機械原理凸輪設(shè)計偏置直動滾子從動件盤形凸輪機構(gòu)的設(shè)計

1、中 國 地 質(zhì) 大 學(xué) 課程論文題目偏置直動滾子從動件盤形凸輪機構(gòu)的設(shè)計指導(dǎo)老師_ _ 姓名 班級 學(xué)號 專業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 院系 機電學(xué)院 日 期 2015 年 5 月 30 日     解析法分析機構(gòu)運動MATLAB輔助分析摘要： 在各種機械，特別是自動化和自動控制裝置中，廣泛采用著各種形式的凸輪機構(gòu)，例如盤形凸輪機構(gòu)在印刷機中的應(yīng)用，等經(jīng)凸輪機構(gòu)在機械加工中的應(yīng)用，利用分度凸輪機構(gòu)實現(xiàn)轉(zhuǎn)位，圓柱凸輪機構(gòu)在機械加工中的應(yīng)用。     凸輪機構(gòu)的最大優(yōu)點是只要適當(dāng)?shù)卦O(shè)計出凸輪的輪廓曲

2、線，就可以使推桿得到各種預(yù)期的運動規(guī)律，而且響應(yīng)快速，機構(gòu)簡單緊湊。正因如此，凸輪機構(gòu)不可能被數(shù)控，電控等裝置完全代替。但是凸輪機構(gòu)的缺點是凸輪輪廓線與推桿之間為點，線接觸，易磨損，凸輪制造較困難。在這些前提之下，設(shè)計者要理性的分析實際情況，設(shè)計出合理的凸輪機構(gòu)，保證工作的質(zhì)量與效率。 本次設(shè)計的是偏置直動滾子從動件盤形凸輪機構(gòu)，推桿是滾子推桿，這種推桿由于滾子與凸輪廓之間為滾動摩擦，所以磨損較小，可用來傳遞較大動力，因而被大量使用，通過設(shè)計從根本上了解這種凸輪機構(gòu)的設(shè)計原理，增加對凸輪機構(gòu)的認(rèn)識。通過用MATLAB軟件進(jìn)行偏置直動滾子從動件盤形凸輪輪廓設(shè)計，得出理論廓線和工作廓線，

3、進(jìn)一步加深對凸輪的理解。一、課程設(shè)計（論文）的要求與數(shù)據(jù) 設(shè)計題目：偏置直動滾子從動件盤形凸輪機構(gòu)的設(shè)計 試設(shè)計偏置直動滾子推桿盤形凸輪機構(gòu)的理論輪廓曲線和工作廓線。已知凸輪軸置于推桿軸線右側(cè)，偏距e=20mm，基圓半徑r0=50mm，滾子半徑rr=10mm。凸輪以等角速度沿順時針方向回轉(zhuǎn)，在凸輪轉(zhuǎn)過2=120°的過程中，推桿按正弦加速度沿順時針方向回轉(zhuǎn)，在凸輪轉(zhuǎn)過2=30°時，推桿保持不動；其后，凸輪在回轉(zhuǎn)角度3=60°期間，推桿又按余弦加速度運動規(guī)律下降至起始位置；凸輪轉(zhuǎn)過一周的其余角度時，推桿又靜止不動。求實際和理論輪廓線，驗算壓力角，驗

4、算失真情況，確定銑刀中心軸位置。二、 設(shè)計數(shù)據(jù)根據(jù)數(shù)據(jù)可繪得等減速運動規(guī)律上升時理論輪廓線：三、解析法計算(1)計算推桿的位移并對凸輪轉(zhuǎn)角求導(dǎo)。   當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)角在02/3過程中，推桿按正弦加速度運動規(guī)律上升  h=50mm。則：  可得：  02/3       02/3   當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)角在2/35/6過程中，推桿遠(yuǎn)休   s=50，2/35/6，2/35/6   當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)角在5/67/6過程中，推桿又按余弦加速度運動規(guī)律下降至

