大连交通大学机械设计基础大作业Word格式.docx
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2.5生成凸轮的理论轮廓曲线10
2.5.1生成凸轮的实际轮廓曲线10
2.6创立凸轮的拉伸11
2.7创立滚子的拉伸12
2.8系杆的建立12
三、机械大作业小结：
13
题目乂设计偏心直动滚子从动件盘形凸轮机构设计题目及思路:
―设计思路（解法）
偏心直动滚了从动件盘形凸轮机构，凸轮做顺时针方向旋转，齐数据如表中所示:
口
基圆半径r0
（mm）
滚子半径“
偏心距e
从动件行程h
推程运动角
6（°
）
数据
80
18
9
58
110
尺尺口
远休止角6oi
（°
）
回程运动角
&
近休止角
02
推程运动规律
回程运动规律
30
1-30
正弦
1、由题目要求为偏心直动滚子从动件盘形凸轮机构。
2、根据工作要求选择从动件的运动规律。
推程运动规律和回程运动规律都为正弦运
动。
推程运动角60=110°
，远休止角601=30°
，回程运动角％=155°
，近休
止角6oz=65°
o
3、根据要求，滚子半径rr=18mm
4、根据要求，选基圆半径必二80mm。
5、根据要求，偏心距e二9mm。
6、进行计算机辅助设计。
为保证机构有良好的受力状况，推程许用压力角[a]=38。
回程许用压力角[a"
]=70°
设计过程中要保证a推程W[a]=38。
a回程W[a'
为保证机构不产生运动失真和防止凸轮廓线应力集中，取凸轮实际廓线的许用曲率半径[pa]=3mm,设计过程中要保证凸轮理论廓线外凸局部的曲率半径P2[pa]+rr=3+18=21mmo
反转发原理
无论是采用作图法还是解析法设汁凸轮轮烯曲线，所依据的垄木原理都是反转法
原理：
如图2-1所示为一偏置直动尖底从动件盘形凸轮机构。
当凸轮以角速度3转动时，从动件在凸轮的推动下实现预期的运动。
假想给整个机构加一公共角速度-3,那么凸轮相对静止不动，而从动件一方面随导轨以-CD绕凸轮轴心转动，另一方面又沿导轨作预期运动规律的往复移动。
从动件尖顶在这种复合运动中的运动轨迹即为凸轮轮廓曲线。
图2〜1
1・2凸轮基圆半径及滚子尺寸确实定
12.1确定凸轮基半径
由基闘半径计算公式可有:
在实际设计工作中，凸轮基圆半径必确实定。
在受到amax>
[a]限制的同时，还应考虑
到凸轮结构及强度的要求等，而根据amax>
仏丿的条件所确定的严值，一般都比拟小。
所以凸轮的基圆半径往往是根据具体结构条件来确定的，必要时再检查所设计的凸轮是否满足〉[a]的要求。
在此，取ro=80mmo
1.2.2滚子半径确实定
我们用p1表示凸轮工作廓线的曲率半径，用p表示理论廉线的曲率半径•所以有p1=P士门；
为了防止发生失真现象，我们应该使P的戢小值大于0,即使p>
rl；
另一方面，滚子的尺寸还受其强度，结构的限制，不能太小，通常我们取滚子半径；
rl=（0.0.5）*r0
在此。
取滚子半径为：
rr=18mm
123设计所求量：
S：
偏置直动滚子从动杆的角位移
V：
偏置直动滚子从动杆的角速度
«
:
偏置直动滚子从动杆的角加速度
1.2.4从动杆的运动规律及凸轮轮廓方程
从动件的运动规律：
推导过程：
当从动件的加速度按正弦加速度规律变化时，推程的运动方程为：
设凸轮以等角速度3转动，在推程时，凸轮的转角为5,从动件完成行程为h,从动件的运动（位移、速度和加速度）与时间或凸轮转角间的尖系既可以用线图表示，也可以用数学方程式表示。
假设从动件的位移方程为s=f（8）,那么
速度方程：
dsds
V=兀寸3•石
加速度方程：
duds
运动方程式一般表达式
rs=Co+Cx6
ds
a=^=0
Idt
推程过程：
0。
<
6。
三110。
远休止过程:
11O°
5oi<
140°
偏置杆角位移S=h
偏置杆角速度：
v=0偏置
杆角加速度：
a=0
回程过程：
140。
V况<
295°
近休止过程：
295°
<
§
02<
360°
偏置杆角位移：
s=0
v二0
偏置杆角加速度：
125数据计算
在推程过程和回程过程中分为io进行等分，那么根据计算公式可得如下表:
表1-1
编号
6）
S（mm）
说：
风（°
1
10
0.27
57.9
120
3.97
2
20
2.15
57.21
130
1.52
3
6.68
55.41
140
0.03
4
40
14.11
52.26
150
0.01
5
50
