圓盤凸輪開題報(bào)告

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畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告

題目：

學(xué)

姓

專業(yè)

指導(dǎo)

號：_________________________錯(cuò)誤！未找到引用源。名：_________________________名稱：_________________________錯(cuò)誤！未找到引用源。教師：2022年4月12日

目錄

凸輪機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡約，可以精確實(shí)現(xiàn)要求的運(yùn)動規(guī)律等優(yōu)點(diǎn)。只要適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線，就可以使推桿得到各種預(yù)期的運(yùn)動規(guī)律。在各種機(jī)械，特別是自動機(jī)械和自動掌握裝置中，廣泛地應(yīng)用著各種形式的凸輪機(jī)構(gòu)。凸輪機(jī)構(gòu)之所以能在各種自動機(jī)械中獲得廣泛的應(yīng)用，是由于它兼有傳動、導(dǎo)引及掌握機(jī)構(gòu)的各種功能。當(dāng)凸輪機(jī)構(gòu)用于傳動機(jī)構(gòu)時(shí)，可以產(chǎn)生繁復(fù)的運(yùn)動規(guī)律，包括變速范圍較大的非等速運(yùn)動，以及臨時(shí)停留或各種步進(jìn)運(yùn)動；凸輪機(jī)構(gòu)也相宜于用作導(dǎo)引機(jī)構(gòu)，使工作部件產(chǎn)生繁復(fù)的軌跡或平面運(yùn)動；當(dāng)凸輪機(jī)構(gòu)用作掌握機(jī)構(gòu)時(shí)，可以掌握執(zhí)行機(jī)構(gòu)的自動工作循環(huán)。因此凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和制造方法對現(xiàn)代制造業(yè)具有重要的意義。

1．2凸輪機(jī)構(gòu)課題討論背景及意義

早期的工程技術(shù)人員大多采納作圖法繪制凸輪輪廓，這種方法的效率低、精度差、很難精確地得到壓力角和曲率半徑等設(shè)計(jì)參數(shù)。在CAD二維設(shè)計(jì)階段，CAD的作用僅僅是使工程人員得以擺脫煩瑣、精度低的手工繪圖，可重復(fù)利用已有的設(shè)計(jì)方案。而如今的CAD三維設(shè)計(jì)與CAM集成化，使工程人員可以從三維建模開始，進(jìn)行產(chǎn)品構(gòu)思設(shè)計(jì)和制圖，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)徑直傳輸?shù)缴a(chǎn)的過程，大大簡化了手工工作環(huán)節(jié)。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)和各種數(shù)值計(jì)算的進(jìn)展，使得許多方面的討論得以深入。利用參數(shù)化技術(shù)三維CAD可以繪制精確的凸輪。參數(shù)化設(shè)計(jì)具有造型精確，造型速度快，避開了手工取點(diǎn)造型的繁復(fù)過程，完成三維實(shí)體模型可以不斷的修改的特點(diǎn)。由于電子技術(shù)的進(jìn)展，現(xiàn)在某些設(shè)備的掌握元件可以采納電子元器件，但他們一般只能傳遞較小的功率，而凸輪機(jī)構(gòu)卻能在實(shí)現(xiàn)掌握功能的同時(shí)傳遞較大的功率。因此，凸輪機(jī)構(gòu)在生產(chǎn)中具有無可替代的優(yōu)越性，尤其在高速度、高精度傳動與分度機(jī)構(gòu)及引導(dǎo)機(jī)構(gòu)中，更有突出的優(yōu)點(diǎn)?？梢哉f，對凸輪機(jī)構(gòu)的進(jìn)一步討論，特別是對高速凸輪機(jī)構(gòu)及其動力學(xué)問題的進(jìn)一步討論，是長期、持續(xù)并有重大意義的工作?，F(xiàn)代三維CAD已經(jīng)輻射到對整個(gè)制造企業(yè)生產(chǎn)、管理進(jìn)行全方位的幫助，對制造業(yè)的進(jìn)展具有深遠(yuǎn)的影響.

