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

凸輪形狀設(shè)計的混合方法和一般的盤形凸輪輪廓加工的機制關(guān)鍵字：盤形凸輪機構(gòu)，凸輪，從動件，外形設(shè)計，數(shù)控加工，接觸點，NC數(shù)據(jù)，即時速度中心，雙圓弧曲線擬合。盤形凸輪機構(gòu)可以很容易的在凸輪和從動件接觸的地方產(chǎn)生積極的和功能的運動。一般情況下凸輪機構(gòu)在很多領(lǐng)域采用的是機械式控制，自動化和工業(yè)機械。為了得到從動件的準(zhǔn)確運動，凸輪的輪廓的設(shè)計和加工必須是精確的。本篇文章提出了一個以即時速度為中心的設(shè)計方法和一個為加工四種往復(fù)和擺動運動，滾子或者平面從動件類型的盤形凸輪機構(gòu)的雙圓弧擬合方法。本文的關(guān)鍵是引進設(shè)計程序和制造程序相結(jié)合的混合動力系統(tǒng)。文章的主要思想是，從設(shè)計參數(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。可以直接由凸輪的接觸角和設(shè)計程序中給出的從動件準(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。一個的應(yīng)用程序驗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)計凸輪和加工凸輪這個所提出的方法是正確的。1.介紹平板凸輪機構(gòu)是一種廣泛使用的由凸輪和從動件的連續(xù)接觸的運動所構(gòu)成的機械部件，可以由凸輪的旋轉(zhuǎn)很容易的讓從動件產(chǎn)生任何功能的運動。凸輪機構(gòu)通過組合不同形狀的凸輪和不同運動形態(tài)的從動件來擁有不同類型的機構(gòu)，如板形或者圓筒形的凸輪，滾子或者平底的從動件，往返或者擺動的運動。盡管凸輪機構(gòu)有連接數(shù)少，結(jié)構(gòu)簡單，正向運動以及緊湊的尺寸這些優(yōu)點，但是凸輪機構(gòu)還是要有精確的外形設(shè)計和精密的加工程序來滿足機械性能要求。在較低水平的設(shè)計和制造的情況下，凸輪機構(gòu)的整體系統(tǒng)會有沉重的振動，噪音，分隔和超載。為了避免這些影響，凸輪機構(gòu)必須精心，準(zhǔn)確的設(shè)計和精確的加工。事實上，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和圓弧插補。Shin等人提出在兩個圓弧的連接點因為不連續(xù)的曲率半徑和不連續(xù)的斜率所以直線插補的精度低，圓弧插補不能保持精度。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。博爾頓描述了一個在兩個點的切線角為基礎(chǔ)的雙圓弧曲線，帕金森以及摩頓在三個點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增加，然后機構(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來保持加工精度。本文介紹了CAD/CAM的混合方法的3個步驟在四個不同類型的板凸輪機構(gòu)中。首先，凸輪的形狀是由在瞬時速度時的約束中心和凸輪跟從動件在接觸點的接觸角來決定的。第二個步驟是把接觸角變換成中心的方向角，然后，計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械加工，具有不可靠性如圖1所示。由三個點（P1，p2，p3）所確定的一個圓具有半徑R1，另一個由其他3個點（P2,P3,P4）所確定的圓具有半徑R2。嵌合這兩個圓，通過點（P1,P2,P3,P4）,但是這些點組成的是不連續(xù)的斜坡，而且是不連續(xù)的半徑在跨距中間。這些缺點使得擬合的曲線精度很低，然后會使得凸輪機構(gòu)在高速轉(zhuǎn)動的過程中會有更高的振動。圖1，圓形擬合上的缺陷圖2：連續(xù)的雙圓弧擬合圖2顯示了一個通過biarcs所得的連續(xù)的曲線，通過輪廓點（P1,P2,P3,P4）。在這種情況下雙圓弧曲線擁有四個半徑。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。每一點上的雙圓弧曲線的斜率是連續(xù)的和獨特的。同樣，中間跨距點（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（）。常見的凸輪機構(gòu)設(shè)計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。這個過程因為不正確的角度使精度較低。但是，本文所提出的方法可以定義正確的角度，這個方法是通過凸輪輪廓的設(shè)計過程中直接給出，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3.1凸輪機構(gòu)的位移特性如圖三所示，對于往復(fù)運動的滾子從動件的盤形凸輪機構(gòu)，從動件運動的運動學(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從動件。本文給出的即時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)滾子從動件的凸輪機構(gòu)3.2瞬間速度中心基礎(chǔ)上的外形設(shè)計如圖4所示，點Q是一條直線穿過點接觸點C和滾子中心與一條水平線的交點，它是即時速度的中心。點Q