机电_毕业设计-凸轮机构

机电_毕业设计-凸轮机构 ……………………………………………………………1 1.1凸轮机构概述 ………………………………………………1 1.2凸轮机构课题研究背景及意义 ……………………………1 1.3凸轮三维造型技术的国内外发展状况 ……………………3 CAD …………………3 2、1 系统开发平台 ……………………………………………3 2、2 盘形凸轮基圆半径的确定 ………………………………3 2、3 设计凸轮轮廓曲线 ………………………………………4 2、4 盘形凸轮CAM ……………………………………………5 2、5 举例及应用—偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构的设计…7 CAD……8 3、1盘形凸轮轮廓设计 ………………………………………8 3、2凸轮机构动态模拟 ………………………………………14 ……………………………………………………………15 ………………………………………………………16 低副机构一般只能近似地实现给定运动规律，而且设计较为复杂。当 从动件的位移、速度和加速度必须严格地按照预定规律变化，尤其当 原动件作连续运动而从动件必须作间歇运动时，则以采用凸轮机构最 为简便。凸轮机构由凸轮、从动件或从动件系统和机架组成，凸轮通 过直接接触将预定的运动传给从动件。凸轮机构具有结构简单，可以 准确实现要求的运动规律等优点。只要适当地设计凸轮的轮廓曲线， 就可以使推杆得到各种预期的运动规律。在各种机械，特别是自动机 械和自动控制装置中，广泛地应用着各种形式的凸轮机构。凸轮机构 之所以能在各种自动机械中获得广泛的应用，是因为它兼有传动、导 引及控制机构的各种功能。当凸轮机构用于传动机构时，可以产生复 杂的运动规律，包括变速范围较大的非等速运动，以及暂时停留或各 种步进运动；凸轮机构也适宜于用作导引机构，使工作部件产生复杂 的轨迹或平面运动；当凸轮机构用作控制机构时，可以控制执行机构 的自动工作循环。因此凸轮机构的设计和制造 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 对现代制造业具有 重要的意义。 早期的工程技术人员大多采用作图法绘制凸轮轮廓，这种方法的效率 低、精度差、很难精确地得到压力角和曲率半径等设计参数。在CAD二维设计阶段，CAD的作用仅仅是使工程人员得以摆脱烦琐、精度低 的手工绘图，可重复利用已有的 设计方案 关于薪酬设计方案通用技术作品设计方案停车场设计方案多媒体教室设计方案农贸市场设计方案 。而如今的CAD三维设计与 1 CAM集成化，使工程人员可以从三维建模开始，进行产品构思设计和 制图，实现了设计数据直接传输到生产的过程，大大简化了手工工作 环节。由于计算机技术和各种数值计算的发展，使得很多方面的研究 得以深入。利用参数化技术三维CAD可以绘制精确的凸轮。参数化设 计具有造型精确，造型速度快，避免了手工取点造型的复杂过程，完 成三维实体模型可以不断的修改的特点。由于电子技术的发展，现在 某些设备的控制元件可以采用电子元器件，但他们一般只能传递较小 的功率，而凸轮机构却能在实现控制功能的同时传递较大的功率。因 此，凸轮机构在生产中具有无可替代的优越性，尤其在高速度、高精 度传动与分度机构及引导机构中，更有突出的优点。可以说，对凸轮 机构的进一步研究，特别是对高速凸轮机构及其动力学问题的进一步 研究，是长期、持续并有重大意义的工作。现代三维CAD已经辐射到对整个制造企业生产、管理进行全方位的辅助，对制造业的发展具有 深远的影响。 CAD技术是先进制造技术的重要组成部分，利用CAD技术可以起到提高企业的设计效率、优化设计 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 、减轻技术人员的劳动强度、缩 短设计周期、加强设计的标准化等作用。本文在研究基于特征的三维 CAD理论的基础上，开发出一个扩充性、开放性、复用性和维护性良 好的CAD软件系统。并在CAD技术理论和CAD软件体系结构上，做出了许多具有重要意义的工作。本课题利用了基于Windows平台开发的Visual Basic语言来进行凸轮的参数化设计。程序的目的就是在 2 Visual Basic中输入凸轮的有关参数，由 SolidWorks 2005来自动生成凸轮实体。程序提供了良好的输入界面，操作简单、方便。与以往的 手工凸轮设计相比较，参数化的设计方法具有效率高，凸轮轮廓精度 高，设计时间短等特点。 CAD CAXA-电子图板（下称EB）是一个通用的二维CAD软件，它有一个很好的功能-画 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 曲线，只要在公式曲线的对话框中填入曲线公式 及相关参数就可以画出曲线。