凸輪輪廓課程設(shè)計(jì)--對心直動平底從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

1、<p>　　課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書</p><p>　　課程設(shè)計(jì)（論文）的內(nèi)容</p><p>　　通過利用AutoCAD軟件、AutoCAD二次開發(fā)技術(shù)繪制對心直動平底從動件盤形凸輪輪廓，用圖解法進(jìn)行對心直動平底從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，計(jì)算出平底推桿平底尺寸長度，最后檢驗(yàn)壓力角是否滿足許用壓力角的要求。 </p><p>　　二、課程設(shè)計(jì)（論文）的要求

2、與數(shù)據(jù)</p><p>　　用圖解法設(shè)計(jì)盤形凸輪機(jī)構(gòu)，并用CAD畫出凸輪輪廓。</p><p>　　用圖解法設(shè)計(jì)盤形凸輪機(jī)構(gòu)，并求出平底推桿平底尺寸長度。</p><p>　　根據(jù)從動件的運(yùn)動規(guī)律計(jì)算出位移并繪畫該曲線在圖紙上；</p><p>　　檢驗(yàn)壓力角是否滿足許用壓力角的要求；</p><p><b>

3、;　　編寫課程設(shè)計(jì)說明書</b></p><p>　　三、課程設(shè)計(jì)（論文）應(yīng)完成的工作</p><p>　　繪制對心直動平底從動件盤形凸輪輪廓機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)簡圖。</p><p>　　繪制出從動件的位移曲線圖。</p><p>　　檢驗(yàn)壓力角是否滿足許用壓力角的要求并且計(jì)算出平底推桿平底尺寸長度。</p><p&g

4、t;　　完成課程設(shè)計(jì)說明書。</p><p>　　四、課程設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)程安排</p><p>　　五、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)</p><p>　　[1] ]孫恒.機(jī)械原理（第七版）[M] .北京：高等教育出版社，2006</p><p>　　[2]孫恒.機(jī)械原理（第六版）[M] .北京：高等教育出版社，2001</p>&

5、lt;p>　　[3]曹金濤.凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1985.</p><p>　　[4]管榮法.凸輪與凸輪機(jī)構(gòu)基礎(chǔ).[M] 北京：國防工業(yè)出版社，1985</p><p>　　發(fā)出任務(wù)書日期： 2012 年 6 月 16日 指導(dǎo)教師簽名：</p><p>　　計(jì)劃完成日期： 2012 年 6 月 30 日 教學(xué)單位責(zé)任人簽章：&

6、lt;/p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　(一). 設(shè)計(jì)題目：對心直動平底從動件盤形凸輪輪廓機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)4</p><p>　　(二)凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)的基本原理：5</p><p>　　(三)運(yùn)動規(guī)律分析：5</p><p>　　(四)用作圖法設(shè)計(jì)對心直動平底從

7、動件盤形凸輪機(jī)構(gòu):6</p><p>　　(五)計(jì)算平底推桿平底尺寸長度10</p><p>　　(六)壓力角分析11</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)14</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　在凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)的圖解法中

8、應(yīng)用AutoCAD軟件進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)和計(jì)算，保持了圖解法原理簡單、方法直觀、易于掌握的優(yōu)點(diǎn)。同時避免了作圖誤差，提高了作圖效率，分析計(jì)算的精度與解析法精度相同。</p><p>　　在進(jìn)行凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)時，可應(yīng)用圖解法或解析法，其中解析法的精度較高，但計(jì)算過程較為復(fù)雜，而圖解法雖然具有原理簡單，方法直觀，作圖便捷的優(yōu)點(diǎn)，但以往的手工作圖過程，使其作圖中的誤差較大，設(shè)計(jì)精度較低，不能滿足當(dāng)今工程實(shí)際所需的更高要求

9、，因而其使用范圍已受到很大的限制。隨著計(jì)算機(jī)繪圖軟件(如AutoCAD)在工業(yè)界的普及，為人們很好地解決了圖解法所面臨的問題，在圖解法中應(yīng)用AutoCAD軟件進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)和計(jì)算可大大提高分析與設(shè)計(jì)的精度和工作效率，滿足較高的設(shè)計(jì)精度要求。本文介紹了利用AutoCAD軟件進(jìn)行圖解法設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線。 本設(shè)計(jì)旨在完成基圓半徑=55mm及從動件最大升程h=40mm，推程運(yùn)動角=180°、遠(yuǎn)休止角=30°、回程角=1

10、20°及近休止角=30°，從動件推程以正弦加速度運(yùn)動規(guī)律上升，回程以等加速等減速運(yùn)動規(guī)律下降的對心直動平底從動件盤形凸輪輪廓機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　.</b></p><p>　　. 設(shè)計(jì)題目：對心直動平底從動件盤形凸輪輪廓機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p>　　設(shè)計(jì)一個對心直動平底從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)。設(shè)計(jì)參數(shù)如表

