精密测量的凸轮机构从动件运动分析软件开发应用分析

2013-08-15唐晓

河南科技 2013年10期

唐晓

(桂林机床股份有限公司，广西桂林 541002)

从动件是机构中除了主动件以外随着主动件运动的其余可动构件。在一个机构中，凡是能够推动其他机件者，称为原动件(Driver);凡是被其他机件影响而运动者，称为从动件(Follower)。有时候我们可以直接观察互相连接之机件，当发生运动时，其主动者则为原动件，后动者则谓之从动件。从动件主要分为尖底从动件、滚子从动件、平底从动件三个型式。

1 介绍凸轮机构

凸轮机构是由凸轮、从动件和机架三个基本构件组成的高副机构。凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件，一般为主动件，作等速回转运动或往复直线运动。与凸轮轮廓接触，并传递动力和实现预定的运动规律的构件，一般做往复直线运动或摆动，称为从动件。

由凸轮的回转运动或往复运动推动从动件作规定往复移动或摆动。凸轮具有曲线轮廓或凹槽，有盘形凸轮、圆柱凸轮和移动凸轮等，其中圆柱凸轮的凹槽曲线是空间曲线，因而属于空间凸轮。从动件与凸轮作点接触或线接触，有滚子从动件、平底从动件和尖端从动件等。尖端从动件能与任意复杂的凸轮轮廓保持接触，可实现任意运动，但尖端容易磨损，适用于传力较小的低速机构中。为了使从动件与凸轮始终保持接触，可采用弹簧或施加重力。具有凹槽的凸轮可使从动件传递确定的运动，为确动凸轮的一种。一般情况下凸轮是主动的，但也有从动或固定的凸轮。多数凸轮是单自由度的，但也有双自由度的劈锥凸轮。凸轮机构结构紧凑，最适用于要求从动件作间歇运动的场合。它与液压和气动的类似机构比较，运动可靠，因此在自动机床、内燃机、印刷机和纺织机中得到广泛应用。但凸轮机构易磨损，有噪声，高速凸轮的设计比较复杂，制造要求较高。总的来说，凸轮机构的优点是结构简单、紧凑、设计方便，可实现从动件任意预期运动，因此在机床、纺织机械、轻工机械、印刷机械、机电一体化装配中大量应用。

2 运动规律分析

凸轮机构从动件的运动规律比较复杂，有很多个不同的运动形式组成。如推杆式运动规律：推杆在推程或回程时，其位移S、速度v和加速度a随时间t的变化规律。运动规律大致分为以下几类：多项式运动规律：1.等速运动运动规律;2.等加等减速(二次多项式)运动规律;3.五次多项式运动规律。三角函数运动规律：1.余弦加速度(简谐)运动规律;2.正弦加速度(摆线)运动规律。

3 人工分析与软件分析的对比

传统的分析方式，主要靠的是人工来进行，工具辅助。对从动件的运动规律进行分析，是一个十分庞大的工程，首先要统计数据，而数据本身就十分庞大，要想完全准确的对其进行统计，是很难做到的;再就是数据的处理了，要想使用数据，就要对其进行相关的处理，这样可以排除一些多余数据，增加数据的准确度;之后是建立数学模型，这里的模型就是指通过数学公式，把从动件的运动规律表示出来，再绘制成图形，这样人们就可以直接的观察从动件的运动规律了;最后才是对数据的使用，这个过程包括了代值、计算和对比，数据本身很多，一个个的代入到公式当中，工作量就十分大，也会消耗大量的时间。

传统的分析方式，需要消耗大量的人力，而且还需要大量的时间，却无法保证分析的结构完全准确。这种方式在消耗人力的同时，还提高了分析的成本，且无法提供较高的工作效率。而采用计算机技术，设计一个分析从动件运动规律的软件，投入的成本将比传统的方式少很多。而且，设计出来的软件，可以在以后的工作当中重复的使用，避免了人力分析的很多弊端。通过计算机软件对运动规律进行分析，按照预先写入的计算过程，对输入的数据进行相关的处理，不会像人工分析那样出现不必要的错误;而且计算机运算的速度是人的很多倍，所以用它对数据进行处理，时间就会缩短很多。

总的来说，通过计算机软件对从动件的运动进行分析，比其它的方式要好很多。