基于凸轮机构的新能源车转向与传动装置设计

根据中国大学生工程实践与创新能力大赛工程基础赛道命题要求,针对新能源车行驶的复杂轨迹,设计了一种基于凸轮的转向机构方案。该机构由凸轮与配套的传动机构组成,通过将给定轨迹离散为若干点,根据轨迹总长度确定传动比,由此在极坐标系下采用数值算法建立凸轮上各点极径、极角与轨迹点集的函数关系,得到了凸轮廓线。对设计结果进行了软件仿真与实物验证,结果表明:该转向及传动机构的设计是合理、高效的。

轮廓铣削侧面粗糙度理论建模与验证

轮廓铣削侧面粗糙度是评价轮廓铣削加工质量的重要指标,为获得能反映轮廓铣削侧面粗糙度的理论模型,提出一种考虑轮廓曲率半径的三轴铣削侧面粗糙度理论模型。针对轮廓包含的基础图形分类,分析刀具运动轨迹与加工表面形貌的几何关系,分别建立考虑轮廓曲率半径的直线铣削、凸弧铣削和凹弧铣削的侧面粗糙度理论模型。以四刃平底立铣刀为铣削刀具,在不同曲率半径和刀具半径下进行轮廓铣削试验,验证构建的粗糙度理论模型。结果表明,构建的直线、凸弧和凹弧的侧面粗糙度理论模型的预测效果与实际测量值具有相同的趋势,且预测精度较高,证明了所建立的铣削侧面粗糙度理论模型的有效性,该研究充实了粗糙度建模的理论研究。

对心滚子移动从动件盘形凸轮机构的接触应力

当工作载荷较大时,凸轮表面和从动件端部的接触疲劳破坏就成为凸轮机构失效的主要形式之一。但在有关凸轮的教科书中,对接触应力的计算过程论述较少。本文详细分析了对心滚子移动从动件盘形凸轮机构接触应力的计算方法,并给出具体计算例题。

摆动从动件圆锥凸轮理论轮廓展开线曲率半径研究

通过分析常用的摆动从动件圆锥凸轮轮廓线曲率半径的设计误差,引入圆锥凸轮从动件运动轨迹的空间坐标表达式,利用偏离角的概念,建立无误差且便于对圆锥凸轮进行分析、设计和作图的3D理论轮廓展开线极坐标参数方程;推导得出基于从动件运动规律及凸轮基准极径的展开线曲率半径解析表达式,并由此建立最小允许的圆锥凸轮基准极径值关于许用曲率半径值的函数关系式;通过实例分析,绘制展开线上曲率半径的最小值随圆锥凸轮基准极径变化的关系曲线,从而确定圆锥凸轮的基本参数;与现有摆动从动件圆锥凸轮设计方法的比较印证了该方法的有效性,具有极大的理论价值。

摆动平底从动件凸轮廓线曲率半径计算的新方法

摆动平底从动件凸轮机构经高副低代后 ,得到等效的导杆机构。利用三心定理及弗列登斯坦定理对等效的导杆机构进行运动分析后 ,可以得到确定凸轮廓线曲率半径的图解法。本文在图解法的基础上应用矢量运算法则推导出了摆动平底从动件凸轮廓线曲率半径的计算公式 ,分析了机构的主要尺寸及从动件的运动参数对曲率半径的影响 。

凹面轮廓凸轮轴成形磨削工艺研究

分析带有凹面轮廓的凸轮轴(简称凹面凸轮轴)数控磨削加工难点,提出采用大砂轮与小砂轮复合数控成形磨削凹面凸轮轴新工艺。给出了小砂轮半径的计算公式,通过计算凹面轮廓的最小曲率半径,对比判断是否需要切换砂轮。详细分析了大砂轮与小砂轮复合数控成形磨削凹面凸轮轴新工艺过程,并在CNC8325B全数控凸轮轴超高速复合磨床上进行了高速磨削加工实验,实验结果表明,该工艺方法可以实现凹面凸轮轴轮廓的磨削成形加工,满足了加工精度要求。

