[发明专利]驱动高压射流式声波增雨装置音圈的凸轮及其设计方法

说明书

本发明提供一种用于驱动适用于天河工程的高压射流式声波增雨装置音圈的凸轮及其设计方法，所述凸轮与摇臂系统中的半径为r的摇臂滚柱外切接触，摇臂滚柱中心在刚性连接的摇臂系统中运动形成摇臂滚柱中心的轨迹曲线，所述方法的特征在于，将摇臂滚柱中心的轨迹曲线内展r作为所述凸轮的型线，根据由此得到的所述型线来设计所述凸轮。根据本发明方法求解凸轮型线，相比传统方法，避免了复杂的几何关系，求解方法统一，因有效利用了周围点的信息，有利于提高凸轮连续性和光滑性，从而增强凸轮动态平顺性能。此外，基于此方法进行凸轮型线设计，可以使被驱动的音圈获得短时间开启及短时间关闭的优异动态性能，从而使得高压射流空气产生强间断，激发强声波，增强声波增雨效果。

技术领域

本发明涉及一种用于驱动高压射流式声波增雨装置机械配气系统音圈的凸轮及其设计方法，特别地，涉及一种用于天河工程的声波增雨装置音圈系统的凸轮，及其基于曲线内展处理的设计方法。

背景技术

大气水汽通量场中不仅存在通量强度相对周围区域更高的局部性条带结构，而且整个水汽通量场中都存在着通量相对较高的水汽输送网络结构，形成了全球及区域水汽输送的主干通道。天河概念的提出有利于我们认识大气中的水汽输运规律，对研究地球水循环长期演化规律的统计特征及其与地表水循环过程的相互作用机制具有重要的价值。目前，天河概念促发了以“空-地”一体的水资源开发、配置、利用为核心思想的“天河工程”科学构想。本发明涉及的高压射流式声波增雨装置是一种新型的人工影响天气技术为手段，其关键部件是运动的音圈，音圈的往复运动能使得高压气体产生间断，从而发射强声波。音圈的往复运动需要凸轮驱动。作为天河工程高压射流式声波增雨装置机械配气机构核心部件之一，凸轮的特性影响着配气机构(音圈)的工作特性。一方面，不同的凸轮型线对应着不同的进排气(声发射)特性，而不同的配气机构应用场景要求不同的进气特性，也就要求不同的凸轮型线；另一方面，不同的凸轮型线又有着不同的运动学和动力学特性，在其他诸如振动冲击等特性方面影响配气机构的运行，这既与凸轮本身的特性有关，例如表面连续性、高阶光滑性，也与凸轮的装配位置有关系,装配位置设计的恰当，则有可能会使得同样的进气特性对应着不同的凸轮型线，进而会有不同的动力学特性。传统凸轮设计方法基本思路是通过寻找凸轮和滚柱的接触点，然后利用两者在接触点相切的关系进行求解的。但是传统凸轮设计方法需要考虑复杂的几何关系，甚至需要分情形进行计算，计算过程复杂，计算精度较低，不利于参数分析，优化设计。因此需要提出一种不同的凸轮设计方法以及由该设计方法设计制造的凸轮，与传统方法相比，新的方法能够更加适合用于参数分析等优化设计过程。

发明内容

本发明是基于上述问题和需要而提出的，目的在于提出一种不同的凸轮设计方法：曲线内展法，该方法计算过程完全基于代数思想，计算过程简单，运算量少，与传统方法相比，更加适合用于参数分析等优化设计过程。

本发明的另一目的在于提供一种凸轮，其是根据所述曲线内展法所得到的凸轮型线设计制造的。

根据本发明的一个方案，提供一种用于天河工程高压射流式声波增雨装置机械配气系统的凸轮设计方法，所述凸轮与摇臂系统中的半径为r的摇臂滚柱外切接触，摇臂滚柱中心在刚性连接的摇臂系统中运动形成摇臂滚柱中心的轨迹曲线，所述方法的特征在于，将摇臂滚柱中心的轨迹曲线内展r作为所述凸轮的型线，根据由此得到的所述型线来设计所述凸轮。

根据本发明的凸轮设计方法，优选地，通过所述摇臂系统中的摇臂旋转中心、摇臂滚柱中心和摇臂弧面中心这三个点的刚性位置关系以及所述摇臂弧面中心关于曲轴角的位置关系，求得所述摇臂滚柱中心的轨迹曲线。

根据本发明的又一个方案，提供一种用于驱动天河工程高压射流式声波增雨装置音圈的凸轮，其是根据上述发明的凸轮设计方法设计制造的。

本发明技术效果：