第第頁圓盤凸輪開題報告

畢業(yè)設計開題報告

題目：

學

姓

專業(yè)

指導

號：_________________________錯誤！未找到引用源。名：_________________________名稱：_________________________錯誤！未找到引用源。教師：2022年4月12日

目錄

凸輪機構具有結構簡約，可以精確實現要求的運動規(guī)律等優(yōu)點。只要適當地設計凸輪的輪廓曲線，就可以使推桿得到各種預期的運動規(guī)律。在各種機械，特別是自動機械和自動掌握裝置中，廣泛地應用著各種形式的凸輪機構。凸輪機構之所以能在各種自動機械中獲得廣泛的應用，是由于它兼有傳動、導引及掌握機構的各種功能。當凸輪機構用于傳動機構時，可以產生繁復的運動規(guī)律，包括變速范圍較大的非等速運動，以及臨時停留或各種步進運動；凸輪機構也相宜于用作導引機構，使工作部件產生繁復的軌跡或平面運動；當凸輪機構用作掌握機構時，可以掌握執(zhí)行機構的自動工作循環(huán)。因此凸輪機構的設計和制造方法對現代制造業(yè)具有重要的意義。

1．2凸輪機構課題討論背景及意義

早期的工程技術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計參數。在CAD二維設計階段，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，可重復利用已有的設計方案。而如今的CAD三維設計與CAM集成化，使工程人員可以從三維建模開始，進行產品構思設計和制圖，實現了設計數據徑直傳輸到生產的過程，大大簡化了手工工作環(huán)節(jié)。由于計算機技術和各種數值計算的進展，使得許多方面的討論得以深入。利用參數化技術三維CAD可以繪制精確的凸輪。參數化設計具有造型精確，造型速度快，避開了手工取點造型的繁復過程，完成三維實體模型可以不斷的修改的特點。由于電子技術的進展，現在某些設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，而凸輪機構卻能在實現掌握功能的同時傳遞較大的功率。因此，凸輪機構在生產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構及引導機構中，更有突出的優(yōu)點?？梢哉f，對凸輪機構的進一步討論，特別是對高速凸輪機構及其動力學問題的進一步討論，是長期、持續(xù)并有重大意義的工作?，F代三維CAD已經輻射到對整個制造企業(yè)生產、管理進行全方位的幫助，對制造業(yè)的進展具有深遠的影響.

1.3凸輪機構的特點：

優(yōu)點：結構簡約、緊湊、設計方便，可實現從動件任意預期運

動，因此在機床、紡織機械、輕工機械、印刷機械、機電

一體扮裝配中大量應用。

缺點：

1〕點、線接觸易磨損；

2〕凸輪輪廓加工困難；

3〕行程不大。

2、凸輪機構的分類

從不同的角度出發(fā)，凸輪機構可作如下分類。

2.1按兩活動構件之間的相對運動特性分類

平面凸輪機構兩活動構件之間的相對運動為平面運動的凸輪機構。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。是一個相對機架作定軸轉動或為機架且具有改變向徑的盤形構件；而移動凸輪那么可視為盤形凸輪的演化形式。是一個相對機架作直線移動或為機架且具有改變輪廓的構件。

空間凸輪機構兩活動構件之間的相對運動為空間運動的凸輪機構。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.按從動件運動副元素外形分類

尖頂從動件尖頂能與任意繁復凸輪輪廓保持接觸，因而能實現任意預期的運動規(guī)律。尖頂與凸輪呈點接觸，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，在尖頂處安裝一個滾子。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，故在工程實際中應用最為廣泛。

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)點是：壓力角小，效率高，潤滑好，故常用于高速運動場合。

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

的兩構件始終保持接觸。

凸輪機構的優(yōu)點是：只要設計出適當的凸輪輪廓，即可

使從動件實現任意預期的運動規(guī)律，并且結構簡約、緊湊、工

作牢靠。其缺點是：凸輪為高副接觸〔點接觸〕，壓強比較大，簡單磨損，凸輪輪廓加工比較困難，費用較高。

2.4基本運動規(guī)律

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

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

等加速等減速運動規(guī)律：從動件在運動過程中加速度為常數，而在運動的始、末點處加速度有突變，產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，這種運動規(guī)律只適用與中速運動的場合。

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

正弦加速度運動規(guī)律：又名擺線運動規(guī)律。從動件在整個運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，可以用于高速運動的場合。在工程實際中，為使凸輪機構獲得更好的工作性能，常常采納以某種基本運動規(guī)律為基礎，輔之以其他運動規(guī)律與其組合，從而獲得組合運動規(guī)律。當采納不用

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

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

3、設計過程

〔1〕、依據給定的設計任務指導書,選取適量的設計參數：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算程序。

〔3〕、利用matlab繪出凸輪輪廓曲線。

〔4〕、利用已知參數確定圓盤凸輪分度機構的基本結構尺寸。

〔5〕、利用pro/E完成各零部件裝配

〔6〕、利用pro/E完成運動仿真

4、仿真過程

首先通過確定從動件的運動規(guī)律，利用凸輪輪廓的函數表達式創(chuàng)建圖形基準，通過Pro/E中的指令繪制出凸輪輪廓，通過拉伸生成凸輪實體；其次，依據設計好的凸輪基圓半徑，確定滾子的曲率半徑，在Pro/E中繪出并生成實體；再次連接滾子從動件盤形凸輪機構；最末進行仿真。

建立凸輪機構運動模型，可以將凸輪與從動件的轉動與往復移動分別按各自的運動規(guī)律設置成動畫，并且使兩個構件在初始狀態(tài)處于正確的相對位置。這樣，當動畫打開后，屏幕上所顯示的就儼然是凸輪的轉動帶動從動件往復移動了。

(1)首先新建組建文件,進入繪圖區(qū)；

(2)創(chuàng)建基準特征,選取基準軸或者基準面；

(3)在選取的基準面內對設計好的圓盤凸輪零件文件進行連接；

(4)定義凸輪從動連接機構；

(5)對選取的各個連接軸添加驅動器

(6)創(chuàng)建運動分析

(7)結果回放

(8)運動分析測量

(9)得出結論

5、

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