恒流量往复泵中凸轮廓线曲率半径分析

凸轮廓线的曲率半径直接决定了凸轮的加工与制造 ,也决定了柱塞运动规律的准确性和恒流量往复泵动力端的可靠性。文章主要对恒流量往复泵中凸轮理论廓线与实际廓线的曲率半径进行了分析 ,为恒流量往复泵中特殊廓线凸轮的设计、制造奠定了理论基础。通过分析可知 ,理论廓线曲率半径 ρ、实际廓线曲率半径 ρC 和滚子半径r满足这样条件 :ρ >ρC≥r >0。

确定盘形凸轮曲率半径的相对加速度法及其应用

提出了一种确定盘形凸轮曲率半径的新方法。该方法基于在世界坐标系中,质点沿空间曲线运动时,其速度,法向(向心)加速度和空间曲线曲率半径之间的关系,利用凸轮与从动件的相对速度和相对加速度来确定凸轮的曲率半径。应用从动件和支承绕凸轮轴线反转的模型,将凸轮与从动件的相对速度和相对加速度转变成绝对速度和绝对加速度,凸轮的曲率半径或理论曲率半径转变为凸轮与从动件接触线或者滚子轴线轨迹的曲率半径;利用复数向量结合从动件坐标系中的分量表达位移,速度和加速度,导出了4种常用凸轮机构的凸轮曲率半径解析表达式。该方法推导凸轮曲率半径解析表达式过程简单,意义明确,适用范围较广。

平面凸轮廓线曲率半径的插值求法

对于平面凸轮机构的运动分析可以用高副低代的方法将其转化成平面连杆机构来进行,而高副低代后关键的问题是如何在书籍平面凸轮廓线的基础上求解凸轮的曲率半径。另外,在平面凸轮机构的综合中,一般也要验算凸轮轮廓曲线的曲率半径。本文详细介绍了如何用斯梯林插值公式求解凸轮廓线为等间隔离散点的平面凸轮曲率半径方法,并给出了一个例子加以验证。

设计直动从动件盘形凸轮的新方法

提出了一种利用凸轮与从动件相对运动设计凸轮的新方法 (简称相对运动法 ) .该方法利用凸轮与从动件的相对速度确定盘形凸轮的压力角和轮廓 ,相对加速度确定凸轮曲率半径 .基于从动件和支承绕凸轮轴线反转的模型 ,将从动件滚子轴线对凸轮的相对速度和相对加速度转变为绝对速度和绝对加速度 ,应用矢量法和从动件坐标系中的分量表达法 ,导出了滚子摆杆盘形凸轮机构的凸轮压力角 ,轮廓线方程和曲率半径的解析表达式 ,并通过 CAD方法给出了设计实例 .

凸轮磨削力变化规律研究

为了减小凸轮的轮廓误差,以便高效、高精度地提高凸轮的轮廓廓形精度,分析了凸轮轮廓的廓形特点;基于平面磨削的理论知识,根据凸轮轮廓的特征,研究了凸轮磨削力和凸轮曲率半径的关系,进而得到磨削力随着凸轮升程变化的规律,建立了凸轮磨削力和发动机升程之间的数学模型;以直动平底从动件盘形凸轮为例,通过MATLAB软件仿真验证了所建立凸轮磨削力模型的正确性,并将研究结果和实际磨削加工测得的数据进行了对比,得到凸轮磨削力的变化趋势与计算模型的变化趋势相一致,为凸轮的X-C联动磨削加工过程控制研究提供了理论依据和新思路。

直动从动件盘形凸轮廓线曲率半径的确定

直动从动件盘形凸轮机构的基本尺寸确定后 ,根据从动件的运动情况 (位移、速度、加速度 ) ,在画出其轮廓线之前 ,可以采用图解法较方便地确定出凸轮廓线的曲率半径 。

