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機電設計中的數(shù)學之美—羊角螺旋讓你平穩(wěn)過彎

作者:作者:www.xstr.xyz 發(fā)布時間:2018-09-12

摘要: 本文主要介紹貝加萊柔性電驅(qū)輸送系統(tǒng)的過彎設計。貝加萊SuperTrak的軌道設計存在著秘密:直線段與兩側(cè)的彎道過彎設計曲線采用了“羊角螺線”也稱“歐拉螺旋線”。

  本次IAS貝加萊將展出SuperTrak和ACOPOStrak柔性電驅(qū)輸送系統(tǒng)。本文主要介紹貝加萊柔性電驅(qū)輸送系統(tǒng)的過彎設計。貝加萊SuperTrak的軌道設計存在著秘密:直線段與兩側(cè)的彎道過彎設計曲線采用了“羊角螺線”也稱“歐拉螺旋線”。
  羊角螺線是一段數(shù)學函數(shù)曲線,多用作緩和曲線,緩和直路線與圓曲路線之間曲線變化的作用。其特點是:從坐標原點開始,起始曲率為0,函數(shù)曲線的曲率呈線性增長。也即羊角螺線可以完美鏈接直線與任何圓弧曲線,它可以保證連接點與圓弧曲線的曲率完全一致。
  就像下面這兩個公式:
  Sx=0xsin?(t2)dt=n=0∞(-1n)x4n+3(4n+3)(2n+1)!
  Cx=0xcos?(t2)dt=n=0∞(-1n)x4n+1(4n+1)(2n)!
  它是形式為X=C(t)、Y=S(t)的曲線,其中C(t)和S(t)為Fresnel積分,就是上面兩個公式。其實,這是一個曲線。
  上面參數(shù)方程的t,也是螺線于該點的曲率:k(t)=2t

  圖1-函數(shù)的幾何表達

  這個就像一個綿羊角,因此叫羊角螺線(Clothoid)也叫歐拉螺線(Eurler Spiral)。
  SuperTrak的過彎設計曲線采用了“羊角螺線”也稱“歐拉螺旋線”。這使得它從直線段到彎道時無需減速即可過彎,保持整個輸送過程的高效。圖2是SuperTrak的軌道常用設計布局。

  圖2-SuperTrak采用歐拉螺線設計彎道

  SuperTrak區(qū)別于傳統(tǒng)直線電機的重要一點就是軌道不局限于直線。利用彎道(E-Turn)的曲線連接,SuperTrak可以讓滑塊的運動軌跡構成一個循環(huán),從而給予機械工程師、工藝工程師更多的柔性。而SuperTrak在彎道處獨特的羊角螺紋曲線設計,最大程度地降低了滑塊在直線、彎道銜接處過渡時的沖擊和震動。
  從上述可以看出,機電設計里也蘊含著數(shù)學之美。數(shù)學,不僅是曲線,而且對于系統(tǒng)而言,意味著效率、降低磨損;也意味著設備的高效可靠運行。
  歡迎您到現(xiàn)場一睹SuperTrak和ACOPOStrak的完美發(fā)揮。
  貝加萊展臺號:6.1H B164

社區(qū)公告

貝加萊是一個總部位于奧地利并擁有遍布全球分支機構的創(chuàng)新驅(qū)動型自動化企業(yè),2017年7月,貝加萊成為ABB集團的一個業(yè)務單元。作為全球工業(yè)自動化領域的領導者,貝加萊融合了前沿技術與先進的工程能力,為各個產(chǎn)業(yè)客戶提供機器與工廠自動化、運動控制、HMI以及集成安全技術的完整解決方案。貝加萊保持持續(xù)的創(chuàng)新精神,為客戶提供更為簡化以及超出預期的工業(yè)自動化領域前沿技術與方案。

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  • 朋先生 在2025/3/24 15:31:00留言
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  • 金博 在2025/2/25 16:53:00留言
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