5、起始位置。則：    可得：   5/67/6       5/67/6   當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)角在7/62過程中，推桿近休。   s=0，7/62    ，7/62   (2)計算凸輪的理論廓線和實際廓線。   凸輪理論廓線上B點(即滾子中心)的直角坐標(biāo)為   x=(s0+s)cos-esin    y=(s0+0)sin-ecos   式中，&

6、#160;  凸輪實際廓線的方程即B'點的坐標(biāo)方程式為   x'=x-rrcos    y=y-rrsin   因為        所以          故  x'=x=10cos    y'=y-10sin Matlab程序%凸輪理論廓線與工作廓線的畫法clear %清除變量r0=50; %定義基圓半徑e=20; %定義偏距h=50; %推桿上升高度s

7、0=sqrt(r02-e2);r=10; %滾子半徑%理論廓線a1=linspace(0,2*pi/3); %推程階段的自變量s1=h*(3*a1/2/pi-sin(3*a1)/2/pi); %推桿產(chǎn)生的相應(yīng)位移 x1=-(s0+s1).*sin(a1)+e*cos(a1); %x函數(shù)y1=(s0+s1).*cos(a1)-e*sin(a1); %y函數(shù)a2=linspace(0,pi/6); %遠(yuǎn)休止階段的自變量 s2=50; %推桿位移x2=-(s0+s2).*sin(a2+2*pi/3)+e*cos(a2+2*pi/3); %x函數(shù) y2=(s0+s2).*cos(a2+2*pi/3)-

8、e*sin(a2+2*pi/3); %y函數(shù)a3=linspace(0,pi/3); %回程階段的自變量s3=h*(1+cos(3*a3)/2; %推桿位移x3=-(s0+s3).*sin(a3+5*pi/6)+e*cos(a3+5*pi/6); %x函數(shù) y3=(s0+s3).*cos(a3+5*pi/6)-e*sin(a3+5*pi/6); %y函數(shù)a4=linspace(0,5*pi/6); %近休止階段的自變量 s4=0; %推桿位移x4=-(s0+s4).*sin(a4+7*pi/6)+e*cos(a4+7*pi/6); %x函數(shù) y4=(s0+s4).*cos(a4+7*pi/6)

9、-e*sin(a4+7*pi/6); %y函數(shù)a0=linspace(0,2*pi); %基圓自變量x5=r0*cos(a0); %x函數(shù)y5=r0*sin(a0); %y函數(shù)%工作廓線m1=-(h*3/2/pi*(1-cos(3*a1)-e).*sin(a1)-(s0+s1).*cos(a1); %中間變量dx/d$ n1=(h*3/2/pi*(1-cos(3*a1)-e).*cos(a1)-(s0+s1).*sin(a1); %中間變量dy/d$ p1=-m1./sqrt(m1.2+n1.2); %sin& q1=n1./sqrt(m1.2+n1.2); %cos& x6=

10、x1-r*q1; %x'函數(shù)y6=y1-r*p1; %y'函數(shù)m2=-(s0+s2).*cos(a2+2*pi/3)+e*sin(a2+2*pi/3); %中間變量dx/d$n2=-(s0+s2).*sin(a2+2*pi/3)-e*cos(a2+2*pi/3); %中間變量dy/d$ p2=-m2./sqrt(m2.2+n2.2); %sin&q2=n2./sqrt(m2.2+n2.2); %cos&x7=x2-r*q2; %x'函數(shù)y7=y2-r*p2; %y'函數(shù)m3=(h*3/2*sin(3*a3)+e).*sin(a3+5*pi/6)-

11、(s0+s3).*cos(a3+5*pi/6); %中間變量dx/d$ n3=-(h*3/2*sin(3*a3)+e).*cos(a3+5*pi/6)-(s0+s3).*sin(a3+5*pi/6);%中間變量dy/d$ p3=-m3./sqrt(m3.2+n3.2); %sin&q3=n3./sqrt(m3.2+n3.2); %cos&x8=x3-r*q3; %x'函數(shù)y8=y3-r*p3; %y'函數(shù)m4=-(s0+s4).*cos(a4+7*pi/6)+e*sin(a4+7*pi/6); %n4=-(s0+s4).*sin(a4+7*pi/6)-e*cos

