共轭凸轮的机构设计以及轮廓失真处理的研究

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1、摘要凸轮机构简单，运行可靠，高速性能好，因此凸轮在印刷设备中的应用非常广泛。然而共扼凸轮机构与别的凸轮机构相比有其独特的特点，必须满足其特定的几何关系。共扼凸轮机构对尺寸精度的要求比较高，稍微有点偏差，则印刷设备不能正常工作。印刷设备凸轮机构设计计算复杂。本文针对这种情况研究了印刷机械中凸轮的设计，并对凸轮的运动特性也作了分析。论文首先对共轭凸轮机构进行了改良设计。分析原来运行不良的共轭凸轮机构的缺陷，在一些条件、零件尺寸不能改变的情况下，进行了改良设计，重新设定某些可以改动的尺寸。然后根据工作原理，确定机构的运动规律。根据运动规律求解一片凸轮的理论廓线。由一片凸轮的理论廓线求解另

2、一片凸轮的理论廓线。再由理论廓线求解实际廓线。然后计算共扼凸轮机构从动件的运动角位移、角速度、角加速度、角跃度等运动特性曲线。关键词：共轭凸轮，运动特性，研究第1章绪论1.1课题的目的与意义现今，机械产品要求越来越精密，机器速度越来越高，功能要求越来越强大，自动化程度要求越来越高，可靠性要求越来越强，结构要求越来越简单功能要求越来越强。因此必须发展自动机械。虽然可以通过电子技术、计算机控制自动机械，但是其可靠性很受质疑，运行速度也不能非常高，价格也会很昂贵。凸轮机构可以实现在自动机械产品中的各种功能与要求，其结构简单、紧凑，运行可靠，在设计合理的情况下可以达到非常高的运行速度。目前

3、，凸轮机构的应用非常广泛我们出行乘机动车、轮船、飞机，没内燃机不行，内燃机没有凸轮又不行.凸轮机构广泛应用在在内燃机、纺织机械、印刷机械、机床、农业机械，军用机械、矿山机械自动售货机、仪表、服装加工以及一些别的机械。既然需要凸轮机构，就得设计制造凸轮。因此凸轮的研究很有实际意义。凸轮的类型各式各样，各有其特点。凸轮有空间凸轮和平面凸轮。平面凸轮又有力封闭式凸轮和几何封闭式凸轮。几何封闭式凸轮又有槽凸轮、共扼凸轮、等宽凸轮、等径凸轮。共轭凸轮又分为双滚子共扼凸轮和单滚子共扼凸轮。目前应用比较多的几何封闭式凸轮有槽凸轮和双滚子共扼凸轮。槽凸轮结构简单，但是其高速性能远不如双滚子共扼凸轮

4、，而共轭凸轮精度要求又特别高，制造难度大，有其特殊的特点。因此对共扼凸轮的设计、研究就很有意义。1.2研究现状与发展趋势1.2.1研究现状在中国东汉时期，张衡就曾使用凸轮作为其发明的水利天文仪的机构元件。有记载的对凸轮机构进行研究，还是近代的事。据文献[1]介绍F.D.Furman在1921年就出版了凸轮专著。40年代以后开始从经验设计过渡到有理论根据的运动学与动力学分析[1]。1950年米切尔开始提出对凸轮进行试验研究[1]。关于凸轮机构的运动规律，文献[2-12]都有介绍。根据从动件运动规律设计凸轮轮廓，在早期比较困难，都是用绘图法绘制凸轮轮廓线[1]，效率低，精度差。后来一些

5、学者给出了解析公式和专用数表。随着电子计算机的发展与广泛应用出现了一些新算法。日本人牧野洋给出了矢量法[9]，文献[13][14]介绍了使用计算机进行凸轮轮廓线的计算方法。后来一些学者试图探求通用性较强的凸轮轮廓计算公式、算法[15]，但是这些算法不能适用于所有形式的凸轮机构。Wunderlich于上个世纪80年代提出了单盘双滚子摆杆凸轮机构[16]。文献[17]给出了凸轮一从动件系统的统一计算方法，能直接求出各种凸轮机构凸轮轮廓线的所有数据。文献[1]建立了一套以旋转张量为主要数学工具的算法。文献[18-21]研究了考虑构件弹性、间隙和别的实际运行因素的凸轮机构的动力学问题。文献

6、[22]对凸轮机构进行了有限元分析。文献[23][24]研究了凸轮机构中的振动非线性问题。有关共扼凸轮的外文文献能查到的很少。由于对机器的要求越来越高，近些年国内对共扼凸轮的研究还比较热。燕山大学对共扼凸轮轴的最小基圆半径计算进行了研究[32]。齐齐哈尔第二机床厂研究了共轭凸轮综合检具的应用，提出了装配共扼凸轮的一种方法[33]。西安理工大学在胶印机共轭凸轮的设计与CAD/CAM软件开发方面作了工作[34][35]。北京理工大学的张春林教授催导出了适合纺织机打纬共轭凸轮机构的双简谐运动规律[36]。苏州大学的钱志良对手套编织机械中的浮动催杆共轭凸轮机构进行了研究[37][38][3

7、9].集美大学的常勇教授研究了单滚子共轭凸轮机构[42]与双滚子共辘凸轮机构[40][41]的最小尺寸问题。北京印刷学院对单张胶印机下摆式递纸机构的共辘凸轮机构作了研究，并用五次多项式模拟机构中递纸牙的运动规律[43]。北京印刷学院用VB开发了共扼凸轮机构的计算机辅助设计系统[44]。中原工学院的牛建设高级工程师求解了无梭织机打纬机构中的共辘凸轮的理论廓线与实际廓线[45]。1.2.2发展趋势高可靠性能、高速性能的凸轮机构是凸轮机构类型发展的趋势。几何封闭式凸轮机构比