大連交通大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)大作業(yè)

1、夭遂亥逋夭蜀機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)大作業(yè)偏心直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)（題號(hào)：10）班級(jí)：R成型133姓名：楊孝毅學(xué)號(hào)：121802012指導(dǎo)老師：劉彥奎完成日期：2016年11月20日目錄題目：設(shè)計(jì)偏心直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)題目及思路：1一、設(shè)計(jì)思路（圖解法）：11.1 反轉(zhuǎn)發(fā)原理11.2 凸輪基圓半徑及滾子尺寸的確定21.2.1 確定凸輪基圓半徑21.2.2 滾子半徑的確定31.2.3 設(shè)計(jì)所求量：31.2.4 從動(dòng)桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及凸輪輪廓方程31.2.5 數(shù)據(jù)計(jì)算51.2.6 小結(jié)：6二、解析法在Pro/E中完成凸輪建模62.1凸輪的設(shè)計(jì)與造型方法：62.2凸輪理論輪廓曲線方程式的建立

2、72.3在PR0E中凸輪參數(shù)化方程式的建立82.3.1 設(shè)計(jì)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律82.4PRO/E參數(shù)化建模82.5生成凸輪的理論輪廓曲線102.5.1 生成凸輪的實(shí)際輪廓曲線102.6創(chuàng)建凸輪的拉伸112.7創(chuàng)建滾子的拉伸122.8系桿的建立12三、機(jī)械大作業(yè)小結(jié)：13題目：設(shè)計(jì)偏心直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)題目及思路:一、設(shè)計(jì)思路(解法)偏心直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)，已知凸輪做順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，各數(shù)據(jù)如表中所示：符號(hào)基圓半徑r0(mm)滾子半徑%(mm)偏心距e(mm)從動(dòng)件行程h(mm)推程運(yùn)動(dòng)角6(°)0數(shù)據(jù)8018958110符號(hào)遠(yuǎn)休止角501(。)回程運(yùn)動(dòng)角耳(°

3、;)近休止角6_(°)02推程運(yùn)動(dòng)規(guī)律回程運(yùn)動(dòng)規(guī)律數(shù)據(jù)301.306.3正:弦正弦1、由題目要求為偏心直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)。2、根據(jù)工作要求選擇從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。推程運(yùn)動(dòng)規(guī)律和回程運(yùn)動(dòng)規(guī)律都為正弦運(yùn)動(dòng)。推程運(yùn)動(dòng)角60=110°,遠(yuǎn)休止角601=30°,回程運(yùn)動(dòng)角均=155°,近休止角6o3、根據(jù)要求，滾子半徑r=18mm4、根據(jù)要求，選基圓半徑=80mmo5、根據(jù)要求，偏心距e=9mmo6、進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。為保證機(jī)構(gòu)有良好的受力狀況，推程許用壓力角a=38°,回程許用壓力角a'=70°,設(shè)計(jì)過(guò)程中要保證a推程Wa=3

4、8°,a回程a'=70°,為保證機(jī)構(gòu)不產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)失真和避免凸輪廓線應(yīng)力集中，取凸輪實(shí)際廓線的許用曲率半徑pa=3mm,設(shè)計(jì)過(guò)程中要保證凸輪理論廓線外凸部分的曲率半徑p2pa+rr=3+18=21mmo1.1 反轉(zhuǎn)發(fā)原理無(wú)論是采用作圖法還是解析法設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線，所依據(jù)的基本原理都是反轉(zhuǎn)法原理：如圖2-1所示為一偏置直動(dòng)尖底從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)。當(dāng)凸輪以角速度co轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)件在凸輪的推動(dòng)下實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動(dòng)。假想給整個(gè)機(jī)構(gòu)加一公共角速度-，則凸輪相對(duì)靜止不動(dòng)，而從動(dòng)件一方面隨導(dǎo)軌以繞凸輪軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，另一方面又沿導(dǎo)軌作預(yù)期運(yùn)動(dòng)規(guī)律的往第移動(dòng)。從動(dòng)件尖頂在這種復(fù)合運(yùn)動(dòng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡

5、即為凸輪輪廓曲線。1.2 凸輪基圓半徑及滾子尺寸的確定1.2.1確定凸輪基半徑由基園半徑計(jì)算公式可有:在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中，凸輪基圓半徑”的確定。在受到amaxNa限制的同時(shí)，還應(yīng)考慮到凸輪結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度的要求等，而根據(jù)amax2a的條件所確定的0值，一般都比較小。所以凸輪的基圓半徑往往是根據(jù)具體結(jié)構(gòu)條件來(lái)確定的，必要時(shí)再檢查所設(shè)計(jì)的凸輪是否滿足amax>的要求。在此，取r。=80mmo1.2.2滾子半徑的確定我們用p1表示凸輪工作廓線的曲率半徑，用p表示理論廓線的曲率半徑.所以有pl=p土rl;為了避免發(fā)生失真現(xiàn)象，我們應(yīng)該使p的最小值大于0,即使p>rl；另一方而，滾子的尺寸還受其強(qiáng)度

