外文翻譯--凸輪形狀設(shè)計(jì)的混合方法和一般的盤形凸輪輪廓加工的機(jī)制 中文版.doc

凸輪形狀設(shè)計(jì)的混合方法和一般的盤形凸輪輪廓加工的機(jī)制關(guān)鍵字：盤形凸輪機(jī)構(gòu)，凸輪，從動(dòng)件，外形設(shè)計(jì)，數(shù)控加工，接觸點(diǎn)，NC數(shù)據(jù)，即時(shí)速度中心，雙圓弧曲線擬合。盤形凸輪機(jī)構(gòu)可以很容易的在凸輪和從動(dòng)件接觸的地方產(chǎn)生積極的和功能的運(yùn)動(dòng)。一般情況下凸輪機(jī)構(gòu)在很多領(lǐng)域采用的是機(jī)械式控制，自動(dòng)化和工業(yè)機(jī)械。為了得到從動(dòng)件的準(zhǔn)確運(yùn)動(dòng)，凸輪的輪廓的設(shè)計(jì)和加工必須是精確的。本篇文章提出了一個(gè)以即時(shí)速度為中心的設(shè)計(jì)方法和一個(gè)為加工四種往復(fù)和擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，滾子或者平面從動(dòng)件類型的盤形凸輪機(jī)構(gòu)的雙圓弧擬合方法。本文的關(guān)鍵是引進(jìn)設(shè)計(jì)程序和制造程序相結(jié)合的混合動(dòng)力系統(tǒng)。文章的主要思想是，從設(shè)計(jì)參數(shù)出發(fā)用最小的加工數(shù)據(jù)建立準(zhǔn)確的雙圓弧曲線的安裝?？梢灾苯佑赏馆喌慕佑|角和設(shè)計(jì)程序中給出的從動(dòng)件準(zhǔn)確的定義的雙圓弧曲線徑向方向上的角朝向雙圓弧中心。一個(gè)的應(yīng)用程序驗(yàn)證了在給定的加工公差的情況下使用最小的NC數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)凸輪和加工凸輪這個(gè)所提出的方法是正確的。1.介紹平板凸輪機(jī)構(gòu)是一種廣泛使用的由凸輪和從動(dòng)件的連續(xù)接觸的運(yùn)動(dòng)所構(gòu)成的機(jī)械部件，可以由凸輪的旋轉(zhuǎn)很容易的讓從動(dòng)件產(chǎn)生任何功能的運(yùn)動(dòng)。凸輪機(jī)構(gòu)通過組合不同形狀的凸輪和不同運(yùn)動(dòng)形態(tài)的從動(dòng)件來擁有不同類型的機(jī)構(gòu)，如板形或者圓筒形的凸輪，滾子或者平底的從動(dòng)件，往返或者擺動(dòng)的運(yùn)動(dòng)。盡管凸輪機(jī)構(gòu)有連接數(shù)少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，正向運(yùn)動(dòng)以及緊湊的尺寸這些優(yōu)點(diǎn)，但是凸輪機(jī)構(gòu)還是要有精確的外形設(shè)計(jì)和精密的加工程序來滿足機(jī)械性能要求。在較低水平的設(shè)計(jì)和制造的情況下，凸輪機(jī)構(gòu)的整體系統(tǒng)會(huì)有沉重的振動(dòng)，噪音，分隔和超載。為了避免這些影響，凸輪機(jī)構(gòu)必須精心，準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)和精確的加工。事實(shí)上，一種混合的CAD/CAM的方法有可能是最好的解決方案，這種解決方案是從設(shè)計(jì)過程中得到的形狀數(shù)據(jù)直接結(jié)合得到加工數(shù)據(jù)的一種加工工藝。從描述文件的凸輪的加工數(shù)據(jù)去加工最常用的是直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)。Shin等人提出在兩個(gè)圓弧的連接點(diǎn)因?yàn)椴贿B續(xù)的曲率半徑和不連續(xù)的斜率所以直線插補(bǔ)的精度低，圓弧插補(bǔ)不能保持精度。近日，Jung等人和Yang等人提出參數(shù)化的差值使用B樣條和NURBS曲線。雙圓弧插補(bǔ)被廣泛的應(yīng)用和依賴在方向角朝向中心的雙圓弧曲線上。