凸輪輪廓課程設計

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廣東工業(yè)大學華立學院 課 程 設 計 論文 課程名稱 機械原理課程設計 題目名稱 對心直動平底從動件盤形凸輪機構的設計 學生學部 系 機電工程學部 專業(yè)班級 10 機械 2 班 學 號 40 學生姓名 開 指導教師 2012 年 06 月 30 日 廣東工業(yè)大學華立學院 課程設計 論文 任務書 一 課程設計 論文 的內(nèi)容 通過利用 AutoCAD 軟件 AutoCAD 二次開發(fā)技術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的設計 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 1 二 課程設計 論文 的要求與數(shù)據(jù) 1 用圖解法設計盤形凸輪機構 并用 CAD 畫出凸輪輪廓 2 用圖解法設計盤形凸輪機構 并求出平底推桿平底尺寸長度 3 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 4 檢驗壓力角是否滿足許用壓力角的要求 5 編寫課程設計說明書 三 課程設計 論文 應完成的工作 1 繪制對心直動平底從動件盤形凸輪輪廓機構的設計簡圖 2 繪制出從動件的位移曲線圖 3 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 4 完成課程設計說明書 四 課程設計 論文 進程安排 序號 設計 論文 各階段內(nèi)容 地點 起止日期 1 整理資料 2 計算數(shù)據(jù)及繪畫位移曲線 3 圖解法設計此盤形凸輪機構 4 撰寫說明書 題目名稱 對心直動平底從動件盤形凸輪機構的設計 學生學部 系 機電工程學部 專業(yè)班級 10 機械 2 班 姓 名 開 學 號 40 五 應收集的資料及主要參考文獻 1 孫恒 機械原理 第七版 M 北京 高等教育出版社 2006 2 孫恒 機械原理 第六版 M 北京 高等教育出版社 2001 3 曹金濤 凸輪機構設計 M 北京 機械工業(yè)出版社 1985 4 管榮法 凸輪與凸輪機構基礎 M 北京 國防工業(yè)出版社 1985 發(fā)出任務書日期 2012 年 6 月 16 日 指導教師簽名 計劃完成日期 2012 年 6 月 30 日 教學單位責任人簽章 目 錄 一 設計題目 對心直動平底從動件盤形凸輪輪廓機構的設計 4 二 凸輪輪廓曲線的設計的基本原理 5 三 運動規(guī)律分析 5 四 用作圖法設計對心直動平底從動件盤形凸輪機構 6 五 計算平底推桿平底尺寸長度 10 六 壓力角分析 11 參考文獻 14 摘 要 在凸輪輪廓曲線設計的圖解法中應用 AutoCAD 軟件進行輔助設計和計算 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 在進行凸輪輪廓曲線的設計時 可應用圖解法或解析法 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 設計精度較低 不能滿足當今工程實 際所需的更高要求 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 用 AutoCAD 軟件進行輔助設計和計算可大大提高分析與設計的精度和工作效率 滿足 較高的設計精度要求 本文介紹了利用 AutoCAD 軟件進行圖解法設計凸輪輪廓曲線 本設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br 180 遠休止角 30 回程角 120 及近休止角 30 從動件推程以0 01 0 02 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 盤形凸輪輪廓機構的設計 一 設計題目 對心直動平底從動件盤形凸輪輪廓機構的設 計 設計一個對心直動平底從動件盤形凸輪機構 設計參數(shù)如表中所示 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 s s 分別代表凸輪的推程角 遠休止角 回程角及近休止角 1 設計數(shù)據(jù) 設計內(nèi)容 偏置直動滾子從動件盤形凸輪輪廓設計 符 號 e rr rb h s s 單 位 mm 數(shù) 據(jù) 0 0 55 40 180 30 120 30 2 設計內(nèi)容 1 用圖解法設計此盤形凸輪機構 并將凸輪輪廓及從動件的位移曲線畫在圖紙上 2 計算平底推桿平底尺寸長度 將計算過程寫在說明書中 3 檢驗壓力角是否滿足許用壓力角的要求 二 凸輪輪廓曲線的設計的基本原理 凸輪輪廓曲線的設計的基本原理 無論是采用作圖法還是解析法設計凸輪廓線 所依據(jù)的基本原理都是反轉(zhuǎn)法原理 即在設計凸輪廓線時 假設凸輪靜止不懂 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 用作圖法設計對心直動平底從動件盤形凸輪機構 三 運動規(guī)律分析 1 s s t s v v t v a a t a 推程以正弦加速度運動規(guī)律上升 s h 1 sin 2 2 00 等加速回程運動方程 s h 2h 20 等減速回程運動方程 s 2h 020 凸輪機構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 它是影響凸輪機構受力情況的一個重要參數(shù) 在其他情況不變的情況下 愈大 F 愈大 若 大至使 F 增至無窮大時 機構將發(fā)生自鎖 此時機構的壓力角稱 為臨界壓力角 c 即 c arctan 1 1 2b l tan 2 1 為保證凸輪機構 能正常運轉(zhuǎn) 應使其最大壓力角 max 小于臨界壓力角 c 生產(chǎn)實際中為了提高機構 的效率 改善其受力情況 通常規(guī)定 凸輪機構的最大壓力角 max 應小于某一許用 壓力角 max c 四 用作圖法設計對心直動平底從動件盤形凸輪機構 已知基圓半徑 rb 55 從動件最大升程 h 40 凸輪推程角 180 度 遠休止角 s 30 度 回程角 120 度 近休止角 s 30 度 先設平底中心 A 視為尖頂推桿的尖頂 用反轉(zhuǎn)法設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線 即為凸輪的工作廓線或?qū)嶋H廓線 