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

1、<p>　　課程設(shè)計（論文）任務(wù)書</p><p>　　課程設(shè)計（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，用圖解法進行對心直動平底從動件盤形凸輪機構(gòu)的設(shè)計，計算出平底推桿平底尺寸長度，最后檢驗壓力角是否滿足許用壓力角的要求。 </p><p>　　二、課程設(shè)計（論文）的要求

2、與數(shù)據(jù)</p><p>　　用圖解法設(shè)計盤形凸輪機構(gòu)，并用CAD畫出凸輪輪廓。</p><p>　　用圖解法設(shè)計盤形凸輪機構(gòu)，并求出平底推桿平底尺寸長度。</p><p>　　根據(jù)從動件的運動規(guī)律計算出位移并繪畫該曲線在圖紙上；</p><p>　　檢驗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)計說明書</b></p><p>　　三、課程設(shè)計（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構(gòu)的設(shè)計簡圖。</p><p>　　繪制出從動件的位移曲線圖。</p><p>　　檢驗壓力角是否滿足許用壓力角的要求并且計算出平底推桿平底尺寸長度。</p><p&g

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

5、lt;p>　　[3]曹金濤.凸輪機構(gòu)設(shè)計[M].北京：機械工業(yè)出版社，1985.</p><p>　　[4]管榮法.凸輪與凸輪機構(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 指導教師簽名：</p><p>　　計劃完成日期： 2012 年 6 月 30 日 教學單位責任人簽章：&

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

7、動件盤形凸輪機構(gòu):6</p><p>　　(五)計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14</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　在凸輪輪廓曲線設(shè)計的圖解法中

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

9、，因而其使用范圍已受到很大的限制。隨著計算機繪圖軟件(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軟件進行輔助設(shè)計和計算可大大提高分析與設(shè)計的精度和工作效率，滿足較高的設(shè)計精度要求。本文介紹了利用AutoCAD軟件進行圖解法設(shè)計凸輪輪廓曲線。 本設(shè)計旨在完成基圓半徑=55mm及從動件最大升程h=40mm，推程運動角=180°、遠休止角=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動規(guī)律上升，回程以等加速等減速運動規(guī)律下降的對心直動平底從動件盤形凸輪輪廓機構(gòu)的設(shè)計。</p><p><b>　　.</b></p><p>　　. 設(shè)計題目：對心直動平底從動件盤形凸輪輪廓機構(gòu)的設(shè)計</p><p>　　設(shè)計一個對心直動平底從動件盤形凸輪機構(gòu)。設(shè)計參數(shù)如表

11、中所示，凸輪回轉(zhuǎn)方向為逆時針，從動件推程以正弦加速度運動規(guī)律上升，回程以等加速等減速運動規(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、遠休止角、回程角及近休止角。</p><p><b>　　1、設(shè)計數(shù)據(jù)</b></p><p><b>　　2、設(shè)計內(nèi)容：</b>&

12、lt;/p><p>　　1用圖解法設(shè)計此盤形凸輪機構(gòu)，并將凸輪輪廓及從動件的位移曲線畫在圖紙上；</p><p>　　2，計算平底推桿平底尺寸長度，將計算過程寫在說明書中。</p><p>　　3檢驗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)計的基本原理：</p><p>　　凸輪輪廓曲線的設(shè)計

13、的基本原理：</p><p>　　無論是采用作圖法還是解析法設(shè)計凸輪廓線，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)運動，同時又在其道軌內(nèi)作預期往復運動，作出推桿在這種復合運動中的一系列位置，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)計對心直動平底從動件盤形凸輪機構(gòu)。</p><p><

14、b>　　運動規(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動規(guī)律上升： s=h[1-(Φ/Φ)+sin(2πΦ/Φ)/(2π)]</p><p>　　等加速回程運動方程： s=h-2hΦ/

15、Φ`</p><p>　　等減速回程運動方程； s=2h（Φ-Φ）/Φ`</p><p>　　凸輪機構(gòu)的壓力角是指推桿所受正壓力的方向與推桿上點 A的速度方向之間所夾銳角，它是影響凸輪機構(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，機構(gòu)將發(fā)生自鎖。此時機構(gòu)的壓力角稱為臨界壓力角αc，即αc＝arctan{1/[(1＋2b/l )t

16、anφ2]}－φ1，為保證凸輪機構(gòu)能正常運轉(zhuǎn)，應(yīng)使其最大壓力角αmax小于臨界壓力角αc，生產(chǎn)實際中為了提高機構(gòu)的效率，改善其受力情況，通常規(guī)定：凸輪機構(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)計對心直動平底從動件

17、盤形凸輪機構(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。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.其運動規(guī)律為：</p><p>　　δ= 0°——180° 推桿以正弦加速度運動規(guī)律上升</p><p>　　δ=180°——210° 推桿遠休</p><p>　　δ=210——330° 等加速等減

19、速回程運動下降</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。</p><p>　　取凸輪以逆時針方向運動：</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用平滑曲線連接，以基圓半徑r加上推程h得（55+40）作為遠休角的半徑，作30°的遠休止圓弧</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>　　等加速回程運動方程： s=h-2hΦ/Φ`范圍是[0 ,60°]</p><p>　　等減速回程運動方程； 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、底的桿件進行平移后，還要有效的將平底進行延長，求得各個平底交點，然后再利用自由曲線進行連線得出平底推桿的運動軌跡，即是凸輪輪廓的曲線，圖在下圖在右</p><p>　　計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動規(guī)律進行計算，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>　　凸輪機構(gòu)的壓力

26、角是指推桿所受正壓力的方向與推桿上點 A的速度方向之間所夾銳角，它是影響凸輪機構(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，機構(gòu)將發(fā)生自鎖。此時機構(gòu)的壓力角稱為臨界壓力角αc，為保證凸輪機構(gòu)能正常運轉(zhuǎn)，應(yīng)使其最大壓力角αmax小于臨界壓力角αc，生產(chǎn)實際中為了提高機構(gòu)的效率，改善其受力情況，通常規(guī)定：凸輪機構(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°.由于凸輪機構(gòu)的最大壓力角αmax遠小于許用壓力角[α]= 30°故如有必要，凸輪基圓半徑可適當減小。<

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