1.3凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡約、緊湊、設(shè)計(jì)方便，可實(shí)現(xiàn)從動件任意預(yù)期運(yùn)

動，因此在機(jī)床、紡織機(jī)械、輕工機(jī)械、印刷機(jī)械、機(jī)電

一體扮裝配中大量應(yīng)用。

缺點(diǎn)：

1〕點(diǎn)、線接觸易磨損；

2〕凸輪輪廓加工困難；

3〕行程不大。

2、凸輪機(jī)構(gòu)的分類

從不同的角度出發(fā)，凸輪機(jī)構(gòu)可作如下分類。

2.1按兩活動構(gòu)件之間的相對運(yùn)動特性分類

平面凸輪機(jī)構(gòu)兩活動構(gòu)件之間的相對運(yùn)動為平面運(yùn)動的凸輪機(jī)構(gòu)。其按凸輪外形又可分為盤形凸輪、移動凸輪。其中，盤形凸輪為凸輪的基本形式。是一個(gè)相對機(jī)架作定軸轉(zhuǎn)動或?yàn)闄C(jī)架且具有改變向徑的盤形構(gòu)件；而移動凸輪那么可視為盤形凸輪的演化形式。是一個(gè)相對機(jī)架作直線移動或?yàn)闄C(jī)架且具有改變輪廓的構(gòu)件。

空間凸輪機(jī)構(gòu)兩活動構(gòu)件之間的相對運(yùn)動為空間運(yùn)動的凸輪機(jī)構(gòu)。按其外形又可分為圓柱凸輪，圓錐凸輪，弧面凸輪和球面凸輪等。

2.2.按從動件運(yùn)動副元素外形分類

尖頂從動件尖頂能與任意繁復(fù)凸輪輪廓保持接觸，因而能實(shí)現(xiàn)任意預(yù)期的運(yùn)動規(guī)律。尖頂與凸輪呈點(diǎn)接觸，易磨損，故只宜用于受力不大的場合。

滾子從動件為克服尖頂從動件的缺點(diǎn)，在尖頂處安裝一個(gè)滾子。它改善了從動件與凸輪輪廓間的接觸條件，耐磨損，可承受較大載荷，故在工程實(shí)際中應(yīng)用最為廣泛。

平底從動件平底從動件與凸輪輪廓接觸為一平面，顯著它只能與全部外凸的凸輪輪廓作用。其優(yōu)點(diǎn)是：壓力角小，效率高，潤滑好，故常用于高速運(yùn)動場合。

2.3按凸輪高副的鎖合方式分類

〔1〕、力鎖合：利用重力、彈簧力或其他外力使組成凸輪高副

的兩構(gòu)件始終保持接觸。如圖2-2所示。

〔2〕、形鎖合：利用非常集合外形〔虛約束〕使組成凸輪高副

的兩構(gòu)件始終保持接觸。

凸輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是：只要設(shè)計(jì)出適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞?，即?/p>

使從動件實(shí)現(xiàn)任意預(yù)期的運(yùn)動規(guī)律，并且結(jié)構(gòu)簡約、緊湊、工

作牢靠。其缺點(diǎn)是：凸輪為高副接觸〔點(diǎn)接觸〕，壓強(qiáng)比較大，簡單磨損，凸輪輪廓加工比較困難，費(fèi)用較高。

2.4基本運(yùn)動規(guī)律

從動件位移s隨凸輪轉(zhuǎn)角的改變狀況如圖2-3所示，圖中橫坐標(biāo)代表凸輪轉(zhuǎn)角，縱坐標(biāo)代表從動件位移s、速度v和加速度a隨凸輪轉(zhuǎn)角的改變規(guī)律稱為從動件運(yùn)動規(guī)律。從動件運(yùn)動規(guī)律又可分為基本運(yùn)動規(guī)律，基本運(yùn)動規(guī)律有以下幾種：

等速運(yùn)動規(guī)律：從動件在運(yùn)動過程中速度為常數(shù)，而在運(yùn)動的始、末點(diǎn)處速度產(chǎn)生突變，理論上加速度為無窮大，產(chǎn)生無窮大的慣性力，機(jī)構(gòu)將產(chǎn)生極大的沖擊，稱為剛性沖擊，次類運(yùn)動規(guī)律只運(yùn)用于低速運(yùn)動的場合。

