機(jī)械設(shè)計(jì)外文翻譯-凸輪速度對(duì)凸輪系統(tǒng)影響的實(shí)驗(yàn)研究【中文4500字】【PDF+中文WORD】

機(jī)械設(shè)計(jì)外文翻譯-凸輪速度對(duì)凸輪系統(tǒng)影響的實(shí)驗(yàn)研究【中文4500字】【PDF+中文WORD】,中文4500字,PDF+中文WORD,機(jī)械設(shè)計(jì),外文,翻譯,凸輪,速度,系統(tǒng),影響,實(shí)驗(yàn),研究,中文,4500,PDF,WORD 【中文4500字】 凸輪速度對(duì)凸輪系統(tǒng)影響的實(shí)驗(yàn)研究 H. S. YAN 和 M. C. TSAI 中國(guó)臺(tái)灣臺(tái)南70101號(hào)國(guó)立成功大學(xué)機(jī)械工程系 M. H. HSU 中國(guó)臺(tái)灣臺(tái)南71016號(hào)永康昆山商業(yè)與技術(shù)學(xué)院 （收稿：1994年9月9日；發(fā)表： 1995年10月26日） 摘要：傳統(tǒng)上，在一個(gè)凸輪系統(tǒng)，一旦確定凸輪位移曲線的設(shè)計(jì),從動(dòng)件是以恒定的速度和運(yùn)動(dòng)特性運(yùn)動(dòng)的。從運(yùn)動(dòng)學(xué)角度看，通過(guò)改變輸入速度是一個(gè)改善從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)特征的可行方法。本文中，我們說(shuō)明如何找到一個(gè)多項(xiàng)式的速度軌跡來(lái)減少運(yùn)動(dòng)特性的峰值。此外，通過(guò)約束和系統(tǒng)設(shè)計(jì)程序產(chǎn)生一個(gè)適當(dāng)?shù)耐馆喗撬俣溶壽E的方法正在開(kāi)發(fā)。設(shè)計(jì)實(shí)例說(shuō)明了這個(gè)程序能為變速凸輪系統(tǒng)的速度得到適當(dāng)?shù)乃俣溶壽E。此外，一個(gè)帶有伺服控制器的實(shí)驗(yàn)裝置正在開(kāi)發(fā)用來(lái)研究這種方法的可行性。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，結(jié)果是非常接近那些理論。 術(shù)語(yǔ) a--從動(dòng)件的加速度 A, At--從動(dòng)件的標(biāo)準(zhǔn)加速度 c, d, e, n, Ta, Tb, x, y--常參數(shù) h--從動(dòng)件的最大位移 j--從動(dòng)件的急動(dòng)值 J, Jc--從動(dòng)件的標(biāo)準(zhǔn)急動(dòng)值 s--從動(dòng)件的位移 S--從動(dòng)件的標(biāo)準(zhǔn)位移 t--凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)θ的時(shí)間 T, Tpa, Tpj, pv--標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間 v--從動(dòng)件的速度 V, Vc--從動(dòng)件的標(biāo)準(zhǔn)速度 β--凸輪上升h高度是轉(zhuǎn)過(guò)的角度 β1β2β3β4--凸輪轉(zhuǎn)過(guò)的角度 γ--標(biāo)準(zhǔn)凸輪轉(zhuǎn)過(guò)的角度 θ--凸輪轉(zhuǎn)過(guò)的角度 τ--凸輪上升h高度用的時(shí)間 τ1τ2τ3τ4--凸輪旋轉(zhuǎn)的 ω--凸輪角速度 ωave--一個(gè)完整循環(huán)中凸輪的平均角速度 ωs1ωs2ωs3ωs4--在從動(dòng)件一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期中凸輪平均角速度 ω’--ω的一階導(dǎo) ω’’--ω的二階導(dǎo) Ω--標(biāo)準(zhǔn)凸輪角速度 Ω’--Ω的一階導(dǎo) Ω’’--Ω的二階導(dǎo) 引言 在一個(gè)凸輪系統(tǒng)中，慣性力所產(chǎn)生的負(fù)載是容易變形和產(chǎn)生振動(dòng)的。而且急動(dòng)所產(chǎn)生的負(fù)載也可能造成振動(dòng)，這些都會(huì)影響凸輪的工作。