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1、第,卷第期北京科技大学学报从,年月几刘污’川哪牙叨加一凸轮连杆组合机构设计系统刘芳于晓红郑丽芳王小群北京科技大学机械工程学院,北京、网络技术与机构设计相结合,摘要将计算机辅助设计技术以组合机构的尺寸综合理论,以机构最小尺寸为优化,,为基础目标采用作为开发语言应用模块化的面向对象的设计方法,研制开发了凸轮一连杆组合机构网上设计系统一关键词凸轮连杆组合机构尺寸综合优化设计运动仿真分类号目,,前对于组合机构的尺寸综合与优化设计其成员变量和成员函数封装成类既降低了设计一‘,,,方面的理论与方法还不够完善尤其是基于网开发的复杂度又便于编程和整个程序的维
2、护和络技术的组合机构设计,还未见到成熟的设计软扩充图和图分别为系统总体界面和机构设川,件本文采用为开发语言一为开计界面,,发工具为编辑工具“使用模块化的面本文研究了变连杆长度固定凸轮一连杆机,、、向对象的设计方法和技术研制了包括尺寸综构变曲柄长度固定凸轮一连杆机构扩大行程、、、、合运动分析数据显示动态仿真等模块的组合动程凸轮一连杆机构凸轮导杆机构等机构的机构设计系统系统总体结构系统总体结构如图所示系统设计采用机,构分析和综合于一体的方法在综合的同时进行分析整个系统按功能模块设计,具有尺寸综合和运动学分析、动态仿真及数据显示等功能各模块的程序代
3、码之间相互独立,可以分别编制程序实现对于每一程序模块,应用技术,将罕设计要求尺寸综合动态仿真改变尺寸参数运动分析数据显示图系统总体结构框图加,,口一图机构设计界面收稿日期卜修回日期刁作者简介刘芳一,女,硕士研究生咭加州阮‘皿妇沙叭】刘芳等一凸轮连杆组合机构设计系统尺寸综合及运动分析数学模型,并以变连杆长度论轮廓上点计算公式如下一,,固定凸轮连杆机构为例说明各主要模块的研一人一乙究方法为二尹扮乙灸其中,灸为滑块上的压力角,二尹幼,少是与尺寸综合及运动分析负向轴之间的夹角渭是与之间的夹角铰链点的速度和加速度由位移方程式对求导尺寸综合是按照用户对执
4、行构件的运动性,,,得出计算公式为··能和动力性能的要求根据机构的结构形式建一。,一助,、、立尺寸综合数学模型,包括各构件的尺寸确定、器器··一,一、、、、中间构件的运动分析及凸轮轮廓曲线的确定令令图所示为变连杆长度固定凸轮一连杆机构,由构件,,,,构成的自由度为的连杆机构优化设计模型,,,和构件构成的固定凸轮机构组成因一固定凸轮连杆机构所占工作空间主要取决两铰链点之间的距离在机构运动的过程中是变于横向运动尺寸机构在轴方向所占工作空,一,化的故称其为变连杆长度凸轮连杆机构间为使机构尽可能紧凑以机构的横向尺寸为,,如图所示以点为原点建立,坐标系
5、优化目标函数设计变量为执行构件的长度,,,氏为曲柄,,设为曲柄的转角为滑块的位移滑块距点的最近距离构件的初始角约的起始角,为滑块起始位置假想的连杆长束条件为凸轮处的压力角,和滑块处的压力角度和两点之间的距离的计算公式如下山不超过许用压力角【和【久〕。二,乙丫,一十饥少根据设计要求建立如下数学模型·一。人。人。人,设计变量、一一丫子在一个运动周期有其最大值几和最小值阵陈。而构件和与厂之间的关系为。,比」氏」乙咦。二‘,目标函数飞义今乙一当给定滑块的运动规律二可通设计约束过上式求得构件和的杆长人和乙固定凸轮理,仍一俞一““一亩一’‘”,一,。”一
6、备一,‘”,。。念一,二”,一,。一一‘二。。一‘二争念·。。一一‘二赞其中,〔司与司分别为凸轮处推程阶段的许用压图变连杆长度固定一凸轮连杆机构力角和回程阶段的许用压力角一,伍打盆求解本模型用内点惩罚函数法求解其一惩罚函数如下式·气义今十”价,与八熟一白设计实例及分析设计一变连杆长度固定凸轮连杆机构设定,,,,推程角价回程角功远休止角沪行,“,近休止角叭滑块的推程和回程按余弦加,二‘,速度运动规律运动最大行程推程和回一“,图变连杆长度固定凸轮连杆机构运动分析二程的许用压力角分别为,【」爪恤一血卜,该实例的设计结果如表所示图和图血血·分别为机构
7、的动态仿真和运动曲线北京科技大学学报年第期,十升式中,表设计结果轮机构其横向尺寸应等于,,,加七为从动件的升程为基圆半径为导轨长度滑块初始位,凸轮最大径向尺寸为避免构件相碰应留的间距一般凸轮的最大置初始角,。一凸轮最小径向尺寸二即尺寸常为尺寸综合的结果基圆半径为,。以的长度加代,机十构总体横向最小尺寸为瓜击月七。刀的长度,戊一当采用变连杆长度凸轮连杆组合机构,,八的长度加戏,凸,时轮基圆半径为总体横向尺寸仅有横向总体尺寸,见表可见组合机构不仅可以实现复注表中尺寸为最大行程气的相对值杂的运动规律和精确实现运动轨迹,而且具有在,此例如果采用图所示
8、的直动从动件盘状凸相同设计条件下总体尺寸大大减小的优势广一》、又图‘动态仿真图运动曲线图直动从动件盘状凸轮机构·一乡加川五韶电,初七加血结论参考文献【吕庸厚组合机构
