機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)-偏置直動(dòng)滾子盤(pán)形凸輪設(shè)計(jì).doc

機(jī) 械 原 理 課 程 設(shè) 計(jì)裝訂線計(jì)算說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)題目：偏置直動(dòng)滾子盤(pán)形凸輪設(shè)計(jì) 機(jī)電工程 系 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 專業(yè) 14級(jí) 班設(shè)計(jì)者：xxx學(xué)號(hào)：2014103210202指導(dǎo)教師xx2016年6月25日目錄論 文（設(shè) 計(jì)）任 務(wù) 書(shū).摘要一、 根據(jù)已知尺寸作出推桿的位移曲線圖二、 根據(jù)已知尺寸作出基圓三、 用反轉(zhuǎn)法設(shè)計(jì)出凸輪理論輪廓曲線四、 根據(jù)理論輪廓曲線作出實(shí)際輪廓曲線五、 驗(yàn)證壓力角是否滿足要求.六、 參考文獻(xiàn)七、 心得體會(huì).論 文（設(shè) 計(jì)）任 務(wù) 書(shū)課程編號(hào)j1410102-3課程名稱機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)學(xué)時(shí)16實(shí)施地點(diǎn)教學(xué)樓班級(jí)機(jī)械14級(jí)01、02、03班人數(shù)120起止時(shí)間2016.6.13至2016.6.26形式集中 分散指導(dǎo)教師趙侖論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)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(shí)際輪廓曲線，并驗(yàn)證壓力角；2016.6.21至2016.6.25：編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)；2016.26：答辯。論文（設(shè)計(jì)）內(nèi)容設(shè)計(jì)題目：偏置直動(dòng)滾子盤(pán)形凸輪設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容：如圖偏置直動(dòng)滾子推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)，已知：凸輪回轉(zhuǎn)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(yùn)動(dòng)規(guī)律為推程以等加速等減速運(yùn)動(dòng)上升，回程以簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)下降，推程角為120，遠(yuǎn)休止角為60，回程角為120，近休止角為60，試用圖解法進(jìn)行偏置直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓設(shè)計(jì)，并檢驗(yàn)壓力角一定滿足要求。要求(包括紀(jì)律要求和報(bào)告書(shū)要求)1用圖解法繪制凸輪輪廓設(shè)計(jì)圖1張（A2圖紙），占總成績(jī)的40；2繪制從動(dòng)件位移曲線圖1張（A3圖紙），占總成績(jī)的10；3編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)1份，占總成績(jī)的40；4設(shè)計(jì)期間的表現(xiàn)占總成績(jī)的10，要求：勤奮自覺(jué)、獨(dú)立多思、耐心細(xì)致、交流合作。摘要凸輪機(jī)構(gòu)是由具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，通過(guò)高副接觸帶動(dòng)從動(dòng)件實(shí)現(xiàn)預(yù)期運(yùn)動(dòng)規(guī)律的一種高副機(jī)構(gòu)。雖然凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用受到一定的限制，但還是被廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械中，特別是自動(dòng)機(jī)械，裝配生產(chǎn)線中的自動(dòng)控制裝置中。凸輪機(jī)構(gòu)在應(yīng)用中的基本特點(diǎn)在于能使從動(dòng)件獲得較復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。因?yàn)閺膭?dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律取決于凸輪輪廓曲線，所以在應(yīng)用時(shí)，只要根據(jù)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律來(lái)設(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線就可以了。凸輪機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用于各種自動(dòng)機(jī)械、儀器和操縱控制裝置。 凸輪機(jī)構(gòu)之所以得到如此廣泛的應(yīng)用，主要是由于凸輪機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)要求，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊。凸輪結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：1、只需改變凸輪廓線，就可以得到復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；2、設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)便；3、構(gòu)件少、結(jié)構(gòu)緊湊；4、與其它機(jī)構(gòu)組合可以得到很復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律5、凸輪機(jī)構(gòu)不宜傳遞很大的動(dòng)力；6、從動(dòng)件的行程不宜過(guò)大；7、特殊的凸輪廓線有時(shí)加工困難。