车位跳板平衡凸轮计算

主板驱动机构平衡凸轮设计 1、设计要求 主板驱动采用全配重形式，即主板的上升靠配重的重力驱动，而主板的下降靠站在主板上的人的重量驱动。这就要求在确定配重机构尺寸和凸轮廓线时，在主板工作行程范围内的每个位置都应保证适当的平衡，也就是说在每个位置都应保证在主板中部增加一个人的重量就能把主板压回去，人离开主板后，在配重力的作用下又能使主板向上翻转升起。所以，全配重车位跳板设计时，其关键技术是平衡凸轮的廓线设计。 2、基本尺寸确定 如图 2-5-1所示，根据使用要求，主板（包括舌板）最高应达到的位置为 530mm，最 低位置为 300mm。配重机构的转动中心 A 至主板转轴 O的横向距离为 图 2-5-1 主板驱动机构 1095mm，纵向距离为 550mm。初步选定滚子半径 r=35mm， AF 杆长为 755mm， AB杆长为 990mm， AF与 AB的夹角为 140（ BF 杆长为 1600mm）。 7005303001501095400240023050012706075W1600755990140oFA0BBFG3、数学模型建立 如图 2-5-2 所示，建立直角坐标系 xoy，主板及其附属零件的重量为 W，其 重心 E 至转动中心 O 的长度为 l1，摆杆的铰链中心为 A（ xA， yA） ,AF 长度为 l2，AB长度为 l ， AF与 AB间的夹角为 /，配重的重力为 G，滚子半径为 r。 图 2-5-2 驱动机构受力分析图 当主板与 x 轴成夹角时，滚子与凸轮轮廓线在 C（ xC， yC）点接触，过 C的公切线 tt 与主板交与 D（ xD， yD） ,tt 与主板的夹角为， D 点至转动中心 O的距离为 l，过 C 点的公法线为 nn。由几何关系可得下方程。 coslx D （ 1） sinly D （ 2） 公切线 tt 方程： )(DD xxtgyy （ 3） 公法线 nn 方程： )(2( BB xxtgyy （ 4） B 点所在圆方程： 2322 )()( lyyxx ABAB （ 5） oFGtWEACB3xDxt21nynyB 点到公切线 tt的垂直距离方程： rtg yytgxx BDDB )(1 )()( 2 （ 6） 由式（ 5）、（ 6）得 )()()(1)2/()4(22 tgxxytgryaacbbxDBDBB 式中 )(1 2 tga AADD xytgxytgrtgb 2)()(1)(2 2 32222 2)()(1)(2 lxxytgxytgrtgc AAADD 由式（ 3）、（ 4）得： )()2()2()(tgtgyytgxtgxxBDBDC DDCC yxxtgy )( 把 xoy 坐标系逆时针旋转角至 x/o/y/坐标系中，则 c oss ins inc os/CCCCCCyxyyxx A 点到配 重重力 G 作用线的垂直距离 )(1 8 0c o s /21ABABxxyya r c t grld A 点到公法线 nn的垂直距离 )2(1)(2(22tgyyxxtgdBABA O 点到公法线 nn的垂直距离 )2(1)2(23tgtgxydBB O 点到主板重力 W 作用线的垂直距离 d4=l1cos 分别隔离出主板（含平衡凸轮）和驱动机构，设主板在其与 x 轴成角时，欲达到平衡作用在 C 点沿法线 nn 方向向上的作用力 N1应满足关系式 N1=W（ d4/d3）。而此时驱动机构也要达到平衡，作用在 C 点沿法线 nn 方向向下的作用力 N2应满足关系式 N2=G（ d1/d2）。 若要使重力为 G 的配重能把主板顶起来，就应满足 N2N1。另一方面，当一个重力为 W1 的人站到主板重心 E 附近时，能把主板压下，也要求满足 N1 + W1（ d4/d3） N2。所以 N1 和 N2 应满足 N1 + W1（ d4/d3） N2 N1，这样才能实现主板上不站人的时候配重能把主板顶起，同时主板上站一个人时又能把主板压下。 4、程序框图 图 2-5-3 程序框图 由程序框图 2-5-3可以看出，此程序时以三个循环语句对满足条件要求的 C 点坐标进行搜索的。即先以角为变量， 确定主板的一个位置，再选定一个 D点，使 OD 等于 l，过 D 点作与 OD 成角的直线，把此直线当作滚子与凸轮轮廓线接触点的公切线，不断地变换角和 l 值，总可以找到满足条件的角和 l值。有了角和 l值，凸轮轮廓线上 C 点坐标即可求得。 5、平衡凸轮曲线数值计算 主板的规格为 2000mm 2400mm，舌板长 400mm，要实现能与高出或低于站台 300mm 的汽车底板搭接，根据结构设计，初步确定各参数的取值：滚子半径输入数据：r,x A, A, 1, 2, 3, 1,G,W,W 1for =14 to-6 step-2for l=2300 to 1500 step-10for =0 to 60 step 1计算：x c,y c,N 1,N 2N 1+W 1d 4/d 3N 3N 1next next l输出： ，l, ,x c,y c,(N 2-N 1),(N 1+W 1d 4/d 3-N 2)next endnr=35mm， A 点坐标 xA=1095mm， yA=-550mm，主板重心 E 至转动中心 O 的距离l=1380mm， AF 杆长 l2=755mm， AB杆长 l3=990mm， AF 与 AB的夹角 1=140，主板重力 W=313N，配重 G=5000N，站在主板上的人重力设为 W1=600N。 用 Qbasic 语言编程上机计算，计算结果列于表 1，从中可以看出，在主板运动范围内任意位置都有 N2-N10，这就是说明配重能把主板顶起来。在主板运动范围内的任意位置也都有 N1 + W1（ d4/d3） - N20，这说明一个工作人员站在主板上就能把主板压下来。另外，在角较大时， N2- N1数值较大，这样有利于铁链拉动舌板控制机构，使舌板伸开。 凸 轮的具体结构尺寸可见表 1 中的 xC， yC坐标值选定，材料选用厚度为 20mm的 40Cr 钢板，工作表面高频淬火，硬度 HRC4045。 表 1 计算机计算结果 /（） l/mm /（） xC/mm yC/mm N2- N1/N N1 + W（ d4/d3） - N2/N 14 2300 14 1663.2 -158.7 413 57 12 2300 15 1718.1 -155.9 443 18 10 2300 17 1776.5 -160.0 406 49 8 2300 18 1824.0 -154.7 413 34 6 2300 19 1868.7 -148.5 410 30 4 2300 20 1910.7 -141.7 397 38 2 2300 20 1946.2 -128.8 417 10 0 2300 21 1983.5 -121.5