yàn)臺(tái)各部分的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，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(dòng)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(dòng)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(dòng)件的升程，然 后需要購(gòu)買(mǎi)對(duì)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(duì)比較低的速度運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，并且運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的質(zhì)量較小、剛度較大時(shí)，那么此時(shí)就可以忽略構(gòu)件產(chǎn)生彈性變形對(duì)凸輪 就是說(shuō)可以將整個(gè)凸輪 在這種情況下，凸輪系統(tǒng)工作端的運(yùn)動(dòng)規(guī)律就取決于凸輪實(shí)際廓線和系統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)比了。那么此時(shí)若機(jī)械傳動(dòng)比為常數(shù)，則工作端運(yùn)動(dòng)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(shí)候，就不涉及彈性變形，凸輪系統(tǒng)就是一個(gè)單純的剛體運(yùn) 動(dòng)學(xué)問(wèn)題了。在這種情況下再假設(shè)凸輪系統(tǒng)無(wú)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(kāi)始低速運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)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(dòng)相對(duì)于凸輪輸入運(yùn)動(dòng)有一個(gè)延后，此時(shí)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(shí)候，隨著凸輪轉(zhuǎn)速不斷的升高，工作端動(dòng)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(dòng)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(dòng)出現(xiàn)較大的偏差。這種因?yàn)閯?dòng)力特性引起的運(yùn)動(dòng)偏差就稱為動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)偏差。尤其是當(dāng)激振頻率和系統(tǒng)固有頻率接近時(shí)，那么動(dòng)態(tài)偏差急劇加大，工作端的實(shí)際的運(yùn)動(dòng)規(guī)律就會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離凸輪廓線設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，凸輪就無(wú)法按照預(yù)期來(lái)完成相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)。這種情況下，要確定工作端真實(shí)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律或是希望得到想要的輸出運(yùn)動(dòng)，那么就必須將凸輪從動(dòng)件系統(tǒng)作為一個(gè)彈性系統(tǒng)處理 ，并考慮一些因素對(duì)動(dòng)力特性的影響。 如圖 所示曲線 3 的 ，由于動(dòng)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(huì)相抵消。值得注意的是，在 ，要是動(dòng)載荷引起的彈性變形量超過(guò)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(shuō)此時(shí)凸輪與推桿之間脫離接觸，發(fā)生騰現(xiàn)象。此現(xiàn)象對(duì)于凸輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)有相當(dāng)大的 影響。同理，在回程，由于動(dòng)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(jì)好的事項(xiàng)凸輪運(yùn)動(dòng)特性，是其無(wú)法獲得預(yù)計(jì)效果。 由以上分析可知，高速凸輪機(jī)構(gòu)在工作端的動(dòng)態(tài)位移變化規(guī)律是相當(dāng)復(fù)雜，有時(shí)可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離按靜態(tài)設(shè)計(jì)所確定的位移規(guī)律。這種動(dòng)態(tài)位移誤差不僅將使凸輪 且嚴(yán)重時(shí)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(dòng)態(tài)分析和動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)。 響凸輪系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的因素 （ 1）瞬時(shí)高副的時(shí)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(lái)實(shí)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(huì)產(chǎn)生“騰跳現(xiàn)象”。 影響凸輪的實(shí)際運(yùn)動(dòng)情況，更何況當(dāng)凸輪從動(dòng)件重新與凸輪輪廓接觸的時(shí)候，就會(huì)產(chǎn)生沖擊振動(dòng)進(jìn)一步影響凸輪實(shí)際運(yùn)動(dòng)。 （ 2）凸輪輪廓的加工質(zhì)量對(duì)凸輪系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的影響 凸輪輪廓幾何尺寸誤差 首先由于加工過(guò)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(duì)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(dòng)件系統(tǒng)的高頻小幅振動(dòng)及噪聲的主要原因之一。因此，制造高速凸輪輪廓時(shí)，機(jī)床和刀具質(zhì)量、對(duì)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(guò) 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(dòng)作的影響，有時(shí)的工作載荷大有時(shí)的工作載荷小，就是因?yàn)檫@樣的載荷變化，也產(chǎn)生了附加的振 動(dòng)與運(yùn)動(dòng)偏差。 凸輪軸組件的不平衡 每個(gè)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(guò)較好的校準(zhǔn)才能使凸輪運(yùn)動(dòng)更平穩(wěn)，更理想。 需要購(gòu)買(mǎi)對(duì)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(píng)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(lái)進(jìn)行判定。 凸輪機(jī)構(gòu)的振動(dòng)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(shí)為低速，d=2 時(shí)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(dòng)規(guī)律對(duì)系統(tǒng)振動(dòng)的影響，是其不足之處。 （ 2） 根據(jù)實(shí)際最大加速度 最大速度 評(píng)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(shí)用，我們用最大加速度來(lái)評(píng)定高速凸輪。 