[发明专利]摆动从动件圆柱凸轮轮廓线的设计方法

摘要

本发明涉及一种摆动从动件圆柱凸轮轮廓线的设计方法，其特点是，引入摆动从动件位移曲线的3D展开线的坐标表达式；提出偏离角的概念，根据几何关系推导偏离角的表达式，建立便于对摆动从动件圆柱凸轮进行分析、设计和作图的轮廓线方程；根据轮廓展开线的几何关系，推导得出压力角表达式，画出基圆半径R相对最大压力角α的关系曲线，得到不同许用压力角所对应的最小基圆半径；根据已知的表达式S＝f(φ)、l、a、R，编写MATLAB程序，运行后从MATLAB软件中提取曲线的坐标值，经处理将数据粘贴到“PLINE”命令下的AutoCAD软件中，再转入三维CAD软件即可得到轮廓线。该方法求解、设计过程既简洁、直观，又易于掌握，无设计误差，又切实可行。

主权项

1、一种摆动从动件圆柱凸轮轮廓线的设计方法，其特征在于，按以下步骤进行：(1)建立轮廓展开线的曲线方程①引入摆动从动件3D展开线的坐标表达式式中：S为从动件的位移，单位为mm；l为摆杆长度，单位为mm；为圆柱凸轮转角，单位为度；a为摆杆摆动轴到圆柱凸轮旋转轴的距离，单位为mm；②提出偏离角的概念当从动件的位移为S时，对应圆柱凸轮的转角为，由于摆动从动件的轴线偏离圆柱凸轮的轴线，因此实际摆动从动件轴线与圆柱凸轮表面相交的交点会偏离中心线一个角度，称为偏离角δ，设δ沿圆柱凸轮旋转方向偏离中心线时为正，沿圆柱凸轮旋转反方向偏离中心线时为负；当圆柱凸轮转过角度时，从动件轴线与圆柱凸轮表面相交的交点相对圆柱凸轮转角会偏后一个偏离角δ，即该交点相对圆柱凸轮转角的起始点在圆柱凸轮上对应的圆周角为③建立轮廓展开线的曲线方程依据(1)式，将摆动从动件运动曲线所对应的轮廓线按圆柱凸轮的圆周角Y′展开，其(Y′，Z)值为：式中：S为从动件的位移，单位为mm；Y′为圆柱凸轮的圆周角，单位为度，偏离角δ的关系式表示为：δ=arcsin-xR=arcsinl2-S2-aR---(3)]]>式中：R为圆柱凸轮半径，单位为mm；S为从动件的位移，单位为mm；l为摆杆长度，单位为mm；a为摆杆摆动轴到圆柱凸轮旋转轴的距离，单位为mm；将式(3)代入(2)式得轮廓展开线的曲线方程式为：对圆周角Y′按圆柱凸轮的圆周长度比例变换，为便于对摆动从动件圆柱凸轮轮廓线的分析、设计和作图，将展开线方程(4)改写为如下形式：式中：S为从动件的位移，它是圆柱凸轮转角的函数，设其函数表达式(2)求出满足许用压力角的最小基圆半径根据轮廓展开线的几何关系，推导得出压力角表达式：κ=arctan180×f′πR[1+f×f′l2-f2×R2-(l2-f2-a)2]-arcsinfl---(6)]]>由于式(6)中的f是已知的关于的函数，l、a均为常数，当R给定时，即可求出α的最大值；对不同的R，均求出其对应的α极大值，画出R相对α极大值的关系曲线；当许用压力角确定时，即求得对应的基圆半径R，R增加，α的最大值减小，因此根据最大压力角与基圆半径的关系曲线，就得到了不同许用压力角所对应的最小基圆半径；(3)画出圆柱凸轮轮廓线在表达式l、a、R均已知的情况下，根据(5)式编写MATLAB程序，运行MATLAB软件后得(5)式所对应的曲线图形，并从MATLAB软件中提取曲线的x，y值，经处理后将其数据粘贴到AutoCAD软件的“PLINE”命令下，得到圆柱凸轮轮廓展开线，再将其转入三维CAD软件，应用软件的粘贴功能将展开线粘贴到对应半径的圆柱上，即可得到所求的圆柱凸轮轮廓线。