因此，設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)曲線來(lái)盡量減少動(dòng)態(tài)加載 對(duì)高速凸輪機(jī)構(gòu)很重要。眾所周知，速度和加速度曲線需要是連續(xù)的且有較小的峰值。此外，急動(dòng)曲線應(yīng)該是有限性的。 在設(shè)計(jì)一個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)是凸輪速度往往被假定是不變的。然而，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)特性是隨凸輪速度變化而變化的。想要達(dá)到理想的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是一個(gè)合成有較好動(dòng)態(tài)特性的新曲線的應(yīng)用。在本文中，我們提出一個(gè)通過(guò)改變轉(zhuǎn)速的方法。在凸輪系統(tǒng)設(shè)計(jì)中用變速的觀念很少在文獻(xiàn)中有研究。羅特巴特[ 1 ]設(shè)計(jì)了一個(gè)變速凸輪機(jī)構(gòu)，在其中凸輪的輸入是輸出一個(gè)急回機(jī)構(gòu)。 特薩和馬太福音[ 2 ]通過(guò)考慮變速凸輪的案例導(dǎo)出了從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)方程。選擇消除從動(dòng)件不連續(xù)運(yùn)動(dòng)特性的適當(dāng)角度是Yan等人設(shè)計(jì)的[ 3 ]。從運(yùn)動(dòng)學(xué)角度講，這項(xiàng)工作的任務(wù)是找到減少?gòu)膭?dòng)件運(yùn)動(dòng)峰值的凸輪速度。此外，通過(guò)約束和系統(tǒng)設(shè)計(jì)程序產(chǎn)生一個(gè)適當(dāng)?shù)耐馆喗撬俣溶壽E的方法正在開(kāi)發(fā)。設(shè)計(jì)實(shí)例說(shuō)明，對(duì)于一個(gè)給定的從動(dòng)系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)適合的角速度。 一個(gè)實(shí)驗(yàn)凸輪系統(tǒng)是建立在其中一個(gè)伺服電機(jī)控制生成所需的速度軌跡來(lái)進(jìn)行性能評(píng)估上的。 運(yùn)動(dòng)方程 對(duì)于一個(gè)凸輪系統(tǒng)，從動(dòng)件的位移s（t）是凸輪旋轉(zhuǎn)角度θ（t）的應(yīng)變量。在算術(shù)上，他們可以這樣表達(dá)： 旋轉(zhuǎn)角度θ（t）在t時(shí)間時(shí)，從動(dòng)件的速度v（t）是： f’（θ）=df（θ）/dθ，而且加速度ω（t）=dθ/dt。而且對(duì)應(yīng)的從動(dòng)件加速度a（t）和jerk，j（t）是： 方程1~4呈現(xiàn)了凸輪輸入角速度ω（t）和從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)參數(shù)s（t），v(t) ，a（t）的關(guān)系。很明顯，如果ω（t）是連續(xù)的，它們就很簡(jiǎn)單。令h是凸輪在時(shí)間t內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)β角時(shí)從動(dòng)件的位移。讓T=t/τ，γ=θ/β，S=s/h。我們有。那么方程1~4可以寫(xiě)成如下的標(biāo)準(zhǔn)形式： s(t) 是標(biāo)準(zhǔn)的凸輪角速度，V（T），A（T），和J（T）分別是標(biāo)準(zhǔn)的速度，加速度和從動(dòng)件的急動(dòng)值方程1~8關(guān)系可以表示成： 當(dāng)凸輪以連續(xù)速度工作時(shí)，Ω（T）=1，從動(dòng)件的標(biāo)準(zhǔn)的速度Vc（T），加速度Ac（T），和jerk，Jc（T）可以寫(xiě)成： 則γ（T）=T。 Ω（T）的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 對(duì)于一個(gè)給定的凸輪從動(dòng)件系統(tǒng)，如果我們正確的控制輸入速度軌跡，由恒定速度導(dǎo)致的標(biāo)準(zhǔn)速度，加速度，急動(dòng)值的峰值可能減小。