机械原理-凸轮设计(偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构的设计)(共9页).docx

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1、精选优质文档-倾情为你奉上中 国 地 质 大 学 课程论文题目偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构的设计指导老师_ _ 姓名 班级 学号 专业 机械设计制造及其自动化 院系 机电学院 日 期 2015 年 5 月 30 日 解析法分析机构运动MATLAB辅助分析摘要：在各种机械，特别是自动化和自动控制装置中，广泛采用着各种形式的凸轮机构，例如盘形凸轮机构在印刷机中的应用，等经凸轮机构在机械加工中的应用，利用分度凸轮机构实现转位，圆柱凸轮机构在机械加工中的应用。凸轮机构的最大优点是只要适当地设计出凸轮的轮廓曲线，就可以使推杆得到各种预期的运动规律，而且响应快速，机构简单紧凑。正因如此，凸轮机构不可能被

2、数控，电控等装置完全代替。但是凸轮机构的缺点是凸轮轮廓线与推杆之间为点，线接触，易磨损，凸轮制造较困难。在这些前提之下，设计者要理性的分析实际情况，设计出合理的凸轮机构，保证工作的质量与效率。本次设计的是偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构，推杆是滚子推杆，这种推杆由于滚子与凸轮廓之间为滚动摩擦，所以磨损较小，可用来传递较大动力，因而被大量使用，通过设计从根本上了解这种凸轮机构的设计原理，增加对凸轮机构的认识。通过用MATLAB软件进行偏置直动滚子从动件盘形凸轮轮廓设计，得出理论廓线和工作廓线，进一步加深对凸轮的理解。一、课程设计（论文）的要求与数据设计题目：偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构的设计试设

3、计偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构的理论轮廓曲线和工作廓线。已知凸轮轴置于推杆轴线右侧，偏距e=20mm，基圆半径r0=50mm，滚子半径rr=10mm。凸轮以等角速度沿顺时针方向回转，在凸轮转过2=120的过程中，推杆按正弦加速度沿顺时针方向回转，在凸轮转过2=30时，推杆保持不动；其后，凸轮在回转角度3=60期间，推杆又按余弦加速度运动规律下降至起始位置；凸轮转过一周的其余角度时，推杆又静止不动。求实际和理论轮廓线，验算压力角，验算失真情况，确定铣刀中心轴位置。二、 设计数据根据数据可绘得等减速运动规律上升时理论轮廓线：三、解析法计算(1)计算推杆的位移并对凸轮转角求导。 当凸轮转角在02/3

4、过程中，推杆按正弦加速度运动规律上升 h=50mm。则： 可得：02/3 02/3 当凸轮转角在2/35/6过程中，推杆远休 s=50，2/35/6，2/35/6 当凸轮转角在5/67/6过程中，推杆又按余弦加速度运动规律下降至起始位置。则： 可得： 5/67/6 5/67/6 当凸轮转角在7/62过程中，推杆近休。 s=0，7/62 ，7/62 (2)计算凸轮的理论廓线和实际廓线。 凸轮理论廓线上B点(即滚子中心)的直角坐标为 x=(s0+s)cos-esin y=(s0+0)sin-ecos 式中， 凸轮实际廓线的方程即B点的坐标方程式为 x=x-rrcos y=y-rrsin 因为 所以

5、 故 x=x=10cos y=y-10sin Matlab程序%凸轮理论廓线与工作廓线的画法clear %清除变量r0=50; %定义基圆半径e=20; %定义偏距h=50; %推杆上升高度s0=sqrt(r02-e2);r=10; %滚子半径%理论廓线a1=linspace(0,2*pi/3); %推程阶段的自变量s1=h*(3*a1/2/pi-sin(3*a1)/2/pi); %推杆产生的相应位移 x1=-(s0+s1).*sin(a1)+e*cos(a1); %x函数y1=(s0+s1).*cos(a1)-e*sin(a1); %y函数a2=linspace(0,pi/6); %远休止阶

6、段的自变量 s2=50; %推杆位移x2=-(s0+s2).*sin(a2+2*pi/3)+e*cos(a2+2*pi/3); %x函数 y2=(s0+s2).*cos(a2+2*pi/3)-e*sin(a2+2*pi/3); %y函数a3=linspace(0,pi/3); %回程阶段的自变量s3=h*(1+cos(3*a3)/2; %推杆位移x3=-(s0+s3).*sin(a3+5*pi/6)+e*cos(a3+5*pi/6); %x函数 y3=(s0+s3).*cos(a3+5*pi/6)-e*sin(a3+5*pi/6); %y函数a4=linspace(0,5*pi/6); %近休