11、中所示，凸輪回轉(zhuǎn)方向?yàn)槟鏁r針，從動件推程以正弦加速度運(yùn)動規(guī)律上升，回程以等加速等減速運(yùn)動規(guī)律下降，其中，e、rr、rb、h分別代表偏距、滾子半徑、基圓半徑及從動件最大升程，ф、фs、ф‘、фs’分別代表凸輪的推程角、遠(yuǎn)休止角、回程角及近休止角。</p><p><b>　　1、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)</b></p><p><b>　　2、設(shè)計(jì)內(nèi)容：</b>&

12、lt;/p><p>　　1用圖解法設(shè)計(jì)此盤形凸輪機(jī)構(gòu)，并將凸輪輪廓及從動件的位移曲線畫在圖紙上；</p><p>　　2，計(jì)算平底推桿平底尺寸長度，將計(jì)算過程寫在說明書中。</p><p>　　3檢驗(yàn)壓力角是否滿足許用壓力角的要求。</p><p>　　凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)的基本原理：</p><p>　　凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)

13、的基本原理：</p><p>　　無論是采用作圖法還是解析法設(shè)計(jì)凸輪廓線，所依據(jù)的基本原理都是反轉(zhuǎn)法原理，即在設(shè)計(jì)凸輪廓線時，假設(shè)凸輪靜止不懂，而推桿相對凸輪作反轉(zhuǎn)運(yùn)動，同時又在其道軌內(nèi)作預(yù)期往復(fù)運(yùn)動，作出推桿在這種復(fù)合運(yùn)動中的一系列位置，則其尖頂?shù)能壽E就是所要求的凸輪廓線。</p><p>　　用作圖法設(shè)計(jì)對心直動平底從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)。</p><p><

14、b>　　運(yùn)動規(guī)律分析：</b></p><p>　　(1)s＝ s(t) ＝ s(δ ) v＝ v(t) ＝ v(δ ) a＝ a(t) ＝ a(δ )</p><p>　　推程以正弦加速度運(yùn)動規(guī)律上升： s=h[1-(Φ/Φ)+sin(2πΦ/Φ)/(2π)]</p><p>　　等加速回程運(yùn)動方程： s=h-2hΦ/

15、Φ`</p><p>　　等減速回程運(yùn)動方程； s=2h（Φ-Φ）/Φ`</p><p>　　凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角是指推桿所受正壓力的方向與推桿上點(diǎn) A的速度方向之間所夾銳角，它是影響凸輪機(jī)構(gòu)受力情況的一個重要參數(shù)。在其他情況不變的情況下， α 愈大，F(xiàn)愈大，若α 大至使F增至無窮大時，機(jī)構(gòu)將發(fā)生自鎖。此時機(jī)構(gòu)的壓力角稱為臨界壓力角αc，即αc＝arctan{1/[(1＋2b/l )t

16、anφ2]}－φ1，為保證凸輪機(jī)構(gòu)能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，應(yīng)使其最大壓力角αmax小于臨界壓力角αc，生產(chǎn)實(shí)際中為了提高機(jī)構(gòu)的效率，改善其受力情況，通常規(guī)定：凸輪機(jī)構(gòu)的最大壓力角αmax應(yīng)小于某一許用壓力角[α]，αmax<[α] ([α]<<αc)</p><p><b>　　.</b></p><p>　　用作圖法設(shè)計(jì)對心直動平底從動件

17、盤形凸輪機(jī)構(gòu):</p><p>　　已知基圓半徑rb =55，從動件最大升程h=40。凸輪推程角ф=180度，遠(yuǎn)休止角фs =30度，回程角ф=120度，近休止角фs’=30度。</p><p>　　先設(shè)平底中心A視為尖頂推桿的尖頂，用反轉(zhuǎn)法設(shè)計(jì)出凸輪的理論輪廓線；然后將理論切線延長，以至求得理論切線的交點(diǎn)。最后再作這些線段的共同相切線的包絡(luò)線，即為凸輪的工作廓線或?qū)嶋H廓線。</p&

18、gt;<p>　　凸輪以等角速度w沿逆時針方向回轉(zhuǎn)，推桿的行程h=40mm.其運(yùn)動規(guī)律為：</p><p>　　δ= 0°——180° 推桿以正弦加速度運(yùn)動規(guī)律上升</p><p>　　δ=180°——210° 推桿遠(yuǎn)休</p><p>　　δ=210——330° 等加速等減

19、速回程運(yùn)動下降</p><p>　　δ=330°——360° 推桿近休</p><p>　　取比例尺u1，先根據(jù)已知尺寸作出基圓與偏距圓，然后用反轉(zhuǎn)法作圖設(shè)計(jì)。</p><p>　　取凸輪以逆時針方向運(yùn)動：</p><p>　　由于條件可知推程段為180°可分成12段，每15°一段：根據(jù)正弦加速