这样就可以很容易地完成凸轮廓形曲线 的设计，而无需任何形式的语言编程。下面介绍作图法设计盘形凸轮 的过程，其中的所有作图过程完全是在EB上交互作图完成。 已知推杆运动规律S、最大行程h或φmax以及升程许用压力角[α1]和回程许用压力角[α2]，用作图法设计盘形凸轮轮廓有两个步骤:先要确定凸轮基圆半径r0，然后再求凸轮轮廓廓形。 径 首先在直角坐标系中作曲线C X=S Y=dS/dδ 其中S=S(δ)，δ为凸轮转角。此曲线可用EB的公式曲线功能来实现。 其次作两条直线与X轴成升程许用压力角[α1]和回程许用压力角[α2]，且与所作曲线相切，则有交点A，那么就有OA=r0min，如图1所示。图1中阴影部分为凸轮回转中心的可行区。以此为基础将偏 3 心距e及OA进行圆整，就可确定基圆半径，即取r0=OA1 由文献[1]可知，先在直角坐标系中作曲线C1 X=ρcosθ Y=ρsinθ 且 ρ=L(1+dφ/dδ) θ=φ,其中摆杆的摆角 φ=φ(δ)，L为摆杆的长度。 如图2所示，用EB的圆形阵列画法过O点在最大摆动角φmax做N条等分射线，与曲线的推程和回程段分别交于D、C点。再过D点做直线mm与直线OD成θ角（θ=90?-[α1]），过C点做直线nn与直线OC成θ1角(θ1=90?-[α2])，则图2中的阴影部分为凸轮回转中心的 可行区，且O1A =r0min。以此为基础将O1A及中心距a进行圆整，就可得到基圆半径r0=O2A。 当确定了凸轮基圆半径r0，并已知推杆运动规律及盘形凸轮轮廓曲线 的解析公式[1]，就可用EB中的公式曲线功能来画出凸轮轮廓曲线。 先作出滚子中心的理论轮廓曲线。 X=(S0+S)sinδ+e?cosδ Y=(S0+S)cosδ+e?sinδ 其中， 因为工作廓线与理论廓线在法线方向的距离处处相等， 且等于滚子半径。那么工作廓线为理论廓线的等距线。为了确定滚子 半径rr，用三点画圆的画法在理论轮廓曲线曲率最大的位置取三点求 出ρmin，使rr=0.8ρmin。这样一来，在EB中作出理论廓线，再用 EB中的画等距线的功能画出工作廓线（距离为rr），则完成了该凸轮 4 的轮廓曲线设计。 根据反转法作图法可知，推杆平底与凸轮切点的轨迹为凸轮的轮廓曲 线。此时，平面凸轮机构压力角与凸轮的基圆半径及从动件的运动规 律无关。基圆半径由实际工作情况决定，其廓形曲线的解析方程为： X=(r0+s)sinδ+(dS/dδ)cosδ Y=(r0+s)cosδ-(dS/dδ)sinδ 式中S=S(δ)。 已知摆杆的长度L，摆杆运动规律φ=φ(δ)。先由上述方法确定基圆 r0以及中心距a。然后作出滚子中心B点的理论轮廓曲线，曲线方程 如下： X=a?sinδ-L?sin(δ+φ+φ0) Y=a?cosδ-L?cos(δ+φ+φ0) 利用EB绘出理论廓线后，再确定滚子半径rr的数值，然后做它的等 距线，则为此凸轮的实际轮廓曲线。有了凸轮廓形曲线之后，再进行 其结构设计及尺寸标注等工作就完成了凸轮设计。 盘形凸轮的廓形曲线为二维曲线，可采用两轴联动的数控铣（或加工 中心）、线切割机床加工，其加工程序可采用通用的CAM软件自动编制。本文选用CAXA系列CAM软件中的数控铣（MILL）及线切割（WEDM）进行加工程序编制。 CAXA-EB的图形文件格式为*.EXB。由于开发时间的先后及版本不同， 5 不同版本的EB图形文件不一定能被CAXA系列的CAM软件直接读取。因此图形数据应使用DXF接口进行交换。先在EB中将图形用数据接口中的DXFOUT命令以DXF格式输出，然后在CAM软件中用数据接口中的DXFIN命令读入。尽管EB的图形可能是用某一个非1:1的比例绘制的，但其转换后的数据仍是1:1的原始数据，这就可以保证由CAM软件生成的NC代码所加工的凸轮尺寸的正确性。 当用CAM软件从CAD的图形文件中读入了凸轮廓形曲线数据之后，就 可以进行加工程序编制。其过程如下：先交互指定欲加工的廓形曲线 及走刀方向、加工侧，并给出加工参数，计算机自动计算出刀位轨迹； 必要时可以对生成的刀位轨迹进行编辑修改，在计算机屏幕上进行加 工过程仿真；最后根据选用的数控机床交互输入后置处理数据，计算 机自动生成加工代码。 线切割加工有快走丝、慢走丝两种不同类型的控制系统（机床）。国 产快走丝机床采用3B格式代码程序，而慢走丝机床采用G代码程序。因此，应用CAXA－WEDM软件编制凸轮廓形线切割程序时，若用快走丝 加工，不需填写后置处理参数表；若用慢走丝机床，则要按WEDM的通用后置输入参数值。 采用数控铣加工凸轮廓形时，应用CAXA-MILL编写加工程序，当指定了欲加工的廓形曲线后，应输入加工参数，如刀具参数、加工精 度、插补方式等。CAXA-MILL的后置处理是一个通用后置，使用时应 按所选机床输入相关的参数。 