7、止阶段的自变量 s4=0; %推杆位移x4=-(s0+s4).*sin(a4+7*pi/6)+e*cos(a4+7*pi/6); %x函数 y4=(s0+s4).*cos(a4+7*pi/6)-e*sin(a4+7*pi/6); %y函数a0=linspace(0,2*pi); %基圆自变量x5=r0*cos(a0); %x函数y5=r0*sin(a0); %y函数%工作廓线m1=-(h*3/2/pi*(1-cos(3*a1)-e).*sin(a1)-(s0+s1).*cos(a1); %中间变量dx/d$ n1=(h*3/2/pi*(1-cos(3*a1)-e).*cos(a1)-(s0+s

8、1).*sin(a1); %中间变量dy/d$ p1=-m1./sqrt(m1.2+n1.2); %sin& q1=n1./sqrt(m1.2+n1.2); %cos& x6=x1-r*q1; %x函数y6=y1-r*p1; %y函数m2=-(s0+s2).*cos(a2+2*pi/3)+e*sin(a2+2*pi/3); %中间变量dx/d$n2=-(s0+s2).*sin(a2+2*pi/3)-e*cos(a2+2*pi/3); %中间变量dy/d$ p2=-m2./sqrt(m2.2+n2.2); %sin&q2=n2./sqrt(m2.2+n2.2); %cos&x7=x2-r*q2;

9、 %x函数y7=y2-r*p2; %y函数m3=(h*3/2*sin(3*a3)+e).*sin(a3+5*pi/6)-(s0+s3).*cos(a3+5*pi/6); %中间变量dx/d$ n3=-(h*3/2*sin(3*a3)+e).*cos(a3+5*pi/6)-(s0+s3).*sin(a3+5*pi/6);%中间变量dy/d$ p3=-m3./sqrt(m3.2+n3.2); %sin&q3=n3./sqrt(m3.2+n3.2); %cos&x8=x3-r*q3; %x函数y8=y3-r*p3; %y函数m4=-(s0+s4).*cos(a4+7*pi/6)+e*sin(a4+7

10、*pi/6); %n4=-(s0+s4).*sin(a4+7*pi/6)-e*cos(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函数y9=y4-r*p4; %y函数%画滚子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

11、*sin(a0);g5=x1(75)+r*cos(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)+

12、r*cos(a0); 中间变量dx/d$ 中间变量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 %创建图形窗口plot(x1,y1,b-,x2,y2,g-,x3,y3,m-,x4,y4,c-,.x6,y6,b-,x7,y7,g-,x8,y8,m-,x9,y9,c-,.LineWidth,2) %画函数曲线grid on %加网格h

13、old on %保持图像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,j11,k-,.g12,j12,k-,g13,j13,k-,g14,j14,k-,g15,j15,k-,LineWidth,2) %画基圆title(凸轮理论廓线与工作廓线,FontSize,16) %标题axis (-100,80,-120,60)axis(equal)points=x6,y6,zeros(100,1);x7,y7,zeros(10

14、0,1);.x8,y8,zeros(100,1);x9,y9,zeros(100,1)运行结果：四、 数据分析推程时，许用压力角的值一般为：对直动推杆取=30。所以该凸轮的压力角满足许用压力角的要求公式=arctan【（ds/dt）/(r0+s)】并且无失真情况，铣刀的位置即理论轮廓线的位置。总 结通过本次课程设计，对于机械运动学与动力学的分析与设计有了一个比较完整的概念，同时，也培养了我表达，归纳总结的能力。此外，通过此次设计我也更加明确了自己所学知识的用途，这为以后的学习指明了方向，让我在以后的学习中更加思路清晰，明确重点，从而向更好的方向努力。同时在设计的整个过程中叶发现了自己的很多的缺点，眼高手低，细节问题注意程度不够，在处理关键的数据时往往要重复的计算好几遍，漏掉一个小数点就会导致数据偏差很大。 在课程设计中，我也学会了团队合作的精神，在遇到不一致的问题时，通过不断的讨论，最终达成统一的答案。在分析加速度的方向时，有的开始不确定，当发现错误后，擦掉又改上正确的。不断的检查，发现新的错误，细心的改正，最终完成课程设计。参考文献：1. 普通高等教育“十一五”国家级规划教材机械原理第七版主编孙桓陈作模葛文杰2. AutoCAD在凸轮轮廓线设计中的应用作者薛铜龙专心-专注-专业