6、，結(jié)構(gòu)的限制，不能太小，通常我們?nèi)L子半徑;rl=(0.10.5)*r0在此。取滾子半徑為：rr=18mm1.2.3設(shè)計(jì)所求量:s：偏置直動(dòng)滾子從動(dòng)桿的角位移V：偏置直動(dòng)滾子從動(dòng)桿的角速度a：偏置直動(dòng)滾子從動(dòng)桿的角加速度1.2.4從動(dòng)桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及凸輪輪廓方程從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律：推導(dǎo)過(guò)程：當(dāng)從動(dòng)件的加速度按正弦加速度規(guī)律變化時(shí)，推程的運(yùn)動(dòng)方程為：設(shè)凸輪以等角速度3轉(zhuǎn)動(dòng)，在推程時(shí)，凸輪的轉(zhuǎn)角為幅，從動(dòng)件完成行程為h,從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)(位移、速度和加速度)與時(shí)間或凸輪轉(zhuǎn)角間的關(guān)系既可以用線圖表示，也可以用數(shù)學(xué)方程式表示。若從動(dòng)件的位移方程為S=f(6),則速度方程：dsds加速度方程:運(yùn)動(dòng)方程式一般表達(dá)

7、式推程過(guò)程：O°v6o$llO。遠(yuǎn)休止過(guò)程：110°<501<140°偏置桿角位移s=h偏置桿角速度：v=0偏置桿角加速度：a=0回程過(guò)程:140°<三295°近休止過(guò)程：295°<802<360°偏置桿角位移：s=0偏置桿角速度：v=0偏置桿角加速度：a=0根據(jù)公式可得推程的各參數(shù)圖像，而回程的與之相反。在推程過(guò)程和回程過(guò)程中分為10進(jìn)行等分，則根據(jù)計(jì)算公式可得如下表:表1T編號(hào)6)S(mm)S(mm)匹（°）S(mm)1100.271057.91203.972202.152057.

8、211301.523306.683055.441400.0344014.114052.261500.0155023.765047.581550.0066034.236041.5677043.887034.5788051.328027.1399055.859019.841010057.7210013.281111058.001107.90按照從動(dòng)件在一個(gè)循環(huán)中是否需要停歇及停在何處及已知量，可將凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的位移曲線分成如下圖1-2圖1-21.2.6小結(jié):1、從動(dòng)件加速度沒有突變，因而將不產(chǎn)生任何沖擊2、適用于高速輕載場(chǎng)合按照從動(dòng)件在一個(gè)循環(huán)中是否需要停歇及停在何處及已知量，可將凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件

9、的位移曲線分成如下二、解析法在Pro/E中完成凸輪建模2.1凸輪的設(shè)計(jì)與造型方法:要實(shí)現(xiàn)凸輪的參數(shù)化設(shè)計(jì)，首先要在PRO/E中對(duì)凸輪進(jìn)行三維實(shí)體造型。從動(dòng)件在一個(gè)行程中，推程先作等加速運(yùn)動(dòng)再作等減速運(yùn)動(dòng)，然后在最遠(yuǎn)處停留，回程先作等加速運(yùn)動(dòng)再作等減速運(yùn)動(dòng)，返回初始位置，以這樣的一個(gè)運(yùn)動(dòng)規(guī)律為例來(lái)說(shuō)明凸輪的設(shè)計(jì)與造型方法。已知：凸輪的基圓半徑為r0=80mm,升程角b110。（其中65°120°為等加速運(yùn)動(dòng)，120°175°為等減速運(yùn)動(dòng)），遠(yuǎn)休止角為52=30°,回程角為5=155°(其中205°282.50為等加速運(yùn)動(dòng)，28

10、2.5°360°為等減速運(yùn)動(dòng)），近休止角b/65°從動(dòng)件升程為h=58nnn,偏心距e=9mm,滾子中心半徑RT=10mmo設(shè)四輪壁厚b=15mm從動(dòng)件在推程中作正弦加速度運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)方程式為：121rb63sin()2ir53從動(dòng)件在回程中也作正弦加速度運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)方程為:81512n8sin()21T5332.2凸輪理論輪廓曲線方程式的建立如圖2-1所示，以點(diǎn)A0為凸輪輪廓線起始點(diǎn)，根據(jù)“反轉(zhuǎn)法”原理可知I,當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過(guò)b角度是，推桿相應(yīng)的上升s,此時(shí)滾子中心位于點(diǎn)A,其直角坐標(biāo)為：x=(s0+s)sin6+ecos6y=(s0+s)sin6ecos6式中:e偏距

