滚子推杆等加速度直动时移动凸轮廓线的求解方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种凸轮廓线的求解方法，具体涉及一种滚子推杆作等加速度直动时 移动凸轮廓线的求解方法，属于凸轮机构设计技术领域。
【背景技术】
[0002] 凸轮是能控制从动件运动规律的具有曲线轮廓的构件，含有凸轮的机构称为凸轮 机构。凸轮机构结构简单紧凑、占据空间小、工作可靠，对于几乎任意要求的从动件的运动 规律，都可以设计出凸轮廓线来实现。因此，凸轮机构已经成为各种机械，特别是自动机械 和自动控制装置中的一种常用机构，尤其在高速、高精度传动与分度机构及引导机构中，具 有无可替代的优越性。凸轮的廓线和从动件一起实现运动形式的转换，凸轮廓线的设计和 制造方法的研究对于现代制造业具有重要的意义。
[0003] 凸轮按形状分，有盘形凸轮、移动凸轮、圆柱凸轮三种，盘形凸轮是凸轮的最基本 型式，教科书及有关手册里叙述的最多，应用领域也最为广泛。移动凸轮是盘形凸轮的一个 特例，它可以看作转动中心在无穷远处的盘形凸轮，移动凸轮在靠模车削机构、录音机卷带 机构等机构中都有应用。
[0004] 移动凸轮机构研发的关键是移动凸轮廓线的设计，移动凸轮廓线的形状决定着与 之匹配的从动件的性能，然而，国内近二十年来的有关机械设计手册或书籍中很少涉及移 动凸轮廓线设计方面的内容。针对滚子推杆（从动件）作等加速度往复直线运动时移动凸 轮廓线的求解，迄今国内外尚未出现直接的分析指导方法。工程技术人员在设计该类移动 凸轮廓线时，往往是借鉴并套用盘形凸轮的有关公式，设计过程有赖于经验，而且往往不能 同时兼顾凸轮机构的冲击、凸轮廓线光滑连续与运动失真等问题。
【发明内容】
[0005] 为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种求解过程直观、易于掌握的滚子推 杆作等加速度往复直动时移动凸轮廓线的求解方法，以解决目前该类移动凸轮机构设计中 凸轮廓线的求解缺乏参考方法或者凭经验求解而带来的困难及设计不合理等问题。
[0006] 本发明的目的通过以下技术方案来实现：
[0007] -种滚子推杆等加速度直动时移动凸轮廓线的求解方法，所述移动凸轮指的是与 其匹配的滚子推杆作等加速度直动时的凸轮，移动凸轮的升程可以用滚子推杆的升程来表 述，滚子推杆的位移函数定义为当凸轮平移x时，滚子推杆从初始位置上升了位移y，即移 动凸轮廓线可以表述成凸轮位移x的函数；该求解方法形成的移动凸轮廓线包括上升段抛 物线EN与NF、水平段直线FFf、下降段抛物线FfNf与NfEf，所述移动凸轮廓线的具体求解步 骤如下：
[0008] 1)根据设计工况要求拟定：滚子推杆的升程H、滚子推杆作等加速度直动时的加 速度a、凸轮的移动速度V、与滚子推杆的升程H对应的凸轮位移Q，与水平段直线FFf对应 的凸轮位移L2;
[0009] 2)按照滚子推杆的运动速度无突变、凸轮廓线光滑连续且不存在尖点或失真的原 贝1J，联立方程⑴与⑵：
[0010]
[0011] 得到滚子推杆的滚子半径r、凸轮廓线上升段抛物线EN与NF的连接点的横坐标 xN；
[0012] 3)分别建立凸轮廓线的上升段抛物线、水平段直线、下降段抛物线的数学方程 式：
[0013] ①建立凸轮廓线的上升段抛物线EN，其数学方程为：
[0014]
[0015] ②建立凸轮廓线的上升段抛物线NF，其数学方程为：
[0016；
[0017] ③建立凸轮廓线的水平段直线FFf，其数学方程为：
[0018] yFF,(5)
[0019] ④建立下降段抛物线FfNf与NfEf对应的数学方程：
[0020] FfNf是将抛物线NF沿FFf的中心线镜像后得到的抛物线，NfEf是将抛物线EN沿 FFf的中心线镜像后得到的抛物线；
[0021] 4)连接上升段抛物线EN与NF、水平段直线FFf、下降段抛物线FfNf与NfEf，得到滚 子推杆作等加速度直动（直线往复运动）时的移动凸轮廓线。
[0022] 本发明具有如下有益效果：
[0023] (1)所提供的移动凸轮廓线求解方法简单通用，可操作性好，易于掌握。只要 按照所述步骤设计出移动凸轮的轮廓曲线，滚子推杆（从动件）就能实现预定的运动规 律一等加速度往复直线运动。
[0024] (2)所得到的移动凸轮轮廓曲线光滑连续，不会出现尖点或运动失真现象。在滚子 推杆作等加速度往复直线运动时，避免了推杆运动速度的突然变化，消除了凸轮机构的刚 性冲击，减轻了传动件的振动，能够有效地降低噪声，从而延长凸轮机构的寿命。
[0025] (3)求出的凸轮廓线，便于用数控机床加工，确保加工出精度满足要求、质量稳定 的凸轮，生产效率大大提高。
【附图说明】
[0026] 图1是本发明滚子推杆等加速度直动时移动凸轮廓线的求解方法实施例的流程 图；
[0027]图2为本发明所述求解方法形成的移动凸轮廓线及与其匹配的滚子推杆作等加 速度往复直线运动时的滚子中心轨迹之间的关系示意图；
[0028] 图3为本发明滚子推杆等加速度直动时移动凸轮廓线的求解方法形成的移动凸 轮外形结构示意图。
[0029] 图中：EN与NF为上升段抛物线、FFf为水平段直线、FfNf与NfEf为下降段抛物线， RP表示滚子，r为滚子半径，H为滚子推杆的升程、Q为与滚子推杆的升程H对应的凸轮位 移，1^为与水平段直线FFf对应的凸轮位移，ENFFfNfEf为移动凸轮的轮廓曲线，OMTTfMf0f为 滚子沿着凸轮廓线作往复直线运动时的滚子中心轨迹。
【具体实施方式】
[0030] 下面结合附图，详细描述本发明移动凸轮廓线求解方法的实施过程。
[0031] 1)启动系统；
[0032] 2)根据设计工况或生产现场实际要求，拟定滚子推杆的升程H、滚子推杆作等加 速度直动时的加速度a、凸轮的移动速度V、与滚子推杆的升程H对应的凸轮位移Q，与水平 段直线FFf对应的凸轮位移L2;
[0033] 3)兼顾移动凸轮廓线光滑连续且不存在尖点或失真现象，同时考虑滚子推杆的运 动速度