2009届 机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文）
第二章 平行分度凸轮机构的载荷计算
凸轮机构的工作条件分为三类：低速轻载、中速中载、高速重载或靠模凸轮，不同的工作条件需要选用不同的材料，而不同的材料所能承受的压力、冲击载荷是不一样的，所以在设计平行分度凸轮机构时，要先选好平行分度凸轮机构的运动规律。不同的运动规律根据实际情况而定，常用的运动规律有：等速、等加速、等减速、余弦加速度、正弦加速度、改进正弦加速度、改进梯形加速度等。本文以从动件作改进正弦加速度规律运动为研究对象。
2.1 转盘的运动规律计算
改进正弦加速运动规律在工程上应用得较为广泛，为了设计的广泛应用性，在此选取改进正弦加速运动规律，凸轮转速为n=100转/分,合n=
10?弧度/s，凸轮在工作的一个周期内保持匀速转3动，转盘在前半周期内按照改进的正弦加速度规律运动，在后半周期内停歇，以便工作台的动作，如此循环往复以达到凸轮机构的实际工况要求。
在一个周期内研究凸轮的运动规律，即分度期时间为
tf?停歇期时间为
??0.3s （2-1）
10?/3??0.3s （2-2）
10?/310??其中：凸轮角速度为?1?，转盘分度期转位角?f?，凸轮转角θ=?1·t, ?i为转盘
td?32角位移，?2为转盘角速度，ε为转盘角加速度，计算如下：
转盘分度期角位移：
?i?1[?1t?sin(4?1t)] t∈[0，1?tf) （2-3） 4??48?f?i??i??f?9??4?1t??172??t?sin??1?? t∈[?tf，8?tf) （2-4） ?84???4?33???1t?1? t∈[7?tf，tf] （2-5） 4sin?4?1t????4??8?f?f转盘角速度：
?2?1) （2-6） ???cos4?t?? t∈[0，???tf111?4???8?2??2??f???4?1t??17??3?cos11???? t∈[?tf，8?tf) （2-7） ?84???3???3?1??1cos?4?1t??? t∈[7?tf，tf] （2-8） ??4??8?f转盘角加速度：
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贺国军:基于LS-DYNA的平行分度凸轮机构的应力分析
???f4???4?12sin?4?1t? t∈[0，1?tf) （2-9）
8???????4?t????4?12sin??1?? t∈[1?tf，7?tf) （2-10）
884???3???3?f?f4???4?12sin?4?1t? t∈[7?tf，tf] （2-11）
8ANSYS/LS-DYNA前处理器模块中的函数编辑器提供了强大的计算功能，可实现各种复杂函数、矩阵的计算并输出数组、数据和线形图，利用函数编辑器对凸轮的角速度、角加速度进行计算并绘制曲线如图2-1、图2-2：
图2-1 转盘角速度 第 4 页 共 40 页
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图2-2 转盘角加速度 2.2 主、从动件的负载转矩计算 凸轮和转盘在转动过程中，分别受驱动转矩和阻力转矩，由于转盘的运动规律的复杂性和不规
则性，使得驱动转矩随着时间的变化而不断变化，这对凸轮的性能有较高的要求。根据凸轮和转盘所受驱动转矩和阻力矩公式计算：
转盘阻力矩取 M2?200N?m 凸轮的驱动转矩为
Md1速度，在以上已计算。
J2??M2??2???1 （2-12）
式（2-12）中，J2为转盘的转动惯量，?为转盘的角加速度，?2为转盘角速度，?1为凸轮角采用函数编辑器来运算并绘制凸轮的驱动转矩，如图2-3：
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贺国军:基于LS-DYNA的平行分度凸轮机构的应力分析
图2-3 凸轮驱动转矩 根据以上计算结果，创建四个数组：时间数组(time）,主转速数组(zzhuansu)，主转矩数组(zzhuanju)，阻力转矩数组(czhuanju)，并将计算结果分别读入此四个数组，以便施加载荷。注意在定义数组时，时间数组要与其他数组的行数列数要保持一致。
转盘的运动规律曲线是由三条分段曲线组成，为了提高曲线插值精度，把每条曲线分成20个时间段，加上起始时间段和终止时间段，共62个时间段，在每个时间段通过函数编辑器计算输出数值，并分别存放在time.txt，zzhuansu.txt，zzhuanju.txt，czhuanju.txt,四个文本文档中，以便ANSYS读取。综上所述，在定义数组时，需要定义四个1列62行数组，按钮
、
Apply后，用同样的方法定义其他三个数组。
、
，添加zzhuansu数组，设置内容如图2-4，
图2-4 定义zzhuansu数组 然后读取数据，在按钮
、
、
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下，读取数据，弹出如图2-5示图，设置如图，用同样的方法读取其他三个数组数据。
不能省略或填写错误，否则将不能读取数据或读取的数据将不正确。
注意，数组与数据源的格式要保持一致，即均为1列62行，（1f12.9）是表示读取数据的格式，
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