12、(a4+7*pi/6); %p4=-m4./sqrt(m4.2+n4.2); %sin&q4=n4./sqrt(m4.2+n4.2); %cos&x9=x4-r*q4; %x'函數(shù)y9=y4-r*p4; %y'函數(shù)%畫滾子g1=x1(1)+r*cos(a0);j1=y1(1)+r*sin(a0);g2=x1(25)+r*cos(a0);j2=y1(25)+r*sin(a0);g3=x1(50)+r*cos(a0);j3=y1(50)+r*sin(a0);g4=x1(60)+r*cos(a0);j4=y1(60)+r*sin(a0);g5=x1(75)+r*cos

13、(a0);j5=y1(75)+r*sin(a0);g6=x1(90)+r*cos(a0);j6=y1(90)+r*sin(a0);g7=x2(1)+r*cos(a0);j7=y2(1)+r*sin(a0);g8=x2(50)+r*cos(a0);j8=y2(50)+r*sin(a0);g9=x3(1)+r*cos(a0);j9=y3(1)+r*sin(a0);g10=x3(25)+r*cos(a0);j10=y3(25)+r*sin(a0);g11=x3(40)+r*cos(a0);j11=y3(40)+r*sin(a0);g12=x3(50)+r*cos(a0); 中間變量dx/d$ 中間變

14、量dy/d$j12=y3(50)+r*sin(a0);g13=x3(75)+r*cos(a0);j13=y3(75)+r*sin(a0);g14=x4(1)+r*cos(a0);j14=y4(1)+r*sin(a0);g15=x4(50)+r*cos(a0);j15=y4(50)+r*sin(a0);figure %創(chuàng)建圖形窗口plot(x1,y1,'b-',x2,y2,'g-',x3,y3,'m-',x4,y4,'c-',.x6,y6,'b-',x7,y7,'g-',x8,y8,'m-&#

15、39;,x9,y9,'c-',.'LineWidth',2) %畫函數(shù)曲線grid on %加網(wǎng)格hold on %保持圖像plot(x5,y5,'r-',g1,j1,'k-',g2,j2,'k-',g3,j3,'k-',.g4,j4,'k-',g5,j5,'k-',g6,j6,'k-',g7,j7,'k-',.g8,j8,'k-',g9,j9,'k-',g10,j10,'k-',g11,

16、j11,'k-',.g12,j12,'k-',g13,j13,'k-',g14,j14,'k-',g15,j15,'k-','LineWidth',2) %畫基圓title('凸輪理論廓線與工作廓線','FontSize',16) %標(biāo)題axis (-100,80,-120,60)axis('equal')points=x6',y6',zeros(100,1);x7',y7',zeros(100,1);.x8',

17、y8',zeros(100,1);x9',y9',zeros(100,1)運行結(jié)果：四、 數(shù)據(jù)分析推程時，許用壓力角的值一般為：對直動推桿取=30 º。 所以該凸輪的壓力角滿足許用壓力角的要求 公式=arctan【（ds/dt）/(r0+s)】并且無失真情況，銑刀的位置即理論輪廓線的位置?？?結(jié)通過本次課程設(shè)計，對于機械運動學(xué)與動力學(xué)的分析與設(shè)計有了一個比較完整的概念，同時，也培養(yǎng)了我表達(dá)，歸納總結(jié)的能力。此外，通過此次設(shè)計我也更加明確了自己所學(xué)知識的用途，這為以后的學(xué)習(xí)指明了方向，讓我在以后的學(xué)習(xí)中更加思路清晰，明確重點，從而向更好的方向努力。同時在設(shè)計的整個過程中葉發(fā)現(xiàn)了自己的很多的缺點，眼高手低，細(xì)節(jié)問題注意程度不夠，