[发明专利]一种高速稳定凸轮设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及凸轮设计领域，特别涉及一种高速稳定凸轮设计方法。

背景技术

由于凸轮在操作转速，运动精度，结构刚度，生产成本等方面许多优良特性，凸轮组件是在网机、织机中大量使用，是网机、织机重要工作部件，随着生产率的提高，机器的运转速度日益提高，其在工作过程中高速运转，如何保证凸轮组件的高速、稳定运行是凸轮机构设计的重要目标。2012年，王曦等提供了一种变焦凸轮曲线的快速设计优化方法，解决了传统凸轮曲线的升角难以控制的问题；伍良前等提出了一种凸轮型线平滑优化设计方法，利用优化后的型线表加工出振纹较小的凸轮；2014年，朱世林等提出了一种数控磨床凸轮磨削的速度优化控制方法，解决了常用的恒角速度磨削产生的非线性弹性变形和恒线速度磨削的过切或切削不充分现象；闰世民提出了一种数控凸轮铣床铣削速度优化控制方法，每种产品只需制作一次控制参数，导入数控程序中，即可永久使用。

但是，当凸轮高速运行时，凸轮与从动件之间会产生振动，同时摩擦力也增大，并产生高温，缩短了凸轮工作寿命，且在高速运转使用过程中产生严重噪音。现已有的专利对凸轮轮廓曲线进行了优化，并对缝制装置中的凸轮机构进行了改进，采用滚针结构，增加了通风孔，一定程度上减少了振动与摩擦，降低了噪声，这种改进并不适用于网机、织机中的大体量凸轮优化。若在高速运动过程中使用弹性从动件，从动件弹性引起的机械振动迫使从动件实际运动偏离理论运动规律,产生动态运动误差和停歇时的定位误差。这对网机、织机的上勾、下勾定位不利。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种高速稳定凸轮设计方法，可以使高速运动过程中，凸轮驱动系统的振幅最小，从而减小从动件的输出运动与输入运动的动态误差，同时减小附加动载荷，减少系统噪声与磨损，提高使用寿命。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种高速稳定凸轮设计方法，包括如下步骤：

S01：确定凸轮轮廓曲线，具体如下：

S01.1：将凸轮轮廓曲线分为等速段、静止段和正弦加速度段；

S01.2：将正弦加速度段进行分段处理；

S01.3：假设凸轮基圆半径为r₀，从动件升程为h，0为凸轮转角，s为凸轮转角0时的位移，v为凸轮转角θ时的速度，a为凸轮转角0时的加速度，ω为凸轮转角0时的角速度，凸轮轮廓曲线的生成；

S01.4：对凸轮轮廓曲线偏置，重新按照S01.3生成凸轮轮廓曲线；

S02：确定凸轮本体滑槽的位置；

S03：确定凸轮本体内的平稳孔位置和大小。

进一步，所述S01.1具体为将360°内凸轮轮廓曲线分为等速段、静止段和正弦加速度段，等速段的范围为[0°，θ₁]、静止段的范围为[θ₁，θ₂]、正弦加速度段的范围为[θ₂，360°]，其中，θ₁、θ₂为分段点的凸轮转角。

进一步，所述S01.2具体为将正弦加速度段分为4段，第一段的范围为表示周期为T_a的正弦加速度曲线；第二段的范围为表示周期为3T_a的正弦加速度曲线；第三段的范围为表示周期为3T_d的正弦加速度曲线，第四段的范围为表示周期为T_d的正弦加速度曲线，其中θ₂+T_a+T_d＝360°。

进一步，所述S01.3具体为：

[0°，θ₁]的等速段曲线生成方法：

v＝ωr₀，

a＝0；

[θ₁，θ₂]的静止段曲线生成方法：

s＝h，

v＝0，

a＝0；

[θ₂，360°]的正弦加速度段曲线生成方法：

第一段

第二段

第三段

第四段