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文檔簡介
1、機 械 原 理 課 程 設 計裝訂線計算說明書設計題目:偏置直動滾子盤形凸輪設計 機電工程 系 機械設計制造及自動化 專業 14級 班設計者:xxx學號:2014103210202指導教師xx2016年6月25日目錄論 文(設 計)任 務 書.摘要一、 根據已知尺寸作出推桿的位移曲線圖二、 根據已知尺寸作出基圓三、 用反轉法設計出凸輪理論輪廓曲線四、 根據理論輪廓曲線作出實際輪廓曲線五、 驗證壓力角是否滿足要求.六、 參考文獻七、 心得體會.論 文(設 計)任 務 書課程編號j1410102-3課程名稱機械原理課程設計學時16實施地點教學樓班級機械14級01、02、03班人數120起止時間20
2、16.6.13至2016.6.26形式集中 分散指導教師趙侖論文(設計)進度安排2016.6.13至2016.6.14:作出推桿的位移曲線圖;2016.6.15至2016.6.16:作出凸輪理論輪廓曲線;2016.6.17至2016.6.20:作出凸輪實際輪廓曲線,并驗證壓力角;2016.6.21至2016.6.25:編寫設計計算說明書;2016.26:答辯。論文(設計)內容設計題目:偏置直動滾子盤形凸輪設計設計主要內容:如圖偏置直動滾子推桿盤形凸輪機構,已知:凸輪回轉方向和推桿的初始位置,偏矩為12mm,基圓半徑為60mm,滾子半徑為10mm,最大升程40mm。推桿的運動規律為推程以等加速等
3、減速運動上升,回程以簡諧運動下降,推程角為120°,遠休止角為60°,回程角為120°,近休止角為60°,試用圖解法進行偏置直動滾子從動件盤形凸輪輪廓設計,并檢驗壓力角一定滿足要求。要求(包括紀律要求和報告書要求)1用圖解法繪制凸輪輪廓設計圖1張(A2圖紙),占總成績的40;2繪制從動件位移曲線圖1張(A3圖紙),占總成績的10;3編寫設計計算說明書1份,占總成績的40;4設計期間的表現占總成績的10,要求:勤奮自覺、獨立多思、耐心細致、交流合作。摘要凸輪機構是由具有曲線輪廓或凹槽的構件,通過高副接觸帶動從動件實現預期 運動規律的一種高副機構。
4、雖然凸輪機構的應用受到一定的限制,但還是被廣泛應 用于各種機械中,特別是自動機械,裝配生產線中的自動控制裝置中。凸輪機構在 應用中的基本特點在于能使從動件獲得較復雜的運動規律。因為從動件的運動規律 取決于凸輪輪廓曲線,所以在應用時,只要根據從動件的運動規律來設計凸輪的輪 廓曲線就可以了。 凸輪機構廣泛應用于各種自動機械、儀器和操縱控制裝置。 凸輪機構之所以得到如此廣泛的應用,主要是由于凸輪機構可以實現各種復雜的運 動要求,而且結構簡單、緊湊。 凸輪結構的特點:1、只需改變凸輪廓線,就可以得到復雜的運動規律;2、設
5、計方法簡便;3、構件少、結構緊湊;4、與其它機構組合可以得到很復雜的運動規 律 5、凸輪機構不宜傳遞很大的動力;6、從動件的行程不宜過大;7、特殊的凸輪 廓線有時加工困難。 設計機械時,當需要其從動件必須準確地實現某種預期的運動規律時,常采用 凸輪機構。當凸輪運動時,通過其上的曲線輪廓與從動件的高副接觸,可使從動件 獲得預期的運動。凸輪機構是由凸輪、從動件和機架這三個基本構件所組成的一種 高副機構。原理:由凸輪的回轉運動或往復運動推動從動件作規定往復移動或擺動 的機構。凸輪具有曲線輪廓或凹槽,有盤形凸輪、圓柱凸輪和
6、移動凸輪等,其中圓 柱凸輪的凹槽曲線是空間曲線,因而屬于空間凸輪。從動件與凸輪作點接觸或線接 觸,有滾子從動件、平底從動件和尖端從動件等。尖端從動件能與任意復雜的凸輪 輪廓保持接觸,可實現任意運動,但尖端容易磨損,適用于傳力較小的低速機構中。 為了使從動件與凸輪始終保持接觸,可采用彈 簧或施加重力。具有凹槽的凸輪可 使從動件傳遞確定的運動,為確動凸輪的一種。一般情況下凸輪是主動的,但也有 從動或固定的凸輪。多數凸輪是單自由度的,但也有雙自由度的劈錐凸輪。凸輪機 構結構緊湊,最適用于要求從動件作間歇運動的場合。它與液
7、壓和氣動的類似機構 比較,運動可靠,因此在自動機床內燃機印刷機和紡織機中得到廣泛應用。但凸輪 機構易磨損,有噪聲,高速凸輪的設計比較復雜,制造要求較高。一、根據已知尺寸作出推桿的位移曲線圖為了便于后面的作圖需要,作出s=s()曲線。在推程段將推程角分成八等份,利用公式計算出凸輪轉過角度時對應的位移s的大小。在回程時利用同樣的方法作出回程時的位移曲線,計算結果如表,畫圖見圖紙。推程如下表:推程(單位:°)20406080100120S(單位:mm)2.228.882031.1137.7740回程如下表:回程(單位:°)20406080100120S(單位:
