[发明专利]滚子按余弦规律直动时设计移动凸轮轮廓曲线的解析法

摘要

本发明提供一种滚子按余弦规律直动时设计移动凸轮轮廓曲线的解析法，其步骤包括根据设计任务要求拟定滚子及移动凸轮的基本参数，设定滚子按余弦规律直动时的加速度方程，求解移动凸轮轮廓曲线的形状特征参数、移动凸轮轮廓曲线上升段两余弦曲线连接点的横坐标，分别建立移动凸轮轮廓曲线上升段余弦曲线、水平段直线、下降段余弦曲线的数学方程，将根据上述方程绘制的各段线光滑连接，得到所述移动凸轮的轮廓曲线。本发明解决了手工作图误差较大且费时费力等问题，所得移动凸轮轮廓曲线光滑连续，无运动失真、运动速度突变与刚性冲击现象，振动与噪声小；所述解析法过程直观、计算精度高，为移动凸轮的设计与加工质量提供了可靠保证。

主权项

一种滚子按余弦规律直动时设计移动凸轮轮廓曲线的解析法，所述滚子是按余弦规律作直线往复运动的从动件，所述移动凸轮指与该滚子匹配且作等速移动的凸轮；其特征在于，该解析法形成的移动凸轮轮廓曲线包括上升段余弦曲线EN与NF、水平段直线FFf、下降段余弦曲线FfNf与NfEf，用解析法设计所述移动凸轮轮廓曲线的具体步骤如下：1)根据设计任务要求拟定所述滚子及移动凸轮的基本参数：滚子半径r、滚子升程h，等速移动凸轮的速度V、与滚子升程h对应的移动凸轮的位移L1，与水平段直线FFf对应的移动凸轮的位移L2；2)以所述滚子的圆心的起始上升点为原点O、与凸轮移动方向相反的方向为x方向、与凸轮移动方向垂直且向上的方向为y方向建立坐标系，由移动凸轮机构的使用要求设定滚子按余弦规律直动时的加速度方程：a(x)=H(πVL1)2cos(πxL1)]]>其中，H为决定移动凸轮轮廓曲线的形状的特征参数，a(x)为滚子作直线往复运动时的加速度；3)根据设定的滚子直动加速度余弦规律，按照滚子的运动速度无突变、移动凸轮轮廓曲线光滑连续且不存在尖点及运动失真的原则，联立方程(1)与(2)：2xN-L1πHsin(πxNL1)=r+2H[1+cos(πxNL1)]-hL1---(1)1+L12[πHsin(πxNL1)]2=(r2xN-L1)2---(2)]]>得到决定移动凸轮轮廓曲线的形状的特征参数H、移动凸轮轮廓曲线的上升段余弦曲线EN与NF的连接点的横坐标xN；4)分别建立移动凸轮轮廓曲线的上升段余弦曲线、水平段直线、下降段余弦曲线的数学方程式：①建立移动凸轮轮廓曲线的上升段余弦曲线EN，其数学方程为：xEN=x+r1+[L1πHsin(πxL1)]2yEN=H[1-cos(πxL1)]-r1+[πHL1sin(πxL1)]20≤x≤(L1-xN)---(3)]]>②建立移动凸轮轮廓曲线的上升段余弦曲线NF，其数学方程为：xNF=L1-xyNF=h-r-H[1-cos(πxL1)]0≤x≤(L1-xN)---(4)]]>③建立移动凸轮轮廓曲线的水平段直线FFf，其数学方程为：yFFf=h-r---(5)]]>④建立移动凸轮轮廓曲线的下降段余弦曲线FfNf，其数学方程为：xFfNf=L1+L2-xyFfNf=h-r-H[1-cos(πxL1)]0≤x≤(L1-xN)---(6)]]>⑤建立移动凸轮轮廓曲线的下降段余弦曲线NfEf，其数学方程为：xNfEf=2L1+L2-x-r1+[L1πHsin(πxL1)]2yNfEf=H[1-cos(πxL1)]-r1+[πHL1sin(πxL1)]20≤x≤(L1-xN)---(7)]]>5)将根据上述数学方程绘制的上升段余弦曲线EN与NF、水平段直线FFf、下降段余弦曲线FfNf与NfEf光滑连接起来，得到滚子按余弦规律作直线往复运动时移动凸轮的轮廓曲线。