三次样条插值在平面凸轮廓线曲率半径求解中的应用

对于平面凸轮机构的运动分析可以用高副低代的方法将其转化成平面连杆机构来进行,而高副低代后关键的问题是如何在已知平面凸轮廓线的基础上求解凸轮的曲率半径。另外,在平面凸轮机构的综合中,一般也要验算凸轮轮廓曲线的曲率半径。本文详细介绍了如何用三次样条插值法求解凸轮廓线为离散点的平面凸轮曲率半径方法,并给出了一个例子加以验证。

摆动从动件凸轮廓线曲率半径的确定

摆动从动件盘形凸轮机构基本尺寸确定后 ,根据从动件的运动规律 ,在作出其廓线之前 ,采用图解法可方便地确定出凸轮廓线的曲率半径 。

圆锥滚子蜗杆凸轮机构的工作轮廓设计

介绍了圆锥滚子蜗杆凸轮机构的轮廓曲面方程的建立、压力角和啮合曲面法曲率的计算过程．

确定凸轮廓线曲率半径的数值微分法

应用数值微分法计算凸轮廓线坐标的一、二阶导数,代入微积分学中曲率半径公式,即得凸轮廓线的曲率半径。用两次计算曲率半径值的办法给出了计算误差的估计式。计算表明该方法在计算精度上足以满足工程上的需要,并能避免烦琐的公式推导。当凸轮廓线由离散值给出时,各种解析法不便应用,采用本法更有其独特的优点。该方法不但适用于推杆为直动、摆动、平底等各种情形,且便于编制各种情况下统一的计算程序。

摆动凸轮廓线曲率半径计算的CAD动画方法

通过瞬心法进行高副低代,得到了摆动从动件凸轮机构的等效四杆机构;在此基础上,论述了凸轮廓线曲率半径图解法的原理,给出了它们之间的几何运动关系。进一步讨论了采用CAD动画的方法,高速高精度地计算凸轮廓线曲率半径的过程。

基于高副低代方法的平面凸轮设计

基于高副低代原理 ,将平面凸轮机构代换为平面连杆机构 ,运用圆向量函数建立代换机构的位移、速度、加速度矢量方程式 ,通过计算虚拟连杆的杆长和方向 ,求得凸轮实际廓线、曲率半径和压力角的表达式 ,并给出用圆形刀具加工凸轮时刀具中心的轨迹方程。运用该方法详细分析了滚子直动和滚子摆动从动件盘形凸轮机构中的凸轮设计问题 ,并对平面凸轮进行了设计 ,结果表明 。

剑杆织机打纬共轭凸轮仿真设计与验证

针对打纬共轭凸轮的设计难度及复杂性,通过综合运用数值计算、程序开发、几何建模和机构仿真来保证其设计精度。根据剑杆织机共轭凸轮打纬工艺要求,在MATLAB环境下构建了一种改良梯形筘座加速运动规律,并将其应用于主、副凸轮理论廓线设计。计算确定了合理的凸轮压力角和滚子半径,分析结果表明,凸轮与滚子从动件之间具有良好的传力特性。利用数据接口转化理论廓线点坐标,建立了基于Solid Works平台的打纬共轭凸轮仿真模型,并通过Motion模块运动学仿真分析,验证了设计过程的正确性与可靠性。文中研究为同类凸轮机构的设计开发提供了有力参考。

基于迭代学习控制的混合误差轮廓控制

针对永磁直线同步电动机直接驱动XY平台系统中存在不确定扰动的问题,单轴上设计了基于干扰观测器的迭代学习控制器.迭代学习控制器可以抑制重复扰动,干扰观测器可以消除非重复扰动的影响,两者结合起来可增强系统对重复和非重复扰动的抑制能力.由于轮廓误差计算模型要求跟踪误差远小于期望轮廓曲率半径,所以设计了混合误差轮廓控制器,跟踪误差较大时只控制各轴位置,跟踪误差足够小时进行轮廓控制.仿真结果表明,该控制方法使直接驱动XY平台具有较强的鲁棒性和较高的轮廓精度.