1、大连交通大学机械设计基础大作业偏心直动滚子从动件盘形凸轮机构的设计（题号：10）班级： R 成型 133姓名： 杨孝毅 学号：1218020128指导老师：刘彦奎完成日期：2016 年 11 月 20 日目录题目：设计偏心直动滚子从动件盘形凸轮机构设计题目及思路： .1一、设计思路（图解法）： .11.1 反转发原理 .11.2 凸轮基圆半径及滚子尺寸的确定 .21.2.1 确定凸轮基圆半径 .21.2.2 滚子半径的确定 .31.2.3 设计所求量： .31.2.4 从动杆的运动规律及凸轮轮廓方程 .31.2.5 数据计算 .51.2.6 小结： .6二、解析法在 Pro/E 中完成凸轮建模
2、 .62.1 凸轮的设计与造型方法: .62.2 凸轮理论轮廓曲线方程式的建立 .72.3 在 PROE 中凸轮参数化方程式的建立 .82.3.1 设计从动件的运动规律 .82.4 PRO/E 参数化建模 .82.5 生成凸轮的理论轮廓曲线 .102.5.1 生成凸轮的实际轮廓曲线 .102.6 创建凸轮的拉伸 .112.7 创建滚子的拉伸 .122.8 系杆的建立 .12三、机械大作业小结： .131题目：设计偏心直动滚子从动件盘形凸轮机构设计题目及思路：偏心直动滚子从动件盘形凸轮机构，已知凸轮做顺时针方向旋转，各数据如表中所示：符号 基圆半径(mm)0滚子半径（ mm）偏心距e(mm)从动
3、件行程h（mm）推程运动角（） 0数据 80 18 9 58 110符号 远休止角（） 01回程运动角（ ）0 近休止角 （） 02 推程运动规律 回程运动规律数据 30 155 65 正弦 正弦一、设计思路（图解法）：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 =110，远休止角 =30，回程运动角 =155，近休 0 01 0止角 =65。 023、根据要求，滚子半径 =184、根据要求，选基圆半径 。0 =805、根据要求，偏心距 e=9mm。6、进行计算机辅助设计。为保证机构有良好的受力状况，
4、推程许用压力角=38，回程许用压力角=70，设计过程中要保证 推程=38， 回程=70，为保证机构不产生运动失真和避免凸轮廓线应力集中，取凸轮实际廓线的许用曲率半径a=3mm，设计过程中要保证凸轮理论廓线外凸部分的曲率半径 a+rr=3+18=21mm。1.1 反转发原理无论是采用作图法还是解析法设计凸轮轮廓曲线，所依据的基本原理都是反转法原理：如图 21 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 转动2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- ，则凸轮相对静止不动，而从动件一方面随导轨以- 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。
5、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 211.2 凸轮基圆半径及滚子尺寸的确定1.2.1 确定凸轮基圆半径由基圆半径计算公式可有：0 (|)2+2在实际设计工作中，凸轮基圆半径 的确定。在受到 限制的同时，还0 应考虑到凸轮结构及强度的要求等，而根据 的条件所确定的 值，一般都 0 比较小。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 的要求。在此，取 。0 =8031.2.2 滚子半径的确定我们用 1 表示凸轮工作廓线的曲率半径,用 表示理论廓线的曲率半径.所以有 1=r1;为了避免发生失真现象，我们应该使 p 的最小值大于 0，即使
6、r1；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；r1=（0.1 0.5）* r0在此。取滚子半径为： =181.2.3 设计所求量： 偏置直动滚子从动杆的角位移： 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 转动，在推程时，凸轮的转角为 ，从动件完成行程为 h，从动 0件的运动（位移、速度和加速度）与时间或凸轮转角间的关系既可以用线图表示，也可以用数学方程式表示。若从动件的位移方程为 s = f() ，则
7、速度方程 :=加速度方程:=222运动方程式一般表达式4=0+1=1=0推程过程： 00110=012(20)=01cos(200) 0， 0=2220sin(20) 远休止过程： 11001140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： 1400295=10+12sin(20)=0cos(20)1 0， 0=2220sin(20) 近休止过程： 29502360偏置杆角位移：s=0偏置杆角速度：v=0偏置杆角加速度：a= 05根据公式可得推程的各参数图像，而回程的与之相反。图 1-11.2.5 数据计算在推程过程和回程过程中分为10进行等分，则根据计算公式
8、可得如下表：表 1-1编号 0（） S（mm） （）0 S（mm）（ ）0 S（mm）1 10 0.27 10 57.9 120 3.972 20 2.15 20 57.21 130 1.523 30 6.68 30 55.44 140 0.034 40 14.11 40 52.26 150 0.015 50 23.76 50 47.58 155 0.006 60 34.23 60 41.567 70 43.88 70 34.578 80 51.32 80 27.139 90 55.85 90 19.8410 100 57.72 100 13.2811 110 58.00 110 7.90按照
9、从动件在一个循环中是否需要停歇及停在何处及已知量，可将凸轮机构从动件的位移曲线分成如下图 1-2=6.28220=2 =2006图 1-21.2.6 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已知量，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 ,
10、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。已知 : 凸轮的基圆半径为 ，升程角 =110( 其中 65 120 0 =80 1 为等加速运动 , 120 175 为等减速运动) ,远休止角为 =30 , 回 2程角为 =155 ( 其中 205 282.5 为等加速运动 , 282.5 360 3为等减速运动) , 近休止角 =65从动件升程为 h=58mm，偏心距 e=9mm，滚子中 4心半径 RT=10mm。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：=1 3+12sin(2 3)0 01 002 s20升-停-回7从动件在回程中也作正弦加速度运动,
11、 运动方程为: =1 3+12sin(2 3)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 为凸轮轮廓线起始点,根据“反转法”原理可知,当凸轮转过 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:=(0+)sin+cos=(0+)sincos式中:e偏距；0=202图 2-182.3 在 PROE 中凸轮参数化方程式的建立2.3.1 设计从动件的运动规律推程阶段： = 1 =(0+( 1360sin(360)*sin()+*cos() =(0+( 1360(360)*cos()*sin() 远休止阶段： = 1+ 2 =(0+)sin()+*cos()=(0+)*cos()*sin() 回程阶段： = 1+ 2+ 3 =(0+(1- 1360sin(360)*sin()+*cos() =(0+(1 1360(360)*cos()*sin()近休止阶段： = 1+ 2+ 3+ 4* =0sin()+*cos()=0*cos()*sin() 其中 t 为 PROE 中系统变量，0t1