11、；So=J._?2圖2T2.3在PROE中凸輪弁數(shù)化方程式的建立2.3.1設(shè)計(jì)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律推程階段:*sin(8)+e*cos(8)x=(So+h*(t-六*sin(360*t)y=(s。+h*(t*cos(360*t)*cos(5)e*sin(6)遠(yuǎn)休止階段:6=6+b*t12x=(s0+h)*sin(8)+ecos(8)y=(s0+h)*cos(8)e*sin(8)回程階段：5=6+54-5*tJL/O/1So+h*1-t-33601*sin(360*t)*sin(6)+e*cos(6)y=lso+h*(it)k°i360cos(360*t)*cos(6)e*sin(6)近休

12、止階段：J6"i+L+L+bjtJx=s0sin(5)+e*cos*(5)Iy=s0*cos(8)e*sin(8)其中t為PROE中系統(tǒng)變量，OWt這12.4PRO/E參數(shù)化建模打開PROE軟件，點(diǎn)擊新建按鈕，在彈出的對(duì)話框中選擇零件一實(shí)體，創(chuàng)建一個(gè)模型文件，接著單擊【工具】一【參數(shù)】命令，添加基圓半徑r0,凸輪回轉(zhuǎn)中心半徑r,滾子中心半徑RT,偏距e,凸輪壁厚b,從動(dòng)件升程h,推程運(yùn)動(dòng)角61,遠(yuǎn)休止角52,回程運(yùn)動(dòng)角33,近休止角54,具體參數(shù)值圖2-2示。的文件照輯參數(shù)工具顯示-查找范圍過(guò)濾依據(jù)缺省名宿類型值指定訪問源WDELED.BY字符串0暇全用戶定義的R0實(shí)數(shù)50.0000

13、00整全用戶定義的5實(shí)數(shù)9.000000整全用戶定義的H實(shí)效55.QQOQOQ蓊全用戶定義的51實(shí)數(shù)110.000000整全用戶定義的62實(shí)效30.000000鴕全用戶定義的53實(shí)效155.CMXXWO整全用戶定義的84實(shí)數(shù)65.000000會(huì)全用戶定義的RT實(shí)教10融全用戶定義的.L圖2-2點(diǎn)擊確定保存后，接著單擊【工具】一【關(guān)系】命令，在彈出的對(duì)話框中輸入sO二sqrt(RO*RO-E*E),如圖2-3所示文傳浦輯插入?yún)?shù)實(shí)用工具顯示I查找范阿春件關(guān)系ccx電亳x耨=?LI渤戶口飛目)回SO«sqrt(RO*RO-E*E)C)C點(diǎn)擊Pro/E三維模式下的菜單欄命令【插入】一【模型

14、基準(zhǔn)】一【曲線】一【從方程】一【完成】一【選取工選取圖中PRT_CSYS_DEF坐標(biāo)系，然后設(shè)置坐標(biāo)類型【笛卡爾工隨后系統(tǒng)自動(dòng)打開rel.ptd記事本。應(yīng)記事本是用來(lái)編寫曲線的參數(shù)方程的，接著分四步將2.3.1中四個(gè)階段的參數(shù)化方程分別寫入此記事本，單擊保存即可。至此凸輪各個(gè)階段的理論輪廓曲線建立成功251生成凸輪的實(shí)際輪廓曲線點(diǎn)擊Pro/E三維模式下的菜單欄命令【插入】一【模型基準(zhǔn)】一【草繪】命令,點(diǎn)擊FRONT而為草繪面.,進(jìn)入草繪模式，接著單擊邊偏移工具對(duì)四段理論輪廓曲線進(jìn)行偏移，輸入偏距-18,即滾子中心半徑RT。單擊J按鈕退出草繪模式，此時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成實(shí)際輪廓曲線，如圖2-4所示。FRONT單擊實(shí)體拉伸工具，選擇FRONT平面為草繪面，進(jìn)入草繪模式，再單擊邊工O具，選擇四段實(shí)際輪廓曲線，單擊畫圓工具，以兩基準(zhǔn)中心線交點(diǎn)為圓心畫圓,半徑取值為10,即凸輪回轉(zhuǎn)中心半徑r=10mm。最后單擊退出草繪模式，在拉伸深度的對(duì)話框中輸入15,即凸輪厚度b=15mm,單擊J完成凸輪實(shí)體的繪制，如圖2-5所示。單擊實(shí)體拉伸工具，選擇FRONT平面為草繪面，進(jìn)入草繪模式，選擇理論輪廓曲線上的某點(diǎn)為圓心，單擊畫網(wǎng)工具，半徑取值為18,即滾子的半徑r=18mm。最后單擊J,退出草繪模式，在拉伸深度的對(duì)話框中輸入15,即滾子的厚度b=15mm,單擊J