NJ电子凸轮功能CAM曲线探究(7)

2018-12-17 10:34

的类速度幅值偏大。为了适当减小类速度幅值,在始、末区段采用与中部区段不同周期的摆线运动规律,构成组合型摆线运动规律。图 2- 23a为用于推程期的组合摆线运动规律线图。其中,运动始、末区段所占的凸轮转角各为1/8,即?1=?2=?/8。

根据运动连续性条件和边界条件,可求得各区段的运动方程式如下:

第一段 摆线运动加速区段:

s?dsd?d2sd?2d3sd?3?4????h???1?sin????????4??4????????4?????h???1?cos????????4????????? (2.28) 式中???0,?/8? 2?4??4?h??sin??????4??2?????3??4??16?h?cos????3???4???????第二段 中间摆线运动区段:

??4????h???9s??sin???????2???4??4?33????????4???ds?h???????1?3cos???d????4?????33???? (2.29) 式中????/8,7?/8? 22??4??ds4?h??sin?????d?2???4??2?33???33???4??ds16?h?cos?????33d?33????4??????第三段 中间摆线运动区段:

?4????h???1s??sin??????4???4??4????????4???ds?h????1?cos?????d????4????????? (2.30) 式中???7?/8,?? 22?4??ds4?h??sin????d?2???4??2??????4??d3s16?3h?cos????d?3???4??3?????组合摆线运动规律的类速度幅值为1.76 h/?,类加速度幅值为5 h/?2,两项值均比普通

摆线运动规律的低,因而适合于高速工况条件下用。用于回程期的组合摆线运动规律线图如图 2- 23所示,其运动方程式的建立方法见2.4节。

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2.3.4. 变形梯形正弦 Trapezoid

从位移、类速度、类加速度、类跃度来看,其曲线是由修正梯形加速度曲线和组合摆线曲线组合而成,二者各占?/2。目前尚未推导出其运动方程式,待以后有机会再添加。 2.3.5. 逆变形梯形正弦Reverse- Trapezoid

从位移、类速度、类加速度、类跃度来看,其曲线是由组合摆线曲线和修正梯形加速度曲线组合而成,二者各占?/2。目前尚未推导出其运动方程式,待以后有机会再添加。

2.4. 回程期运动方程式的建立方法及其通式

从动件的回程和推程是相对而言的。当回程期的运动规律与推程期相同时,它们的运动线图具有对应的特征,但不一定对称相等,主要是由凸轮的回程运动角?’而定。在设计凸轮轮廓时,推程期轮廓和回程期轮廓的设计基准是相同的。今取回程期运动方程式的计算基准与推程期相同,则回程期中的位移s’、类速度(ds/dφ)'、类加速度(d2s/dφ2)'和类跃度(d3s/dφ3)'可分别应用推程期的对应计算公式求得,即:

s'?h?s??'?ds?ds?????d???d????'?d2s?d2s? ?2???2?d???d??'??d3s?d3s??3???3d???d???(2.31)

各式的等号右边项中的参数可直接引用相应的推程运动方程式。引用时,将各方程式中

的参数φ和?用回程期参数φ'和?'取代。其中变量φ'=φ-(?+?s),在回程起始位置上φ'=0若回程期的运动规律是2次项、双谐运动、正等跃动度或组合型运动規律,则各分段的参数?1、?2、h1、h2等,都必须甩回程期对应分段的参数?1'、?2'、h1'、h2'分别取代。

3. 曲线拼接

NJ中Cam表的设计过程实际上就是各种曲线的拼接过程,在拼接时需要注意以下几点: ? 自由曲线只能跟直线、常量、自由曲线组合;

? 具有周期性类加速度规律的曲线(如抛物线、摆线、简谐波、双谐波、逆双谐波、变形等速等)与其它曲线拼接时,其类加速度都必是一个完整的周期,如图 2- 24~图 2- 27所示,可以看到,如此拼接,在衔接点很有可能出现类速度、类加速度、类跃度的突变,出现柔性冲击;

? 3次曲线、5次曲线与其它曲线拼接时,其起点速度取上一段曲线终点速度、终点速度取下一段曲线起点速度,由于边界条件发生了变化,其系数同时改变,运动方程式与单段曲线时不同,故其曲线与单段的三、五次曲线不同。在2.3.1中介绍的拼接变形等速运动曲线属5次曲线的应用特例。

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图 2- 24 摆线与直线拼接设置及位置曲线

图 2- 25 摆线与直线拼接类速度曲线

图 2- 26 摆线与直线拼接类加速度曲线

图 2- 27 摆线与直线拼接类跃度曲线

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3.1. 三次曲线与任意曲线拼接的运动通式:

式(2.8)为3次曲线运动通式,当三次曲线其它曲线进行拼接时,假设曲线为整条曲线中的第n段,令???n??n?1,则其边界条件为:

??0 时,sn?hn?1,dsnd?n?vn?1 ,当?n??n 时,sn?hn,dsnd?n?vn?1,

可以求得式(2.8)各项系数为:

???3?hn?hn?1????n??n?1??vn+1?2vn-1???c2?2?

??n??n?1???n??n?1?(vn?1?vn+1)?2?hn?hn?1????c3?3???n??n?1??c0?hn?1c1?vn?1(2.32)

式中?n-1 为前一段曲线终点凸轮转角值,hn-1为前一段曲线终点位置,vn-1为前一段曲线终点类速度,?n为本段曲线终点凸轮转角,hn为本段曲线终点位置, vn+1为下一段曲线起点类速度。例:设置以下曲线,?n-1=10.0,hn-1=10.0,vn-1=1,?n=20,hn=20,vn+1=4,将以上参数带入式(2.32)得c0=10.0,c1=1.0,c2=-0.3,c3=0.03。

图 2- 28 直线+3次曲线+直线

公式校验:

将Cam表数据导出成csv文件,通过式(2.8)和式(2.32)对3次曲线部分的数据进行校验,其公式为“=10+(A101-10)-0.3*POWER(A101-10,2)+0.03*POWER(A101-10,3)”,导出数据与计算数据完全一致。详情可查看附件中绿色数字部分(C101~C201)。

凸轮表-等速+3次曲线+等速.xlsx

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