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设计牛头刨床中的凸轮机构


导杆机构的设计

52 邹加利:三维零件绘图,凸轮所需的计算,35% 22 劳毅麟;组装,尺寸修改,导杆机构制作 35% 18 黄伟宗:凸轮 CAD 制作·Pro/E 制作 15% 23 梁永豪:凸轮 CAD 制作,凸轮机构的计算,检查,修改 15%

一、尺寸参数确定依据及过程: 尺寸参数确定依据及过程: 过程 行程速比系数或压力角确定。

尺度综合过程如下: 行程速比系数或压力角确定。尺度综合过程如下: 求得极位夹角θ ⑴由 K=1.5 求得极位夹角θ; 由导杆机构特性知道, 导杆摆角等于极位夹角, θ ⑵由导杆机构特性知道, 导杆摆角等于极位夹角, ψmax=θ; 即 ⑶由行程 H 和θ可求出导杆长 lBO4; ⑷由刨刀的行程 H 和 θ可求出曲柄长 lAO2; ⑸由连杆与导杆之比 lBC/l B O4=0.2~0.3 可求出连杆长 LBC; 为使杆组的压力角较小, ⑹为使杆组的压力角较小, 滑块 C 的导路 x-x 位于导杆端点 B 所作的圆弧高的平分线上,以此确定导路的高度 yCO4。 所作的圆弧高的平分线上,以此确定导路的高度

二、确定传动机构的尺寸 已知条件:机架 lO2O4=390 mm,刨刀的行程 H=390 mm, 已知条件: , , ; 行 程 速 比 系 数 K=1.5 ; 连 杆 与 导 杆 之 比 lBC/l
O4=0.33 B

1).根据所给数据确定机构尺寸 ) 根据所给数据确定机构尺寸 极位夹角: 极位夹角: θ
= 180° 1.5 ? 1 k ?1 = 180° = 36ο k +1 1.5 + 1

导杆长度: 导杆长度: lBO 4 =

H 1 390 1 = = 650mm 2 sin θ 2 sin18 2

连杆长度: 连杆长度: l BC =0.33 lBO 4 =214.5mm 曲柄长度: 曲柄长度: lAO 2 = lO 2O 4 sin
θ
2 = 390*sin18 = 117 mm

所作的圆弧高的平分线上。 已知刨头导路 x-x 位于导杆端点 B 所作的圆弧高的平分线上。 使机构 (这样才能保证机构运动过程的最大压力角具有最小值, 这样才能保证机构运动过程的最大压力角具有最小值, 在运动过程中具有良好的传动力特性)所以, 在运动过程中具有良好的传动力特性)所以,
1 θ? 1 ? yCO 4 = LBO 4 ? lBO 4 ?1 ? cos ? = 650 ? *650 (1 ? cos18 ) = 633.75mm 2 2? 2 ?

即导轨滑块 C 到 O4 的垂直距离为 633.75mm。 。

X

C B

B'

X

O2 A

O4

(此图可用 Flashpaper 导出 此图可用 导出)

2).机构运动简图的绘制 ) 机构运动简图的绘制 选取一长度比例尺,如图所示。 选取一长度比例尺,如图所示。

B

A

O4

设计牛头刨床中的 牛头刨床中的凸轮机构 任务三 设计牛头刨床中的凸轮机构 % 一.凸轮机构的设计要求概述: 凸轮机构的设计要求概述: 作等加速等减速运动, ⒈已知摆杆 9 作等加速等减速运动,要求确定凸轮机构的基 本尺寸,选取滚子半径, 本尺寸,选取滚子半径,手工或用 CAD 软件画出从动件运动规 律角位移线图和凸轮的实际轮廓。 律角位移线图和凸轮的实际轮廓。

该凸轮机构的从动件运动规律为等加速等减速运动。 该凸轮机构的从动件运动规律为等加速等减速运动。 各数据如表: 各数据如表: 符 号 单 ° 位 数 15 据 126 150 61 15 65 10 65 mm ° ψ lO9D
max

lO9O2

ro

rt

Φ

Φs

Φ’

从动件运动规律角位移线图的画法: 二.从动件运动规律角位移线图的画法 从动件运动规律角位移线图的画法 .6°/mm,在Φ轴 , ①、绘制坐标轴。取凸轮转角的比例尺 ?φ =.2. 绘制坐标轴。 上分别量取Φ=65°、Φs=10°、Φ’=65°;取螺杆摆角的比例 分别量取Φ ° ° ° =15°; 尺 ?ψ=1°/mm。在 ψ 轴上量取 ψmax =15°; 1 。 将 等分, 则得各 ②、 Φ=65°、 ’=65°分别等分成 5 等分, ° Φ ° 则得各等分点 1、 、 2…10。 。 点作ψ轴的平行线, ③、绘制推程的位移线图。过 3 点作ψ轴的平行线,在该平行 绘制推程的位移线图。 =15°, 等分( 线上截取线段高度为 ψmax =15°,将该线段等分成 6 等分(注 意应与角Φ的等分数相同) 得各等分点, , 如前半推程的 1' 2' 意应与角Φ的等分数相同) 得各等分点, 、 、 ; 、2 、3 O1' O2' 、O2 3' 将坐标原点分别与点 1' 2' 3'相连,得线段 O1' O2' 、 、 相连, 、 03' 和 03' 分别与过 1、 、 点且平行与Ψ轴的直线交于 1"、 " , 2 3 2 ";将点 "、2"、3 连成光滑的曲线, 和 3";将点 0、1"、2"、3"连成光滑的曲线,即为等加速 运动的位移曲线的部分, 运动的位移曲线的部分,后半段等减速运动的位移曲线的画法 与之相似,只是弯曲方向反过来,见图。 与之相似,只是弯曲方向反过来,见图。 同 理 可 得 回 程 的 位 移 曲 线 。

(.)