博爾頓描述了一個(gè)在兩個(gè)點(diǎn)的切線角為基礎(chǔ)的雙圓弧曲線，帕金森以及摩頓在三個(gè)點(diǎn)的一元二次方程的基礎(chǔ)上得到了雙圓弧曲線，米克和沃爾頓用樣條曲線的類型來構(gòu)建雙圓弧曲線。Schonherr介紹了一種減小雙圓弧曲線的半徑的方法。通常，這些插值方法使得加工點(diǎn)增加，然后機(jī)構(gòu)彎曲的形狀上過多的加工數(shù)據(jù)使得加工誤差也隨之增多。因此，精確的機(jī)械加工過程中，在加工誤差允許的范圍內(nèi)應(yīng)該盡量的減少加工點(diǎn)來保持加工精度。本文介紹了CAD/CAM的混合方法的3個(gè)步驟在四個(gè)不同類型的板凸輪機(jī)構(gòu)中。首先，凸輪的形狀是由在瞬時(shí)速度時(shí)的約束中心和凸輪跟從動(dòng)件在接觸點(diǎn)的接觸角來決定的。第二個(gè)步驟是把接觸角變換成中心的方向角，然后，計(jì)算雙圓弧曲線的半徑。最后，加工數(shù)據(jù)最小化是通過膨脹和收縮雙圓弧部分，膨脹還是收縮是看凸輪輪廓點(diǎn)是位于加工公差范圍之內(nèi)還是之外。2.雙圓弧擬合精度的闡明在常見的盤形凸輪的設(shè)計(jì)過程中只有凸輪形狀的輪廓數(shù)據(jù)被定義，然后在數(shù)控（數(shù)據(jù)控制）過程中加工數(shù)據(jù)必須根據(jù)任何的曲線擬合來開發(fā)。圓形的嵌合，這是最廣泛的用于機(jī)械加工，具有不可靠性如圖1所示。由三個(gè)點(diǎn)（P1，p2，p3）所確定的一個(gè)圓具有半徑R1，另一個(gè)由其他3個(gè)點(diǎn)（P2,P3,P4）所確定的圓具有半徑R2。嵌合這兩個(gè)圓，通過點(diǎn)（P1,P2,P3,P4）,但是這些點(diǎn)組成的是不連續(xù)的斜坡，而且是不連續(xù)的半徑在跨距中間。這些缺點(diǎn)使得擬合的曲線精度很低，然后會(huì)使得凸輪機(jī)構(gòu)在高速轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中會(huì)有更高的振動(dòng)。圖1，圓形擬合上的缺陷圖2：連續(xù)的雙圓弧擬合圖2顯示了一個(gè)通過biarcs所得的連續(xù)的曲線，通過輪廓點(diǎn)（P1,P2,P3,P4）。在這種情況下雙圓弧曲線擁有四個(gè)半徑。半徑R1是通過P1到S1，R2是通過S1到S2，R3是通過S2到S3，R4是通過S3到P4。每一點(diǎn)上的雙圓弧曲線的斜率是連續(xù)的和獨(dú)特的。同樣，中間跨距點(diǎn)（S1，S2，S3）是連續(xù)的沒有跳躍的半徑，這樣就雙圓弧曲線可以保持較高的精度水平。如圖二所示，雙圓弧擬合是高度依賴于徑向方向的角度（）。常見的凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中只定義了配置文件數(shù)據(jù)，然后圓形的嵌合加工過程中必須使用的角度。這個(gè)過程因?yàn)椴徽_的角度使精度較低。但是，本文所提出的方法可以定義正確的角度，這個(gè)方法是通過凸輪輪廓的設(shè)計(jì)過程中直接給出，然后加工數(shù)據(jù)保持較高的的準(zhǔn)確性。3.盤形凸輪的形狀設(shè)計(jì)3.1凸輪機(jī)構(gòu)的位移特性如圖三所示，對(duì)于往復(fù)運(yùn)動(dòng)的滾子從動(dòng)件的盤形凸輪機(jī)構(gòu)，從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性，可以被定義為線性位移Y，一階導(dǎo)數(shù)Y，二階導(dǎo)數(shù)Y凸輪的旋轉(zhuǎn)角度c。屬性是作為角位移以防擺動(dòng)從動(dòng)件。本文給出的即時(shí)速度的中心方法是使用位移和確定凸輪形狀衍生工具。圖3：往復(fù)滾子從動(dòng)件的凸輪機(jī)構(gòu)3.2瞬間速度中心基礎(chǔ)上的外形設(shè)計(jì)如圖4所示，點(diǎn)Q是一條直線穿過點(diǎn)接觸點(diǎn)C和滾子中心與一條水平線的交點(diǎn)，它是即時(shí)速度的中心。點(diǎn)Q