例如，為了減小標(biāo)準(zhǔn)速度的峰值，Ω（T）能能夠改變，那么，則Vc在標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間Tpv時(shí)有峰值Vc。那么，從方程6，13我們知道Ω（T）必須滿足下面條件： 為了減小標(biāo)準(zhǔn)加速度的峰值，是，當(dāng)在標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間Tpa時(shí)Ac取峰值。在方程7和14的基礎(chǔ)上，Ω（T）應(yīng)該這樣選： 請(qǐng)注意必須為非零。相似的，如果要求，則Jc在標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間Tpj時(shí)有峰值。那么從方程（8）和（15）知，Ω（T）需要滿足： 當(dāng) 為了避免從動(dòng)件的過(guò)度振動(dòng)，Ω（T）的諧波應(yīng)該越小越好。這里，我們選擇一個(gè)合適的速度軌跡。 由于速度和加速度曲線，方程（6）和（7），要求是連續(xù)的，且急動(dòng)值曲線，方程（9），也需要有限的，那么Ω（T）必須至少是二階可微。 考慮到Ω（T）的連續(xù)性，Ω（T）的斜率在T為0和1是，可能為了0，即Ω（0）=0， Ω（1）=0。 而且，由于標(biāo)準(zhǔn)凸輪旋轉(zhuǎn)角度的邊界限制，γ（0）=0和γ（1）=1，Ω（T）整合必須滿足下列條件： C是連續(xù)的。 在一個(gè)變速凸輪從動(dòng)件系統(tǒng)中，凸輪在時(shí)間周期τ中以角速度ω（t）運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)過(guò)角度為 β（t），我們得到： 由于，那么方程（20）實(shí)際等同于： 這里，我們只考慮Ω（T）≥0的情況，凸輪速度方向不改變。因此選擇Ω（T）來(lái)減小從動(dòng)件峰值的標(biāo)準(zhǔn)是： (a) (I)為了減小標(biāo)準(zhǔn)速度的峰值： (II)為了減小標(biāo)準(zhǔn)加速度的峰值： (III)為了減小標(biāo)準(zhǔn)急動(dòng)值的峰值： (b) Ω（T）至少二階可微 (c) Ω（0）=Ω（1）=0 (d)根據(jù)邊界條件γ（0）=0和γ（1）=1，連續(xù)的c滿足： (e)Ω（T）有盡可能低的諧波 (f) (g)Ω（T）≥0 讓方程（5）—方程（8），在從動(dòng)件的上升期，代表標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)特性。那么，下降期的運(yùn)動(dòng)特性為： 很容易可以發(fā)現(xiàn)，標(biāo)準(zhǔn)速度，加速度，急動(dòng)值在上升期和下降期是分別相等的。所以，我們有以下事實(shí)： 如果同樣的位移曲線用在從動(dòng)件的上升期和下降期，函數(shù)Ω（T）在兩個(gè)階段是相同的。 角速度Ω（T） 考慮到一個(gè)有凸輪提供擺線運(yùn)動(dòng)的凸輪從動(dòng)件系統(tǒng)，并且凸輪輸入Ω（T）是多項(xiàng)式。要在上升（或下降）時(shí)間，用標(biāo)準(zhǔn)（a）和標(biāo)準(zhǔn)（g）來(lái)減小運(yùn)動(dòng)曲線的峰值，我們選擇如下多項(xiàng)式Ω（T），F(xiàn)ig. 1: 圖. 1上升或下降時(shí)期的多項(xiàng)式角速度 圖. 2休止時(shí)間的多項(xiàng)式角速度 變速 定速 圖. 3.擺線運(yùn)動(dòng) 表1擺線運(yùn)動(dòng) 定角速度 變角速度 相差% V的峰值 2.00 1.83 -8.5 A的峰值 6.28 5.97 -4.9 J的峰值 39.48 52.55 33.1 當(dāng) 當(dāng) 當(dāng) 恒定參數(shù)d，e，x，y，Ta和Tb是要確定的。參數(shù)d呈現(xiàn)了函數(shù)Ω（T）的波動(dòng)，根據(jù)準(zhǔn)則（g） -1

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