第 3章 高速凸輪試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì) 驗(yàn)臺(tái)的參數(shù) 運(yùn)動(dòng)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(chǎng)合 等速運(yùn)動(dòng) 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(xiàng)式 60 高速中載 表 種常用的推桿運(yùn)動(dòng)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(gòu)買(mǎi)對(duì)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(duì)高速凸輪的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(dòng)規(guī)律。那么他們的運(yùn)動(dòng)特性可從上表而知。 接下來(lái)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(duì)凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的影響是不同的，為了具體了 解彈簧對(duì)其的影響。本試驗(yàn)臺(tái)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(yàn)算所選彈簧剛度是否會(huì)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(yàn)算大小剛度剛度彈簧都不會(huì)發(fā)生顫振。 驗(yàn)臺(tái)的簡(jiǎn)介 圖 速凸輪動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)臺(tái)簡(jiǎn)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(gòu)買(mǎi)對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 如圖通過(guò)皮帶輪的傳動(dòng)，電機(jī)使凸輪軸轉(zhuǎn)動(dòng) ，凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)再通過(guò)擺桿使受彈簧壓下的推桿來(lái)回上下運(yùn)動(dòng)，相應(yīng)的傳感器可測(cè)出相應(yīng)的數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)時(shí)，可通過(guò)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，與理論凸輪從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律 相比較，從而得到這些影響因素對(duì)高速凸輪系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的影響。從而為設(shè)計(jì)出更符合實(shí)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(dòng)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?yàn)橐M(jìn)行不同速度范圍的測(cè)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(jiǎn)單、使用方便 ,價(jià)格優(yōu)勢(shì)的優(yōu)點(diǎn)。所以選擇了可調(diào)速的直流伺服電機(jī)。然后對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)大 致所需功率進(jìn)行估計(jì) ,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(jià)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(dòng)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 ?。?計(jì)計(jì)算（參考 節(jié)圓直徑為 d(5722 d( 帶長(zhǎng) 1802c o p 其中： 14s 121 a (o p 帶齒數(shù) 14 傳動(dòng)中心距的確定 因?yàn)?211412 2 b ， 所以，中心距 4725c 2 帶寬 取基準(zhǔn)帶寬為 12 5 需要購(gòu)買(mǎi)對(duì)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(dòng)軸 軸的強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)根據(jù)軸的承載情況，采用相應(yīng)的計(jì)算方法。常見(jiàn)的軸的強(qiáng)度計(jì)算方法有兩種：按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算和按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算。本文 采用扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度校核來(lái)校核。 用扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度校核適用于只承受轉(zhuǎn)矩的傳動(dòng)軸的精確計(jì)算，也可用于既受彎矩又受扭據(jù)的軸的近似計(jì)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(duì)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(gòu)買(mǎi)對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 則 503 5 明顯本實(shí)驗(yàn)臺(tái)的凸輪傳動(dòng)軸符合強(qiáng)度要求。 輪的設(shè)計(jì) 圖 偏心輪凸輪簡(jiǎn)圖 偏心輪為余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律。其運(yùn)動(dòng)方程為 7 )2/()/c )2/()/s 2/)/c 120022000 帶入 h=20，0=180，取 =1。利用 出從動(dòng)件理論的運(yùn)動(dòng)規(guī)律曲線 圖 偏心凸輪運(yùn)動(dòng)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(dòng)規(guī)律 利用 出等加速等減速凸輪輪廓線，以及從動(dòng)件相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 需要購(gòu)買(mǎi)對(duì)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(dòng)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(dòng)規(guī)律 圖 正弦加速度凸輪輪廓 需要購(gòu)買(mǎi)對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 圖 弦加速度凸輪運(yùn)動(dòng)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(jì) 圖 桿的簡(jiǎn)圖 擺桿在運(yùn)動(dòng)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(shí)驗(yàn)時(shí)試用應(yīng)變片對(duì)其進(jìn)行測(cè)量。 維模型的建立 采用 件，對(duì)所設(shè)計(jì)的試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行 3 維建模 圖 驗(yàn)臺(tái)的三維建模 需要購(gòu)買(mǎi)對(duì)應(yīng) 紙 咨詢 14951605 第 4 章 傳感器的選型 本試驗(yàn)臺(tái)要求測(cè)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(cè)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(lèi)型多種多樣，不同的原理的傳感器可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)同種的測(cè)量目的，如對(duì)于溫度的測(cè)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(duì)于機(jī)械量的測(cè)量可以選用電感式、應(yīng)變式、電容式、差動(dòng)變壓器式、霍爾式等傳感器。對(duì)于不同的測(cè)量量要選取不同的傳感器類(lèi)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(cè)量如果有一點(diǎn)很微小的變化的時(shí)候，傳感器就會(huì)有較大的響應(yīng)。不過(guò)，靈敏度越高，往往會(huì)造成與與測(cè)量量無(wú)關(guān)的外界噪聲及其他的無(wú)關(guān)因素也容易被混入，噪音也會(huì)隨之放大。那么此時(shí)必須考慮既要去檢測(cè)微小量值