一种用于基础制动装置的凸轮机构的构造方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种用于基础制动装置的凸轮机构的构造方法，所述方法包括以下步骤：S1：确定所述凸轮的放大倍率的模型，以获取不同放大倍率下，凸轮的外圆的圆心相对于凸轮转动中心的距离的关系函数；S2：确定优化补偿角度方程，以及所述凸轮的外轮廓半径方程；S3：根据步骤S1和S2所确定的方程函数，利用迭代法获取对应于不同放大倍率下的优化补偿角度、外轮廓半径以及凸轮的外圆的圆心相对于凸轮转动中心的距离，并绘制凸轮轮廓；S4：根据绘制的凸轮轮廓构造所述凸轮机构。本发明专利技术具有构造精度高、模型更加精确地特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及凸轮机构设计领域，特别涉及一种用于基础制动装置的凸轮机构的构造方法。
技术介绍
随着轨道交通车辆的功率和运行速度不断提高，必须要求基础制动装置输出较大的制动力，以保证列车在紧急制动时能在规定的制动距离内停车。目前，基础制动装置的力的放大机构主要有三种形式：杠杆，楔形滑块，凸轮。采用凸轮结构具有结构紧凑，制动效率高，制动倍率范围广，并在大倍率基础制动单元中，可实现闸瓦磨损后，较大的一次补偿量。基础制动装置的凸轮机构通过改变凸轮外缘轮廓的弧线实现改变基础制动装置的制动倍率，不同制动倍率下，凸轮具有不同的外缘轮廓线。中国专利文献CN104747632A公开了用于基础制动装置的凸轮机构的设计方法，该专利用解析法求解得到凸轮的外缘轮廓线。其理论原理为通过反转法，建立力学平衡方程，通过气压作用力对凸轮铰接点的动力距与闸瓦反作用对凸轮铰接点的阻力距建立平衡方程，然后建立凸轮转动角度与推杆伸长量运动方程，从而求得凸轮外缘轨迹。该专利凸轮受力平衡方程F推*r*cos(δ-β)-F*(ds/dδ)^2*cosa＝0,但此模型未考虑活塞偏转对凸轮动力距产生的影响，且由受力分析可知F*(ds/dδ)^2中微分变量ds/dδ并非阻力距，F不仅在cosa方向对凸轮铰接点产生转动力矩，在sina方向对凸轮铰接点产生转动力矩同样产生转动力矩。即平衡方程存在缺陷，后面推导亦有较大误差。由于按上述专利制作凸轮轮廓加工制造工艺相对较为复杂，且加工完成外形轮廓检验也存在相当大的困难，由此可见该设计方法存在缺陷，实际生产过程中不适合批量生产与产品质量控制。
技术实现思路
本专利技术提供了一种能够精确地参照凸轮的受力情况确定凸轮在不同的放大倍率下的廓圆半径和优化补偿角度的一种用于基础制动装置的凸轮机构的构造方法。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了如下的技术方案：一种用于基础制动装置的凸轮机构的构造方法，所述凸轮机构包括：推杆、滚轮、凸轮和活塞，所述推杆的一侧与所述基础制动装置的闸机构连接，另一侧与所述滚轮转动连接，所述滚轮用于推抵所述凸轮接触，并且所述活塞的支角与所述凸轮相铰接，所述方法包括以下步骤：S1：确定所述凸轮的放大倍率模型，并根据放大倍率获得凸轮的外圆的圆心相对于凸轮转动中心的距离；其中，所述凸轮的放大倍率模型构造为：N=LobLoa*cos(arcsin(Lob*cosD-Lof)Lbc+D)cosC*cos(arcsin(Loa*cosA-Lon)Lae)cos(A-.arcsin(Loa*cosA-Lon)Lae)---(11)]]>其中，Lob所述凸轮的外轮廓的圆心相对于凸轮转动中心的距离，Loa为凸转动中心与活塞铰接点的距离，Lae为活塞杆长度，Lof为滚轮中心和凸轮的转动中心之间的距离，A为活塞作用点与凸轮转动中心连线与水平方向的夹角，B为活塞轴线偏转后与竖直方向的夹角，D为Lob与竖直方向的夹角；S2：确定优化补偿角度模型以及的外轮廓半径模型；其中，所述优化补偿角度模型构造为：Aδ＝Dδ+γ(14)所述外轮廓半径模型构造为：Lbd=Lob*cosD-LofsinC-Lcd---(16)]]>其中，所述γ为优化补偿角，Lbd为轮廓圆半径,Lcd为滚轮半径；S3：将所述步骤S1和S2的结果组合，利用迭代法获取对应于不同放大倍率下的优化补偿角度、外轮廓半径以及凸轮的外圆的圆心相对于凸轮转动中心的距离，并绘制凸轮轮廓；S4：根据绘制的凸轮轮廓构造所述凸轮机构。