機械原理課程設計說明書-偏置直動滾子盤形凸輪設計.doc

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(yè) 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2016.6.13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(guī)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，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(guī)律的一種高副機構。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(guī)律。因為從動件的運動規(guī)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(guī)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(guī)律；2、設計方法簡便；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(guī)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(guī)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(guī)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：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(guī)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=4h/02r02-e21/2+2h2/02-4h/02-e4h/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y10，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 0.33tan =0.58，即是18tan =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/20sin/0；所以有：tan =-h/20sin/0-e/ r02-e21/2+ h1+cos/0/2；=arctan-h/20sin/0-e/r02-e21/2+h1+cos/0/2；根據上面所述，同理可得：設y3= tan =-h/20sin/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/20cos/02+/0cos/0r02-e21/2+h/2+h/20sin/02+esin/0=0；可解得：=1110,2/3；且 tan =111-0.11tan =0-0.12tan =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，所以凸輪符合設計要求。六、參考文獻機械原理課程設計第2版陸風儀主編【機械工業(yè)出版社】機械原理第八版 孫恒