外文翻譯--凸輪速度對凸輪系統(tǒng)影響的實(shí)驗(yàn)研究 中文版
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外 文 翻 譯 原文 1： F F N 文 1： 凸輪速度對凸輪 統(tǒng)影響的實(shí)驗(yàn)研究 凸輪速度對凸輪系統(tǒng)影響的實(shí)驗(yàn)研究 H. S. M. C. 國臺灣臺南 70101號國立成功大學(xué) 機(jī)械工程系 M. H. 國臺灣臺南 71016號永康昆山商業(yè)與技術(shù)學(xué)院 （ 收稿： 1994年 9月 9 日；發(fā)表： 1995年 10 月 26日 ） 摘要： 傳統(tǒng)上，在一個凸輪系統(tǒng)，一旦確定凸輪位移曲線的設(shè)計(jì) ,從動件是以恒定的速度和運(yùn)動特性運(yùn)動的。從運(yùn)動學(xué)角度看，通過改變輸入速度是一個改善從動件運(yùn)動特征的可行方法。本文中，我們說明如何找到一個多項(xiàng)式的速度軌跡來減少運(yùn)動特性的峰值。此外，通過約束和系統(tǒng)設(shè)計(jì)程序產(chǎn)生一個適當(dāng)?shù)耐馆喗撬俣溶壽E的方法正在開發(fā)。設(shè)計(jì)實(shí)例說明了這個程序 能 為變速凸輪系統(tǒng)的速度得到適當(dāng)?shù)乃俣溶壽E。此外，一個帶有伺服控制器 的 實(shí)驗(yàn)裝置正在開發(fā) 用 來研究這種 方法的可行性。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，結(jié)果是非常接近那些理論。 術(shù)語 A, c, d, e, n, x, J, 的時間 T, V, β β 1β 2β 3β 4γ 的角度 θ τ τ 1τ 2τ 3τ 4ω ω ω ω’ ω’’ Ω Ω’ Ω’’ 引言 在一個凸輪系統(tǒng) 中， 慣性力所產(chǎn)生的負(fù)載是容易變形和 產(chǎn)生 振動 的。而且急動所產(chǎn)生的負(fù)載也 可能造成振動，這些都會影響凸輪 的工作 。因此，設(shè)計(jì)的運(yùn)動曲線 來 盡量減少動態(tài)加載 對 高速凸輪機(jī)構(gòu) 很 重要。 眾所周知，速度和加速度曲線 需要 是 連續(xù) 的 且 有較小的峰值。此外， 急動 曲線應(yīng)該是有限 性 的。 在設(shè)計(jì)一個凸輪機(jī)構(gòu)是凸輪速度往往被假定是不變的。 然而， 從動件的 運(yùn)動特 性 是 隨 凸輪速度變化 而變化的。想要達(dá)到理想的運(yùn)動狀態(tài)是一個合成有較好動態(tài)特性的新曲線的應(yīng)用。 在本文中，我們提出一個通過改變轉(zhuǎn)速 的方法 。 在凸輪系統(tǒng)設(shè)計(jì)中用變速的觀念很少在文獻(xiàn)中有研究。 羅特巴特 [ 1 ]設(shè)計(jì)了一個 變速 凸輪機(jī)構(gòu) ， 在其中 凸輪的輸入是輸出一 個急回機(jī)構(gòu) 。 特薩和馬太福音 [ 2 ]通過考慮變速凸輪的案例導(dǎo)出了從動件的運(yùn)動方程 。 選擇消除從動件不連續(xù)運(yùn) 動特性的適當(dāng)角度是 人設(shè)計(jì)的 [ 3 ]。從運(yùn)動學(xué)角度講，這項(xiàng)工作的任務(wù)是找到減少從動件運(yùn)動峰值的凸輪速度。 此外，通過約束和系統(tǒng)設(shè)計(jì)程序產(chǎn)生一個適當(dāng)?shù)耐馆喗撬俣溶壽E的方法正在開發(fā)。 設(shè)計(jì)實(shí)例說明，對于一個給定的從動系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)適合的角速度。 一個 實(shí)驗(yàn) 凸輪 系統(tǒng)是建立在其中一個伺服電機(jī)控制生成所需的速度軌跡 來進(jìn)行 性能評估 上的 。 運(yùn)動方程 對于一個凸輪系統(tǒng)，從動件的位移 s（ t）是凸輪旋轉(zhuǎn)角度θ（ t）的應(yīng)變量。在算術(shù)上，他們可以這樣表達(dá)： 旋轉(zhuǎn)角度θ（ t）在 動件的速度 v（ t）是： f’（θ） =） /且加速度 ω（ t） =且對應(yīng)的從動件加速度 a（ t）和 j（ t）是： 方程 1~4 呈現(xiàn)了凸輪輸入角速度 ω（ t）和從動件運(yùn)動參數(shù) s（ t）， v(t) ， a（ t）的關(guān)系。