其中，所述步骤S1进一步包括：S11：以所述凸轮的转动中心为中心建立笛卡尔坐标系；S12：建立关于所述凸轮的矢量静力学平衡方程；其中,F气为活塞对凸轮的推力,F阻为凸轮作用于滚轮的力；S13：确定活塞偏转在所述笛卡尔坐标系中偏转角度方程和滚轮与凸轮之间的切线在所述笛卡尔坐标系中偏转角度方程；B=arcsinLao*cosA-LonLae---(9)]]>C=arcsinLbo*cosD-LfoLbc---(10)]]>其中,C为凸轮与滚轮切点法线与笛卡尔坐标系水平线X轴夹角；S14：根据和以及步骤S12和S13的结果,获得所述凸轮机构的放大倍率的模型；其中,P为工作额定气压，S为活塞密封端面面积,F闸大小等于推杆水平方向力值。其中，所述步骤S2进一步包括：S21：获得不同放大倍率下，确定凸轮轮廓圆半径的关系方程，Lbc=Lob*cosD-LofsinC---(14)]]>S22：利用几何关系式(15)获得所述外轮廓半径模型，其中，几何关系式(15)为：Lbd＝Lbc-Lcd。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术实施例提供了一种用于基础制动装置的凸轮机构的构造方法，根据对凸轮结构、滚轮和活塞之间的配置关系更加全面的分析，而精确地获得对于不同放大倍率(制动倍率)，可以获取对应的优化补偿角度和轮廓圆半径，适合批量生产与产品质量控制。附图说明图1为本专利技术实施例中带有凸轮机构的基础制动装置的结构示意图；图2为本专利技术实施例中的凸轮机构的受力分析示意图；图3为本专利技术实施例的原理示意图；图4为本专利技术实施例中的一种用于基础制动装置的凸轮机构的构造方法的流程图。附图标记说明1-活塞2-复位弹簧3-凸轮4-凸轮销轴5-滚轮销轴6-滚轮7-推杆具体实施方式下面，结合附图对本专利技术的具体实施例进行详细的说明，但不作为本专利技术的限定。如图1所示，为本专利技术实施例中带有凸轮机构的基础制动装置的结构示意图；其中，本实施例中的凸轮机构可以包括：推杆7、滚轮6、凸轮3和活塞1，推杆7的一侧与基础制动装置的闸机构连接，另一侧与滚轮6通过滚轮销轴5转动连接，凸轮3的外轮廓与滚轮6接触，并且活塞1的支角与凸轮3相铰接，凸轮3通过凸轮销轴4实现转动。基于上述结构配置，本专利技术实施例可以实现对凸轮机构的构造，具体的，基于图2所示的本专利技术实施例中的凸轮机构的受力分析示意图以及图3所示的本专利技术实施例的原理示意图；本专利技术实施例中的一种如图4所示的用于基础制动装置的凸轮机构的构造方法，其中可以包括以下步骤：S1：确定所述凸轮的放大倍率模型，并根据放大倍率获得凸轮的外圆的圆心相对于凸轮转动中心的距离；其中，所述凸轮的放大倍率模型构造为：N=LobLoa*cos(arcsin(Lob*cosD-Lof)Lbc+D)cosC*cos(arcsin(Loa*cosA-Lon)Lae)cos(A-.arcsin(Loa*cosA-Lon)Lae)---(11)]]>其中，Lob所述凸轮的外轮廓的圆心相对于凸轮转动中心的距离，Loa为凸转动中心与活塞铰接点的距离，Lae为活塞杆长度，Lof为滚轮中心和凸轮的转动中心之间的距离，A为活塞作用点与凸轮转动中心连线与水平方向的夹角，B为活塞轴线偏转后与竖直方向的夹角，D为Lob与竖直方向的夹角；S2：确定优化补偿角度模型以及的外轮廓半径模型；其中，所述优化补偿角度模型构造为：Aδ＝Dδ+γ(14)所述外轮廓半径模型构造为：Lbd=Lob*cosD-LofsinC-Lcd---(16)]]>其中，所述γ为优化补偿角，Lbd为轮廓圆半径,Lcd为滚轮半径；S3：将所述步骤S1和S2的结果组合，利用迭代法获取对应于不同放大倍率下的优化补偿角度、外轮廓半径以及凸轮的外圆的圆心相对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于基础制动装置的凸轮机构的构造方法，所述凸轮机构包括：推杆、滚轮、凸轮和活塞，所述推杆的一侧与所述基础制动装置的闸机构连接，另一侧与所述滚轮转动连接，所述滚轮用于推抵所述凸轮，并且所述活塞的支角与所述凸轮相铰接，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1：确定所述凸轮的放大倍率模型，并根据放大倍率获得凸轮的外圆的圆心相对于凸轮转动中心的距离；其中，所述凸轮的放大倍率模型构造为：N=LobLoa*cos(arcsin(Lob*cosD-Lof)Lbc+D)cosC*cos(arcsin(Loa*cosA-Lon)Lae)cos(A-.arcsin(Loa*cosA-Lon)Lae)---(11)]]>其中，Lob所述凸轮的外轮廓的圆心相对于凸轮转动中心的距离，Loa为凸转动中心与活塞铰接点的距离，Lae为活塞杆长度，Lof为滚轮中心和凸轮的转动中心之间的距离，A为活塞作用点与凸轮转动中心连线与水平方向的夹角，B为活塞轴线偏转后与竖直方向的夹角，D为Lob与竖直方向的夹角；S2：确定优化补偿角度模型以及的外轮廓半径模型；其中，所述优化补偿角度模型构造为： Aδ＝D‑δ+γ        (14)所述外轮廓半径模型构造为：Lbd=Lob*cos D-LofsinC-Lcd---(16)]]>其中，所述γ为优化补偿角，Lbd为轮廓圆半径,Lcd为滚轮半径；S3：将所述步骤S1和S2的结果组合，利用迭代法获取对应于不同放大倍率下的优化补偿角度、外轮廓半径以及凸轮的外圆的圆心相对于凸轮转动中心的距离，并绘制凸轮轮廓；S4：根据绘制的凸轮轮廓构造所述凸轮机构。...

【技术特征摘要】
1.一种用于基础制动装置的凸轮机构的构造方法，所述凸轮机构包括：推杆、滚轮、凸轮和活塞，所述推杆的一侧与所述基础制动装置的闸机构连接，另一侧与所述滚轮转动连接，所述滚轮用于推抵所述凸轮，并且所述活塞的支角与所述凸轮相铰接，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1：确定所述凸轮的放大倍率模型，并根据放大倍率获得凸轮的外圆的圆心相对于凸轮转动中心的距离；其中，所述凸轮的放大倍率模型构造为：N=LobLoa*cos(arcsin(Lob*cosD-Lof)Lbc+D)cosC*cos(arcsin(Loa*cosA-Lon)Lae)cos(A-.arcsin(Loa*cosA-Lon)Lae)---(11)]]>其中，Lob所述凸轮的外轮廓的圆心相对于凸轮转动中心的距离，Loa为凸转动中心与活塞铰接点的距离，Lae为活塞杆长度，Lof为滚轮中心和凸轮的转动中心之间的距离，A为活塞作用点与凸轮转动中心连线与水平方向的夹角，B为活塞轴线偏转后与竖直方向的夹角，D为Lob与竖直方向的夹角；S2：确定优化补偿角度模型以及的外轮廓半径模型；其中，所述优化补偿角度模型构造为：Aδ＝D-δ+γ(14)所述外轮廓半径模型构造为：Lbd=Lob*cosD-LofsinC-Lcd---(16)]]>其中，所述γ为优化补偿角，Lbd为轮廓圆半径,Lcd为滚轮半径；S3：将所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宏超，王永泉，吴琼，郭河晨，宋秋桦，陈淼，毕克用，崔文学，
申请(专利权)人：廊坊金润电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13