基于APDL对偏心平底直动式从动件凸轮机构的研究

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1、EquipmentManufactringTechnologyNo．9，2009基于APDL对偏心平底直动式从动件凸轮机构的研究周志博f后勤工程学院油料储运系，重庆400016)摘要：为实现偏心平底直动式从动件凸轮机构的快速建模，确定其建模特点和规律，利用理论力学的方法对该机构进行了基本分析，并基于APDL语言在优化设计的基础上，建立了相应机构的参数化模型；研究表明，这种方法是有效的，同时也提供了一种可以快速了解机械类零件实体模型的方法。关键词：APDL；凸轮机构；参数化建模；优化设计中图分类号：TH112；TP391．7献标识码：A文章编号：1672—545X(2009)0

2、8～0012—03传统的凸轮机构，由于其结构紧凑、构件简单和使用方便及机构运动关系可以得到如下的关系式：等优点，在机械工程各领域中得到了广泛的应用。了解和分析。=V‘一e一(1)凸轮机构的建模规律和特点，实现凸轮机构模型的参数化建v模，是提高机械部件的设计效率、加强和改善机构整体工作性==(2)tOⅡ∞能的基本途径。本文正是基于这一目的，对偏心直动式平底从动件凸轮机构，进行了参数化的三维建模，并进行了相关部件=。)sin等。。s妒(3)的优化设计，以达到凸轮机构的快速建模能力和综合机械性Y。+s)c。s一等in妒(4)能的提高，同时也为机构后续的运动学和动力学分析奠定了通过式

3、(3)和式(4)，即可确定偏心平底直动式从动件凸良好的基础。轮的实际轮廓线。特别是当e=0时，通过上面的式子就可以求出对心平底直动式从动件凸轮的实际轮廓线方程。1偏心平底直动式从动件凸轮轮廓线方程的建立2凸轮从动件的运动规律建立如图1所示的直角坐标系，使Y轴与过凸轮基圆圆心，且垂直于凸轮平底的直线相重合，设从动件和导路与Y凸轮通过其轮廓线推动从动件运动，从动件运动规律的轴的偏心距为e，凸轮的基圆半径为ro，运动开始时凸轮平底选取与设计，必须根据凸轮机构的设计要求和实际应用情况与凸轮基圆的初始切点为。。利用反转法fl】，假定凸轮不动，当而定。建立凸轮从动件位移与凸轮转角之间的关

4、系，是研究凸凸轮逆时针转动‘P角度时，则从动件和导路沿一方向反转‘p轮轮廓线形状的重要步骤之一。角，此时平底与凸轮相切于A点。2．1从动件的常用运动规律常用的凸轮从动件运动规律，有多项式运动规律和角函数运动规律两大类。具体而言，有等速运动规律，等加速等减速运动规律，五次多项式运动规律，简谐运动规律和摆线运动规律共3种。文献f3]中分析了这些常用的运动规律的特性，以及设计应用的方法和需要注意的问题，这对于充分考虑凸轮机构的工作特性、机构部件的质量和载荷大小等多种因素，并进行相关的没计制造是非常重要的。2．2组合运动规律为了满足凸轮机构在特殊要求场合下良好的综合性能，常常将凸轮从

5、动件的运动规律加以组合。一般来说，凸轮机构图1解析法设计偏心平底直动式从动件凸轮轮廓线的运动过程，大致可以分为推程阶段、远休止阶段、回程阶段由机构运动的速度瞬心法[21可以得到P点为凸轮和平底和近休止阶段，针对这4个阶段凸轮运动规律的组合方法有从动件的相对运动速度瞬心。因此，通过该图中的几何关系以两种：收稿日期：2009—06—14作者简介：周志博(1985一)，四川泸州人，主要从事内燃机设计及强度方面的研究。《装备制造技术)2009年第9期一是针对每个阶段采用从动件运动函数的叠加方式组合；径r0；二是选用不同的相应阶段的从动件运动函数，作为凸轮(2)按一定的步长(凸轮每转l

6、。)计算凸轮在一个运动周机构不同阶段从动件的运动规律。期内各点的压力角嘶；总之，组合运动规律是分段函数，各分段函数要保证在连(3)在推程和回程阶段，分别将凸轮各点的压力角与许用压力角比较，若>[仅]或a>[d】’，则视情况合理选取一个接点处相邻两段在此点的运动学和动力学特性相同。目前，国增量Vro，令F0l_ro+rn，重复步骤(2)，直到满足啦≤[d]或内外许多学者已经研究出了多种具有良好特性的凸轮组合运≤[]’为止，此时求得的基圆半径即为凸轮的最小基圆半动规律，研究这种组合特性规律，对于提高凸轮机构的机械径。性能具有非常重要的意义。3．3从动件平底尺寸的确定由于平底直动式

7、从动件凸轮机构在运动过程中，从动件3偏心平底直动式从动件凸轮机构基本尺寸的确定平底在运动的任意位置都与凸轮轮廓线相切，但切点在平底上的位置随凸轮转角的不同而变化，利用解析法设计凸轮机3．1压力角的确定构轮廓线时，就需要找出凸轮机构一个运动循环中切点距导由于凸轮机构的压力角，为凸轮轮廓线的法线方向与其路中心的最大值，同时也必须考虑留有一定的余量。在图1中在该点的绝对速度方向之间所夹的锐角，所以由图2中所示可以看出，凸轮机构一个运动周期中切点距导路中心的最大I，I的几何关系可以得到偏心平底直动式从动件凸轮机