等加速等減速運(yùn)動規(guī)律：從動件在運(yùn)動過程中加速度為常數(shù)，而在運(yùn)動的始、末點(diǎn)處加速度有突變，產(chǎn)生較大的加速度和慣性力，由此而引起的沖擊稱為柔性沖擊，這種運(yùn)動規(guī)律只適用與中速運(yùn)動的場合。

余弦加速度運(yùn)動規(guī)律：又名簡諧運(yùn)動規(guī)律。從動件在整個(gè)運(yùn)動過程中速度皆連續(xù)，但在運(yùn)動的始、末點(diǎn)處加速度有突變，產(chǎn)生柔性沖擊，因而也只適用中速運(yùn)動場合。

正弦加速度運(yùn)動規(guī)律：又名擺線運(yùn)動規(guī)律。從動件在整個(gè)運(yùn)動過程中速度和加速度皆連續(xù)無突變，避開了剛性沖擊和柔性沖擊，可以用于高速運(yùn)動的場合。在工程實(shí)際中，為使凸輪機(jī)構(gòu)獲得更好的工作性能，常常采納以某種基本運(yùn)動規(guī)律為基礎(chǔ)，輔之以其他運(yùn)動規(guī)律與其組合，從而獲得組合運(yùn)動規(guī)律。當(dāng)采納不用

的運(yùn)動規(guī)律組合成改進(jìn)型運(yùn)動規(guī)律時(shí)，它們在連接點(diǎn)處的位移、速度和加速度應(yīng)分別相等；這就是兩運(yùn)動規(guī)律組合時(shí)需要滿意的邊界條件。

常用的組合運(yùn)動規(guī)律有：改進(jìn)性等速運(yùn)動規(guī)律，改進(jìn)性正弦加速度運(yùn)動規(guī)律和改進(jìn)性梯形加速度運(yùn)動規(guī)律。

3、設(shè)計(jì)過程

〔1〕、依據(jù)給定的設(shè)計(jì)任務(wù)指導(dǎo)書,選取適量的設(shè)計(jì)參數(shù)：中心距、定位分割等份、動靜比。

〔2〕、利用C語言程序編寫圓盤凸輪軌道的計(jì)算程序。

〔3〕、利用matlab繪出凸輪輪廓曲線。

〔4〕、利用已知參數(shù)確定圓盤凸輪分度機(jī)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)尺寸。

〔5〕、利用pro/E完成各零部件裝配

〔6〕、利用pro/E完成運(yùn)動仿真

4、仿真過程

首先通過確定從動件的運(yùn)動規(guī)律，利用凸輪輪廓的函數(shù)表達(dá)式創(chuàng)建圖形基準(zhǔn)，通過Pro/E中的指令繪制出凸輪輪廓，通過拉伸生成凸輪實(shí)體；其次，依據(jù)設(shè)計(jì)好的凸輪基圓半徑，確定滾子的曲率半徑，在Pro/E中繪出并生成實(shí)體；再次連接滾子從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)；最末進(jìn)行仿真。

建立凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動模型，可以將凸輪與從動件的轉(zhuǎn)動與往復(fù)移動分別按各自的運(yùn)動規(guī)律設(shè)置成動畫，并且使兩個(gè)構(gòu)件在初始狀態(tài)處于正確的相對位置。這樣，當(dāng)動畫打開后，屏幕上所顯示的就儼然是凸輪的轉(zhuǎn)動帶動從動件往復(fù)移動了。

(1)首先新建組建文件,進(jìn)入繪圖區(qū)；

(2)創(chuàng)建基準(zhǔn)特征,選取基準(zhǔn)軸或者基準(zhǔn)面；

(3)在選取的基準(zhǔn)面內(nèi)對設(shè)計(jì)好的圓盤凸輪零件文件進(jìn)行連接；

(4)定義凸輪從動連接機(jī)構(gòu)；

(5)對選取的各個(gè)連接軸添加驅(qū)動器

(6)創(chuàng)建運(yùn)動分析

(7)結(jié)果回放

(8)運(yùn)動分析測量

(9)得出結(jié)論

5、

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