很明顯，如果ω（ t）是連續(xù)的，它們就很簡單。令 h 是凸輪在時間 t 內(nèi)轉(zhuǎn)過β角時從動件的位移。讓 T=t/ τ ， γ = θ / β， S=s/h 。 我 們 有。那么方程 1~4 可以寫成如下的標(biāo)準(zhǔn)形式： s(t) 是標(biāo)準(zhǔn)的凸輪角速度， V（ T）， A（ T），和 J（ T）分別是標(biāo)準(zhǔn)的速度，加速度和從動件的急動值方程 1~8關(guān)系可以 表示成： 當(dāng)凸輪以連續(xù)速度工作時，Ω（ T） =1，從動件的標(biāo)準(zhǔn)的速度 T），加速度 T），和 T）可以寫成： 則γ（ T） =T。 Ω（ T）的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 對于一個給定的凸輪從動件系統(tǒng)，如 果我們正確的控制輸入速度軌跡，由恒定速度導(dǎo)致的標(biāo)準(zhǔn)速度，加速度，急動值的峰值可能減小。例如，為了減小標(biāo)準(zhǔn)速度的峰值，Ω（ T）能能夠改變，那么 ，則 c。那么，從方程 6，13我們知道Ω（ T）必須滿足下面條件： 為了減小標(biāo)準(zhǔn)加速度的峰值， 是，當(dāng)在標(biāo)準(zhǔn)時間 方程 7和 14的基礎(chǔ)上，Ω（ T）應(yīng)該這樣選： 請注意 必須為非零。相似的，如果要求 ，則 。那么從方程（ 8）和（ 15）知，Ω（ T）需要滿足： 當(dāng) 為了避免從動件的過度振動，Ω（ T）的諧波應(yīng)該越小越好。這里，我們選擇一個合適的速度軌跡。 由于速度和加速度曲線，方程（ 6）和（ 7），要求是連續(xù)的，且急動值曲線，方程（ 9），也需要有限的，那么Ω（ T）必須至少是二階可微。 考慮到 Ω（ T）的連續(xù)性，Ω（ T）的斜率在 和 1是， 可能為了 0，即Ω（ 0） =0， Ω（ 1） =0。 而且，由于標(biāo)準(zhǔn)凸輪旋轉(zhuǎn)角度的邊界限制，γ（ 0） =0 和γ（ 1） =1， Ω（ T）整合必須滿足下列條件： 在一個變速凸輪從動件系統(tǒng)中，凸輪在時間周期τ中以角速度ω（ t）運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)過角度為 β（ t），我們得到： 由于 ，那么方程（ 20）實(shí)際等同于： 這里，我們只考慮Ω（ T） ≥ 0 的情況，凸輪速度方向不改變。因此選擇Ω（ T）來減小從動件峰值的標(biāo)準(zhǔn)是： (a) (I)為了減小標(biāo)準(zhǔn)速度的峰值： (了減小標(biāo)準(zhǔn)加速度的峰值： (了減小標(biāo)準(zhǔn)急動值的峰值： (b) Ω（ T）至少二階可微 (c) Ω（ 0） =Ω（ 1） =0 (d)根據(jù)邊界條件 γ（ 0） =0和γ（ 1） =1，連續(xù)的 (e)Ω（ T）有盡可能低的諧波 (f) (g)Ω（ T） ≥ 0 讓方程（ 5） — 方程（ 8），在從動件的上升期，代表標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)動特性。那么，下降期的運(yùn)動特性為： 很容易可以發(fā)現(xiàn)，標(biāo)準(zhǔn)速度，加速度，急動值在上升期和下降期是分別相等的。所以，我們有以下事實(shí)： 如果同樣的位移曲線用在從動件的上升期和下降期，函數(shù) Ω（ T） 在兩個階段是相同的。 角速度 Ω（ T） 考慮到一個有凸輪提供擺線運(yùn)動的凸輪從動件系統(tǒng)，并且凸輪輸入 Ω（ T）是多項(xiàng)式。要在上升（或下降）時間，用標(biāo)準(zhǔn)（ a）和標(biāo)準(zhǔn)（ g）來減小運(yùn)動曲線的峰值，我們選擇如下多項(xiàng)式Ω（ T）， 1: 圖 . 1上升或下降時期的多項(xiàng)式角速度 圖 . 2休止時間的多項(xiàng)式角速度 變速 定速 圖 . 表 1擺線運(yùn)動 定角速度 變角 速度 相差 % 的峰值 的峰值 當(dāng) 當(dāng) 當(dāng)恒定參數(shù) d， e， x， y， b 是 要確定的。參數(shù) T）的波動，根據(jù)準(zhǔn)則（ g） -1下載提示(請認(rèn)真閱讀)
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