φ (.)

三、摆动从动件盘形凸轮轮廓设计: 摆动从动件盘形凸轮轮廓设计: ⑴设计原理 设计凸轮轮廓依据反转法原理。 即在整个机构加上公共角速 设计凸轮轮廓依据反转法原理。 度(-ω) ω为原凸轮旋转角速度)后,将凸轮固定不动,而 (-ω (ω为原凸轮旋转角速度) ( 将凸轮固定不动, 从动件连同机架将以(-ω 逆时针方向反转, 从动件连同机架将以(-ω)绕凸轮轴心 O2 逆时针方向反转, (- 与此同时, 与此同时,从动件将按给定的运动规律绕其轴心 O9 相对机架摆 则从动件的尖顶在复合运动中的轨迹 的轨迹就是要设计的凸轮轮 动 ,则从动件的尖顶在复合运动中 的轨迹就是要设计的凸轮轮 廓。 ⑵设计凸轮轮廓的步骤如下: 设计凸轮轮廓的步骤如下: 步骤如下 在图所示的摆动从动件角位移曲线中,其纵坐标表示从动件 在图所示的摆动从动件角位移曲线中 其纵坐标表示从动件 ? 从动件摆角/图上代表该 角位移 Ψ,它按角度比例尺 ?Ψ 画出。 Ψ=从动件摆角 图上代表该 它按角度比例尺 画出。 摆角的线段长度=1 摆角的线段长度 1 (°/mm)

①将

ψ-φ 曲线图(如图(1) 的推程运动角和回程运动角 - 曲线图(如图( ) )的推程运动角和回程运动角 )

等份,按式求出各等分点对应的角位移值:Ψ 各分成 4 等份,按式求出各等分点对应的角位移值 1=?ΨΨ11′、 Ψ2=?ΨΨ22′,……。其数值见表(1) 。其数值见表( ) 。 表 1 各点的角位移数值 序号 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
② 选取适当的长度比例尺μl 定出

偏角 0° ° 2.11° ° 7.5° ° 12.89° ° 15° ° 15° ° 12.89° ° 7.5° ° 2.11° ° 0° ° O2 和 O9 的位置。以 O2 为 的位置。

圆心, 为圆心, 圆心,以 r0/μl 为半径作基圆。以 O9 为圆心,以 l O9D/μl 为半 μ 为半径作基圆。 μ 径,作圆弧交基圆于 DO(D’O)点。则 O9DO 便是从动件的起始 位置。注意, 左侧, 位置。注意,图示位置 DO 位于中心连线 O2O9 的左侧,从动件在 推程中将按顺时针方向摆动。 推程中将按顺时针方向摆动。
③以

O2 为圆心,以 l O9O2/μl 为半径作圆,沿(-ω)[即为 为圆心, μ 为半径作圆, ω 即为

开始依次取推程运动角Φ 逆时针方向]自 ° 远休止角 逆时针方向 自 O2O9 开始依次取推程运动角Φ0=65°,

和远休止角Φ Φs=10°,回程运动角Φo’=65 和远休止角Φs’=220°,并将推程 ° 回程运动角Φ ° 等份(与角位移线图相对应的等份) 和回程运动角各分成 4 等份(与角位移线图相对应的等份) 得 , O91 ,O92, O93…… 99 各点。它们便是逆时针方向反转时,从动体 ……O 各点。它们便是逆时针方向反转时, 轴心的各个位置。 轴心的各个位置。
④ 分别以

O91 ,O92, O93…… 99 为圆心,以 l O9D/μl 为半径画 ……O 为圆心, μ

……D 并作∠ 圆弧, 圆弧 , 它们分别与基圆相于 D’1 , D’2 , D’3 …… ’9 , 并作 ∠ D’1O91D1,∠D’2O92D2……分别等于摆杆角位移Ψ1、Ψ2……。 ……分别等于摆杆角位移 分别等于摆杆角位移Ψ 2……。 ……。 并使 O91D1= O91 D’1,O92D2= O92D’2,……。则得 D1,D2,…… , , D9(与 D’9 重合)各点。将这些点连成光滑的曲线,便是凸轮的 ( 重合)各点。 这些点连成光滑的曲线 便是凸轮的 连成光滑的曲线, 理论轮廓。 理论轮廓。 在上述求得的理论轮廓线上, ⑤ 在上述求得的理论轮廓线上, 分别以该轮廓线上的点为圆 心,以滚子半径为半径,作一系列滚子圆。作该系列圆的内包络 以滚子半径为半径,作一系列滚子圆。 线,即为凸轮的实际轮廓,如图。 即为凸轮的实际轮廓,如图。

此图用 CAD 画

此图用 CAD 画


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