2.8.2皮带轮传动机构功能元解的优缺点
优点:具有结构简单、可以远距离传动、价格低廉、缓冲吸震无噪音等特点,可使重物下落速度减缓;
缺点:其效率及传动精度并不高。
图9.皮带轮
2.9组合方案择优并确定辅助、控制机构
利用上述形态学矩阵,理论上可组合出4x1x3x2=24种方案。 而经对各功能元解机构的优缺点分析还有比赛要求的分析后,本组最终定的小车组合方案为A2(绳轮机构)-B1(后双轮差速驱动)-C3(凸轮推杆机构)-D2(齿轮机构):
图10.本组组合方案图
2.9.1辅助机构之车架机构分析
因为选择了滚筒绳轮机构,凸轮结构和齿轮结构,所以将车身底板尽量挖空,以减低车身重量,而且使凸轮,齿轮不与车身发生干涉
图11.车身图
2.9.2控制机构之微调机构分析
一台完整的机器包括:原动机构、传动机构、执行机构、控制机构。微调机构就属于控制机构,由于本次比赛对轨迹精度要求很高,并且上述本组组合方案机构对于加工误差和装配误差很敏感,小车的行进轨迹可能会发生偏移,加上本次大赛新要求:8字两杆之间的距离在300mm-500mm之间变化,因此就必须加上微调机构,对误差进行修正,使小车走一条最优的轨迹。
综合各方面的因素,使得小车真正实现微调,我们选用了可调节连杆机构+多组后驱动轮,通过螺栓调节连杆长度,使连着前轮的杆a长度发生变化,进而影响前轮最小摆角,加上改变轮子的直径,使得小车走过的路程发生变化,从而改变“8”字大小的变化;
图12.可调节连杆
三、技术分析:
3.1建立8字轨迹理想模型:
图13.“8”字理想轨迹
小车由O点出发,依次经过A、B、O、C、D、O完成一个周期,假设抽到两桩之间的距离是400mm,及两圆的中心距离是400mm,R=200mm
故
lAB?lCD?2?R?1256mm
AOD直线距离4002,AOD圆轨迹距离628,取平均值596.8mm
所以小车一个周期走过的距离:1256+596.8*2=2449.6mm 设后轮走3圈为一个周期,则后轮周长为816.53mm 后轮直径D=260mm
3.2、solidworks toolbox凸轮设计及其相关参数的确定:
凸轮设计:凸轮作顺时针方向转动 , 从动件运动方向过凸轮盘中心线,从动件在推程作等加速等减速运动 , 在回程作余弦加速度运动。
由于传统的反转法和matlab设计凸轮较为麻烦,所以本小组由小车走过的轨迹将小车分为4小段,即AB=628;BOC=596.8;CD=628;DOA=596.8
算出凸轮:推程运动角92.16°、回程运动角92.16°、远休止角87.84°、近休止角87.84°、推程628、回程628、设置行程h=25,基圆半径20
通过solidworks toolbox凸轮设计,输入各参数如下 : 基圆半径 R0= 20mm 滚子半径 Rt= 5mm 推杆行程 h= 25mm
推程运动角 Φ= 92.16° 远休止角 Φs=87.84° 回程运动角 Φ’= 92.16°
近休止角 Φ’s=87.84° 从动件基本运动规律
s?c0?c1??c2?2?...?cn?nv?w(c1?2c2??3c3?2?...?ncn?n?1)多项式一般形式 :
式中,c0,c1,c2,...,cn 为待定系数,根据凸轮工作要求由边界条件确定。对于多项式类运动规律,当 n=2 时,从动件按等加速等减速从动件运动规律运动,因此二次多项式运动规律也称等加速等减速从动件运动规律,其位移为凸轮转角的二次函数,位移曲线为抛物线。二次多项式运动规律(等加速等减速从动件运动规律)在多项式运动规律中,令 n=2,则有 a. 推程边界条件求解从动件在推程的运动方程 :前半阶段(等加速阶段) 后半段(等减速阶段)。
b. 由推程边界条件求解从动件在回程的运动方程 :前半阶段(等加速阶段) 后半段(等减速阶段)。
SoildworksToolbox 参数化凸轮实体建模按照步骤,在 Soildworks 菜单栏中选择 Toolbox 工具栏
Toolbox 凸轮实体参数化建模
1>【设置】说明 :1)推杆类型 :当推杆与凸轮回转中心无偏心时选择【平移】即可。如有偏心点击右侧的【▼】调相应的方向并输入参数即可。
2)推杆直径 :此处直径在三维生成时反应为凸轮“滚子直径”。 3)开始半径 :开始半径即为“基圆半径”。 2>【运动】将已知条件的参数输入如图。 3>【生成】
1)输入其他相关参数
说明 :1)通孔直径 :通孔直径即为凸轮与机架相链接的内孔直径。
2)分辨率和数值 :分辨率即为凸轮生成的精度,分辨率越大凸轮曲面连接越光顺且精度更高,但高分辨率对计算机的要求随之更高。
3)轨道曲面 :在此选项卡内有盘形凸轮的 3 种形态。盘形内凸轮、盘形外凸轮、盘形槽凸轮。
2)点击生成即可绘制出凸轮的三维实体模型。
a?w2(2c2?6c3??...?n(n?1)cn?n?2)
图14.toolbox仿真出的凸轮