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 0 180 推桿以正弦加速度運動規(guī)律上升 180 210 推桿遠休 210 330 等加速等減速回程運動下降0 330 360 推桿近休 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)法作圖設計 取凸輪以逆時針方向運動 由于條件可知推程段為 180 可分成 12 段 每 15 一段 根據(jù)正弦加速度運動規(guī)律 上升 位移公式是 s h 1 sin 2 2 00 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 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 0 15 1 15 3 63 13 3 16 4 20 22 4 26 2 29 5 32 8 36 1 40 從動件在推程的段的位移圖利用 CAD 畫圖如下所示 由于條件可知回程段為 120 分成 8 段 每 15 一段 等加速回程運動方程 s h 2h 范圍是 0 60 20 等減速回程運動方程 s 2h 范圍是 60 120 020 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 1 210 225 240 255 270 285 300 315 330 360 40 38 75 35 28 75 20 11 25 5 1 25 0 0 1 1 從動件在回程及近休角段的位移圖利用 CAD 畫圖如下所示 然后在上圖的基礎上利用平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 五 計算平底推桿平底尺寸長度 如下圖 1 2 所示 1 2 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 OP BC ds d 其最大的距離 Lmax BCmax ds d max ds d max 應根據(jù)推程和回程推桿的運 動規(guī)律進行計算 取最大值 設平底兩側(cè)取同樣長度 則推桿平底長度 L 為 L 2 ds d max 5 7 mm 由于在推程的過程段求得平底長度 L 2 h s cos 2 s 2 0 180 在回程加速段求得平底的長度 L 4h s 0 60 2 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 六 壓力角分析 凸輪機構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 它是影響凸輪機構受力情況的一個重要參數(shù) 在其他情況不變的情況下 愈大 F 愈大 若 大至使 F 增至無窮大時 機構將發(fā)生自鎖 此時機構的壓力角稱 為臨界壓力角 c 為保證凸輪機構能正常運轉(zhuǎn) 應使其最大壓力角 max 小于臨界 壓力角 c 生產(chǎn)實際中為了提高機構的效率 改善其受力情況 通常規(guī)定 凸輪機構 的最大壓力角 max 應小于某一許用壓力角 max c 對直動推 桿一般取 30 對于對心直動平底從動件盤形凸輪機構 由 arctan ds d rb s 可求 出 其中推程段的壓力角為 arctan 40 1 cos2 rb s 角 度 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 壓力 角 1 77 6 47 12 3 15 6 18 4 18 75 17 06 13 23 8 57 6 15 4 15 0 推程段的壓力角為 等加速回程 arctan 4h s rb s 2 等減速回程 arctan 4h 4h s s rb s 2 角 度 225 240 255 270 285 300 315 330 壓力角 1 23 1 68 1 92 2 04 2 15 2 34 2 35 2 60 推程段的最大壓力角 18 75 相應的凸輪轉(zhuǎn)角位 90 回程的最大壓力角為 2 60 相應的凸輪轉(zhuǎn)角為 330 由于凸輪機構的最大壓力角 max 遠小于許用壓力角 30 故如有必要 凸輪基圓半徑可適當減小 參考文獻 1 孫恒 機械原理 第七版 M 北京 高等教育出版社 2006 2 孫恒 機械原理 第六版 M 北京 高等教育出版社 2001 3 曹金濤 凸輪機構設計 M 北京 機械工業(yè)出版社 1985 4 管榮法 凸輪與凸輪機構基礎 M 北京 國防工業(yè)出版社 1985 心 得 體 會 十幾天的機械原理課程設計結(jié)束了 在這次實踐的過程中學到了一些除技 能以外的其他東西 領略到了別人在處理專業(yè)技能問題時顯示出的優(yōu)秀品質(zhì) 更 深切的體會到人與人之間的那種相互協(xié)調(diào)合作的機制 最重要的還是自己對一 些問題的看法產(chǎn)生了良性的變化 在社會這樣一個大群體里面 溝通自然是為人處世的基本 如何協(xié)調(diào)彼此的 關系值得我們?nèi)ド钏己腕w會 在實習設計當中依靠與被依靠對我的觸及很大 有 些人很有責任感 把這樣一種事情當成是自己的重要任務 并為之付出了很大的 努力 不斷的思考自己所遇到的問題 而有些人則不以為然 總覺得自己的弱 勢 其實在生活中這樣的事情也是很多的 當我們面對很多問題的時候所采 取的具體行動也是不同的 這當然也會影響我們的結(jié)果 很多時候問題的出現(xiàn)所 期待我們的是一種解決問題的心態(tài) 而不是看我們過去的能力到底有多強 那是 一種態(tài)度的端正和目的的明確 只有這樣把自己身置于具體的問題之中 我們才 能更好的解決問題 當遇到問題的時候 那種斟酌的態(tài)度就值得我們每一位學習 人家是在用心 造就自己的任務 而且孜孜不倦 追求卓越 我們過去有位老師說得好 有有些事 情的產(chǎn)生只是有原因的 別人能在諸如學習上取得了不一般的成績 那絕對不是 僥幸或者巧合 那是自己付出勞動的成果的彰顯 那是自己辛苦過程的體現(xiàn) 這 種不斷上進 認真一致的心態(tài)也必將導致一個人在生活和學習的各個方面做的 很完美 有位那種追求的鍥而不舍的過程是相同的 這就是一種優(yōu)良的品質(zhì) 它 將指引著一個人意氣風發(fā) 更好走好自己的每一步 在今后的學習中 一定要戒驕戒躁 態(tài)度端正 虛心認真 要永遠的記住一 句話 態(tài)度決定一切 學生簽名 年 月 日 教 師 評 語 年 月 日 成 績 及 簽 名 指導教師簽名 年 月 日