設(shè)計(jì)機(jī)械時(shí)，當(dāng)需要其從動(dòng)件必須準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)某種預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，常采用凸輪機(jī)構(gòu)。當(dāng)凸輪運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)其上的曲線輪廓與從動(dòng)件的高副接觸，可使從動(dòng)件獲得預(yù)期的運(yùn)動(dòng)。凸輪機(jī)構(gòu)是由凸輪、從動(dòng)件和機(jī)架這三個(gè)基本構(gòu)件所組成的一種高副機(jī)構(gòu)。原理：由凸輪的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)推動(dòng)從動(dòng)件作規(guī)定往復(fù)移動(dòng)或擺動(dòng)的機(jī)構(gòu)。凸輪具有曲線輪廓或凹槽，有盤(pán)形凸輪、圓柱凸輪和移動(dòng)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(dòng)件與凸輪作點(diǎn)接觸或線接觸，有滾子從動(dòng)件、平底從動(dòng)件和尖端從動(dòng)件等。尖端從動(dòng)件能與任意復(fù)雜的凸輪輪廓保持接觸，可實(shí)現(xiàn)任意運(yùn)動(dòng)，但尖端容易磨損，適用于傳力較小的低速機(jī)構(gòu)中。為了使從動(dòng)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(dòng)件傳遞確定的運(yùn)動(dòng)，為確動(dòng)凸輪的一種。一般情況下凸輪是主動(dòng)的，但也有從動(dòng)或固定的凸輪。多數(shù)凸輪是單自由度的，但也有雙自由度的劈錐凸輪。凸輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，最適用于要求從動(dòng)件作間歇運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合。它與液壓和氣動(dòng)的類(lèi)似機(jī)構(gòu)比較，運(yùn)動(dòng)可靠，因此在自動(dòng)機(jī)床內(nèi)燃機(jī)印刷機(jī)和紡織機(jī)中得到廣泛應(yīng)用。但凸輪機(jī)構(gòu)易磨損，有噪聲，高速凸輪的設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，制造要求較高。一、根據(jù)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(jì)算出凸輪轉(zhuǎn)過(guò)角度時(shí)對(duì)應(yīng)的位移s的大小。在回程時(shí)利用同樣的方法作出回程時(shí)的位移曲線，計(jì)算結(jié)果如表，畫(huà)圖見(jiàn)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(jù)上表畫(huà)出圖二、根據(jù)已知尺寸作出基圓已知：凸輪回轉(zhuǎn)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(yùn)動(dòng)規(guī)律為推程以等加速等減速運(yùn)動(dòng)上升，回程以簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)下降，推程角為120，遠(yuǎn)休止角為60，回程角為120，近休止角為60。三、用反轉(zhuǎn)法設(shè)計(jì)出凸輪理論輪廓曲線1、以O(shè)為圓心，、e為半徑分別作出基圓、偏距圓、并給出定點(diǎn)；2、根據(jù)位移曲線的角度畫(huà)出各點(diǎn)；3、根據(jù)推程和回程時(shí)的位移得到各點(diǎn)；4、用平滑的曲線連接各點(diǎn)。四、根據(jù)理論輪廓曲線作出實(shí)際輪廓曲線以理論輪廓曲線上各點(diǎn)為圓心，滾子半徑為半徑作出一系列的圓，則此圓族的包絡(luò)線為滾子推桿的實(shí)際輪廓曲線，如圖所示：五、驗(yàn)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(yùn)動(dòng)壓力角檢驗(yàn)等加速推程運(yùn)動(dòng)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(dāng)最大時(shí)，tan 也為最大。設(shè)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(dāng)0,/3時(shí)，恒有y10，此時(shí)y1嚴(yán)格單調(diào)遞增，即fa=tan 也是單調(diào)遞增，a也是單調(diào)遞增， =0-0.20 =/3|0.33|，即d=011=/318；當(dāng)=/3時(shí)，等加速運(yùn)動(dòng)壓力角a取得最大值；此時(shí)y1=tan 0.33tan =0.58，即是18tan =2/3-0.12, 即=/318=2/37；當(dāng)=/3時(shí)，等減速運(yùn)動(dòng)壓力角a亦取得最大值；此時(shí)18=30；即符合設(shè)計(jì)要求。(三) 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)壓力角檢驗(yàn)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)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(jù)上面所述，同理可得：設(shè)y3= tan =-h/20sin/0-e/ r02-e21/2+ h1+cos/0/2；求導(dǎo)并使之等于零再消除同類(lèi)項(xiàng)，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(dāng)=120時(shí)壓力角取得最大值，此時(shí)11=30，即是符合要求。綜上所述，凸輪壓力角最大時(shí)在推程等加速等減速運(yùn)動(dòng)的半程，此時(shí)壓力角為18，小于許可值=30，所以凸輪符合設(shè)計(jì)要求。六、參考文獻(xiàn)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)第2版陸風(fēng)儀主編【機(jī)械工業(yè)出版社】機(jī)械原理第八版 孫恒