常用机构优化与仿真设计——凸轮模块文献综述

 2021-10-13 19:58:25

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1. 凸轮机构的认识

1.机构是由两个或两个以上构件通过活动联接形成的构件系统。按组成的各构件间相对运动的不同,机构可分为平面机构(如平面连杆机构、圆柱齿轮机构等)和空间机构(如空间连杆、蜗轮蜗杆机构等);按运动副类别可分为低副机构(如连杆机构等)和高副机构(如凸轮机构等);按结构特征可分为连杆机构、齿轮机构、斜面机构、棘轮机构等;按所转换的运动或力的特征可分为匀速和非匀速转动机构、直线运动机构、换向机构、间歇运动机构等 ;按功用可分为安全保险机构、联锁机构、擒纵机构等。

2.机构学是着重研究机械中机构的结构和运动等问题的学科,是机械原理的主要分支。研究各种机械中有关机构的结构、运动和受力等共性问题的一门学科。研究内容分两个方面:第一是对已有机构的研究,即机构分析(结构分析,运动分析和动力分析);第二是按要求设计新的机构,即机构综合(结构综合,运动综合和动力综合)。而机构分析和综合的方法过去大多采用图解法,现代由于机构的计算机辅助设计和优化设计的发展,解析法也得到越来越广泛的应用。

3. 凸轮机构是一种由凸轮、从动件(也称推杆)和机架组成的高副传动机构。其中,凸轮,是具有曲线轮廓形状的构件,其运动方式主要是连续等速回转,也可以是往复移动或往复摆动。因此,通过设计不同的凸轮轮廓曲线,就可以使从动件按照预定的运动规律进行运动。

2. 国内外的研究现状和发展趋势

凸轮机构是工程中以实现机械化和自动化的一种重要驱动和控制机构。在轻工、纺织、食品、医药、印刷、标准零件制造、交通运输等领域运行的工作机械中获得。为了提高产品的质量和生产率,对机械设备的性能指标提出更高的要求,就凸轮机构而言,必须进一步提高其设计水平,在解析法设计的基础上开展计算机辅助设计的研究和推广应用。

我国对凸轮机构的应用和研究已有多年的历史, 目前仍在继续扩展和深入。1983年全国第三届机构学学术讨论会上关于凸轮机构的论文只有8篇, 涉及设计、运动规律、分析、廓线的综合等四个研究方向。到了1988年第六届会议, 已有凸轮机构方面的论文20篇, 增加了动力学、振动、优化设计等研究方向。而1990年第七届会议, 凸轮机构方面的论文22篇, 又增加了CAD/CAM、误差分析等研究方向。近几年, 对凸轮分度机构方面的研究也不断深入, 并发表了一系列论文, 对凸轮机构的共扼曲面原理山、专家系统等方面也有了相当的研究。但是,在设计,制造和检测等应用技术方面,与美日德等工业发达国家比较,差距较大。

虽然已有很多学者对凸轮机构的研究做了相当多的工作, 但在各研究方向仍有许多可继续进行的工作, 并有一些研究工作有待开发。从设计的角度考虑, 大致有以下几点:

(1)在从动件运动规律的研究方面, 除了继续寻找更好的运动规律外, 要研究有效的分析方法。

(2)在几何学和运动学的研究方面, 要综合考虑各种凸轮机构, 尽可能导出普遍适用的计算公式。已有研究大多集中于平面和圆柱凸轮, 而且是一种凸轮一种研究方法, 因而设计公式过多, 近似较多, 并影响到其他方面如CAD的应用等的研究。

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