8、mm)37.33020102.670根據上表畫出圖二、根據已知尺寸作出基圓已知:凸輪回轉方向和推桿的初始位置,偏矩為12mm,基圓半徑為60mm,滾子半徑為10mm,最大升程40mm。推桿的運動規律為推程以等加速等減速運動上升,回程以簡諧運動下降,推程角為120°,遠休止角為60°,回程角為120°,近休止角為60°。三、用反轉法設計出凸輪理論輪廓曲線1、以O為圓心,、e為半徑分別作出基圓、偏距圓、并給出定點;2、根據位移曲線的角度畫出各點;3、根據推程和回程時的位移得到各點;4、用平滑的曲線連接各點。四、根據理論輪廓曲線作出實際輪廓曲線以理論輪廓曲線上
9、各點為圓心,滾子半徑為半徑作出一系列的圓,則此圓族的包絡線為滾子推桿的實際輪廓曲線,如圖所示:五、驗證壓力角是否滿足要求可知:tan =ds/d-e/r02-e21/2+s,=arctands/d-e/r02-e21/2+s。(一) 等加速運動壓力角檢驗等加速推程運動位移方程:s=2h2/02 0,/3;ds/d=4h/02, tan =4h/02-e/r02-e21/2+2h2/02,=arctan4hd/02-e/r02-e21/2+2h2/02;而當最大時,tan 也為最大。設y1=tan =4h/02-e/r02-e21/2+2h2/02,求y1的極值,則需要y1=0,y1'=
10、4h/02×r02-e21/2+2h2/02-4h/02-e×4h/02/r02-e21/2+2h2/022=0,r02-e21/2+2h2/02-d4h/02-e=0,代入r0=60,h=40,e=12,0=120°, 可解得:11.5,2-2.2,但是0,/3,且可解得當0,/3時,恒有y1'>0,此時y1嚴格單調遞增,即fa=tan 也是單調遞增,a也是單調遞增, =0-0.20< =/3|0.33|,即d=011°<=/318°;當=/3時,等加速運動壓力角a取得最大值;此時y1=tan 0.33<tan
11、 =0.58,即是18°<=30°;即符合設計要求。(二) 等減速運動壓力角檢驗等減速推程運動位移方程:s=h-2h(0-)2/02 /3,2/3;ds/d=4h(0-)/02,tan =4h0-/02-e/r02-e21/2+ h-2h0-2/02,=arctan4h(0-/02-e/r02-e21/2+ h-2h(0-2/02;根據上面所述,同理可得:設y2= tan =4h0-/02-e/r02-e21/2+h-2h0-2/02,求導并使之等于零再消除同類項,則有:(r02-e21/2+h-2h0-2/02+0-×4h0-/02-e=0,同樣代入r0=
12、60,h=40,e=12,0=120°,方程無解。則y2恒單調遞減;tan =/30.33>tan =2/3-0.12, 即=/318°>=2/37°;當=/3時,等減速運動壓力角a亦取得最大值;此時18°<=30°;即符合設計要求。(三) 簡諧運動壓力角檢驗簡諧運動位移方程為:s=h1+cos/02/2 0,2/3;ds/d=-h/20'sin/0';所以有:tan =-h/20'sin/0'-e/ r02-e21/2+ h1+cos/0'/2;=arctan-h/20'sin
13、/0'-e/r02-e21/2+h1+cos/0'/2;根據上面所述,同理可得:設y3= tan =-h/20'sin/0'-e/ r02-e21/2+ h1+cos/0'/2;求導并使之等于零再消除同類項,則有:h/20'cos/0'2+/0'cos/0'r02-e21/2+h/2+h/20'sin/0'2+esin/0'=0;可解得:'=111°0,2/3;且 tan '=111°-0.11<tan '=0°-0.12<tan '=120°-0.20;即當'=120°時壓力角取得最大值,此時11°<=30°,即是符合要求。綜上所述,凸輪壓力角最大時在推程等加速等減速運動的半程,此時壓力角為18°,小于許可值=30
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