23.76
47.58
155
0.00
6
60
34.23
41.56
7
70
43.88
34.57
8
51.32
27.13
90
55.85
19.84
100
57.72
13.28
11
58.00
7.90
按照从动件在一个循环中是否需要停歇及停在何处及量，可将凸轮机构从动件的位移曲线分成如下列图1-2
1.2.6小结:
1、从动件加速度没有突变，因而将不产生任何冲击
2、适用于高速轻载场合
按照从动件在一个循环中是否需要停歇及停在何处及量，可将凸轮机构从动件的位移曲线分成如下
二、解析法在Pro/E中完成凸轮建模
2.1凸轮的设计与造型方法：
要实现凸轮的参数化设计，首先要在PRO/E中对凸轮进行三维实体造型。
从动件在一个行程中，推程先作等加速运动再作等减速运动，然后在最远处停留，回程先作等加速运动再作等减速运动，返回初始位置，以这样的一个运动规律为例来说明凸轮的设计与造型方法。
：
凸轮的基圆半径为r0=80mm,升程角6广110。
〔其中65。
〜120°
为等加速运动，120。
〜175。
为等减速运动〕，远休止角为&
2=30°
，回程角
为5=155°
〔其中205。
〜282.5°
为等加速运动，282.5。
〜360°
为
等减速运动〕，近休止人6=65。
从动件升程为h=58mm,偏心距e=9mm,滚子中心4
半径RT=10mmo
设凸轮壁厚b-15mm从动件在推程中作正弦加速度运动，其运动方程式为：
2.2凸轮理论轮廓曲线方程式的建立
如图2-1所示，以点A0为凸轮轮魔线起始点，根据“反转法〞原理可知，当凸轮转过
6角度是，推杆相应的上升s,此时滚子中心位于点A,其直角坐标为：
兀=（so+s）sin5+ecos6
y=（so+s）sin6一ecos6式中:
e—偏距；
So=肩
图2-1
2・3在PROE中凸轮參数化方程式的建立
2.3.1设计从动件的运动规律
推程阶段：
c6=6丄
x=（so+h*（t一舟*sin（360*t），・】丄/ox
'
i八i丿*sm（8）-l-e*cos（8）
y=（s°
+h*（t一*cos（360*t）»
*cos（8）一e♦
sin（8）
远休止阶段:
6=6-F6
x=（so+h）*sin（8）+e*cos（8）
y=（so+h）*cos（8）—e*sin（8））
回程阶段：
5=6i+524-53*t
近休止阶段:
其中t为PROE中系统变量，OWtWl
2.4PRO/E參数化建模
翻开PROE软件，点击新建按钮，在弹出的对话框中选择零件一实体，创立一个模型文件，接着单击【工具】〜【参数】命令，添加基圆半径H）,凸轮回转中心半径「滚子中心半径RT,偏距e,凸轮壁厚b,从动件升程h,推程运动角&
1,远休止角&
2,回程运动角&
3,近休止角64,具体参数值图2-2示。
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30.000000
PI
密全
155.QOOOOQ
84
65.000000
Q
RT
10□
訥全
图2-2
点击确定保存后，接着单击【工具】f【尖系】命令，在弹出的对话框中输入sO=sqrt（RO*RO-E*E）,如图2-3所示
文梓脅挂入参敘实用工具显示
I査找范国
刁丨*15
cC茁龍逼X
弊•？
M
〔〕嗨
C）
C]
+SOAsqrt（RO*RO-E*E）
2・5生成凸轮的理论轮廓曲线
点击Pro/E三维模式下的菜单栏命令【插入】一【模型基准】一【曲线】一【从方程】一【完成】一【选取】，选取图中PRT_CSYS_DEF坐标系，然后设買坐标类型【笛图2・3卡尔】，随后系统自动翻开rel.ptd记事本。
庄记事本是用来编写曲线的参数方程的，接着分四步将2.3」中四个阶段的参数化方程分别写入此记事本，单击保存即可。
至此凸轮各个阶段的理论轮廓曲线建立成功
2.5.1生成凸轮的实际轮廓曲线
点击Pro/E三维模式下的菜单栏命令【插入】一【模型基准】一【草绘】命令，点击FRONT面为草绘面，进入草绘模式，接着单击边偏移工具对四段理论轮烯曲线进行偏移，输入偏距-1&
即滚子中心半径RT°
单击J按钮退出草绘模式，此时系统会自动生成实际轮廓曲线，如图2-4所示。
FRON7
图2-4
2・6创立凸轮的拉伸
单击实体拉伸工具，选择FRONT平面为草绘面，进入草绘模式，再单击边工
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