20、度運(yùn)動規(guī)律上升，位移公式是：s=h[1-(Φ/Φ)+sin(2πΦ/Φ)/(2π)]</p><p>　　算出各推程S，根據(jù)表中數(shù)據(jù)畫出推桿的位置并將各個切點(diǎn)用平滑曲線連接，以基圓半徑r加上推程h得（55+40）作為遠(yuǎn)休角的半徑，作30°的遠(yuǎn)休止圓弧</p><p><b>　　.</b></p><p>　　從動件在推程的段的位移圖

21、利用CAD畫圖如下所示：</p><p>　　由于條件可知回程段為120°分成8段，每15°一段：</p><p>　　等加速回程運(yùn)動方程： s=h-2hΦ/Φ`范圍是[0 ,60°]</p><p>　　等減速回程運(yùn)動方程； s=2h（Φ-Φ）/Φ范圍是[ 60°,120°]</p>

22、<p>　　算出各推程S，根據(jù)表中數(shù)據(jù)畫出推桿的位置并將各個切點(diǎn)用平滑曲線連接，以基圓半徑r作為近休角的半徑，作30°的遠(yuǎn)休止圓弧，與基圓重合，圖如下所示1-1</p><p><b>　　1-1</b></p><p>　　從動件在回程及近休角段的位移圖利用CAD畫圖如下所示：</p><p>　　然后在上圖的基礎(chǔ)上利用平

23、底的桿件進(jìn)行平移后，還要有效的將平底進(jìn)行延長，求得各個平底交點(diǎn)，然后再利用自由曲線進(jìn)行連線得出平底推桿的運(yùn)動軌跡，即是凸輪輪廓的曲線，圖在下圖在右</p><p>　　計(jì)算平底推桿平底尺寸長度</p><p>　　如下圖1-2所示，1-2</p><p>　　推桿平底中心至推桿平底與圖輪廓線的接觸點(diǎn)間的距離BC</p><p>　　OP=BC

24、=ds/dΦ</p><p>　　其最大的距離Lmax=BCmax= |ds/dΦ|max，|ds/dΦ|max應(yīng)根據(jù)推程和回程推桿的運(yùn)動規(guī)律進(jìn)行計(jì)算，取最大值。設(shè)平底兩側(cè)取同樣長度，則推桿平底長度L為 L=2|ds/dΦ|max+(5~7)mm</p><p>　　由于在推程的過程段求得平底長度</p><p>　　L=2[(h/Φs)—cos(

25、2πΦ/Φs)/（2π）] [0~180°]</p><p>　　在回程加速段求得平底的長度 L=4hΦ/Φs [0~60°]</p><p>　　根據(jù)推程回程的取值范圍可求得平底推桿的平底長度為30.8mm</p><p><b>　　壓力角分析</b></p><p>　　凸輪機(jī)構(gòu)的壓力

26、角是指推桿所受正壓力的方向與推桿上點(diǎn) A的速度方向之間所夾銳角，它是影響凸輪機(jī)構(gòu)受力情況的一個重要參數(shù)。在其他情況不變的情況下， α 愈大，F(xiàn)愈大，若α 大至使F增至無窮大時，機(jī)構(gòu)將發(fā)生自鎖。此時機(jī)構(gòu)的壓力角稱為臨界壓力角αc，為保證凸輪機(jī)構(gòu)能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，應(yīng)使其最大壓力角αmax小于臨界壓力角αc，生產(chǎn)實(shí)際中為了提高機(jī)構(gòu)的效率，改善其受力情況，通常規(guī)定：凸輪機(jī)構(gòu)的最大壓力角αmax應(yīng)小于某一許用壓力角[α]，αmax<[α] ([

27、α]<<αc)，對直動推桿一般取[α]= 30°。</p><p>　　對于對心直動平底從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)，由α＝arctanⅠds/dδ/( rb+s) Ⅰ，可求出，其中推程段的壓力角為：α＝arctanⅠ40/π（1-cos2δ）/( rb+s) Ⅰ</p><p>　　推程段的壓力角為：等加速回程 α＝arctanⅠ-4hδ/Φs /( rb+s) Ⅰ<

28、;/p><p>　　等減速回程 α＝arctanⅠ（4hδ-4hΦs ）/Φs /( rb+s) Ⅰ</p><p>　　推程段的最大壓力角18.75°，相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角位90°；回程的最大壓力角為2.60°，相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角為330°.由于凸輪機(jī)構(gòu)的最大壓力角αmax遠(yuǎn)小于許用壓力角[α]= 30°故如有必要，凸輪基圓半徑可適當(dāng)減小。<

29、;/p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] ]孫恒.機(jī)械原理（第七版）[M] .北京：高等教育出版社，2006</p><p>　　[2]孫恒.機(jī)械原理（第六版）[M] .北京：高等教育出版社，2001</p><p>　　[3]曹金濤.凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1985.<