6 使用CAXA系列CAM软件编写加工程序非常简单，本文不作详述。 设计一偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构。凸轮角速度ω1=1rad/s，逆时针转向，推杆最大行程h=25mm，凸轮推程运动角δ0=120?，运动规律为正弦加速度运动，远休止角δ01=60?，凸轮回程运动规律为 余弦加速度运动，回程运动角度δ=120?，近休止角δ02=60?，许用压力角[α1]=30?、[α2]=60?。 （1）确定理论轮廓曲线的基圆半径 由前述方法，作出确定基圆半径的曲线。 推程：X=25[(3δ/2π)-sin(3δ)/2π] Y=25[1-cos(3δ)]/(2π/3) (0?δ?2π/3) 回程：X=25[1+cos(3δ/2)]/2 Y=-25πsin(3δ/2)/(4π/) (0?δ?2π/3) 用EB做图可得r0min=OO1=15.584mm， 且O1点e=11.416mm。取整后可在可行区内取一点r0=20mm、e=10mm。则S0=17.32mm。 （2）做凸轮的轮廓曲线 凸轮的理论轮廓曲线方程为分段方程。 推程：X={17.32+25[(3δ/2π)-sin(3δ)/2π]}sinδ+10cosδ Y={17.32+25[(3δ/2π)-sin(3δ)/2π]}cosδ-10sinδ 式中0?δ?2π/3。 回程：X={17.32+25[1+cos(3(δ-π)/2)]/2}sinδ+10cosδ Y={17.32+25[1+cos(3(δ-π)/2)]/2}cosδ-10sinδ 式中 7 π?δ?5π/3。 远、近休止部分为两段以O为圆心的圆弧曲线。然后在凸轮理论轮廓 曲线上作出ρmin=13.5mm，所以可取rr=5mm。最后做出凸轮实际轮廓 曲线（如图3所示）。图4为此凸轮的零件图。 CAD 凸轮在工业上应用广泛。对于各种不同的机械，凸轮工作轮廓可以用 解析法设计，也可以用图解法绘制。当用解析法设计时，必须针对某 一特定形式专门编程计算，耗时巨大，且程序重复使用的可能性很小。 而图解法简单易行，一般的机械用图解法设计已能满足使用要求。 下面以尖顶对心直动从动件盘形凸轮为例，介绍凸轮轮廓设计的全过 程。 已知凸轮以等角速度ω顺时针方向转动，基圆半径rb=30min,从动件运动规律如表1所示。 表1从动件运动规律 1、创建基圆与从动件 在新建的.max文件中，用ciecle命令创建半径为30mm的圆作为基圆，用box命令创建一个长方体作为从动件，为方便作图，然后用 box命令创建辅助杆件，并将辅助杆件的中心坐标从其几何中心位置 8 移至基圆中心位置；使用Align命令将它们对齐，并最终确定它们的 初始相对位置如图1所示。 图1 2、绘制位移线图 在TrackView中，将从动件沿其Z方向的移动轨迹按从动件运动规律编辑成如图2所示的位移线图。编辑的过程首先需要设置几个关 键点，然后根据从动件运动规律的要求，编辑各关键点的动画值以及 在关键点处的切线类型，将点拟合成所需要的运动曲线。当移动时间 滑块时，从动件按要求的运动规律上下往复运动。 9 图2 3、确定反转过程中从动件的端部位置 10 图3 移动时间滑块至某一点（如第30帧），如图3所示，从动件将上 升一段距离。使用“SelectandUniformScale”命令并同时按下“shift”键将辅助杆件沿Y轴方向伸长至从动件端部位置并复制。然后，用“Rotate”命令将复制的辅助杆件反方向转动30o，如图4所示。以同样的方法 确定出从动件端部的若干位置，如图5所示。 11 图4 图5 12 4、绘制凸轮工作轮廓 打开捕捉。用“NURBSCurve/PointCurve”命令依次捕捉辅助杆件 的端部位置，并画平滑曲线即凸轮轮廓曲线。如图6所示。 图6 用“Extrude”命令拉伸曲线，得盘形凸轮。如图7。 13 图7 建立凸轮机构运动模型，可以将凸轮与从动件的转动与往复移动分别 按各自的运动规律设置成动画，并且使两个构件在初始状态处于正确 的相对位置。这样，当动画打开后，屏幕上所显示的就俨然是凸轮的 转动带动从动件往复移动了。 由上面可知，从动件已经是按要求的运动规律在360o范围内上下往复运动。现在要做的是让凸轮转动起来。将所有构件置于初始的 正确相对位置，并将凸轮用“SelectandLink”命令链接在基圆上，然后 在“TrackView”中，编辑基圆绕Z轴的转动曲线，使其在360o范围内 14 做匀速转动。这样，凸轮就随基圆作匀速转动了。 让凸轮转动的另一种方法是将凸轮的几何中心移到基圆的中心 位置，并在“TrackView”中，编辑凸轮绕Z轴的转动曲线，使其在360o范围内做匀速转动。这样，凸轮就作匀速转动了。 基于CAD图解法设计盘形凸轮机构，具有以下几方面的优点： 1、避免了利用解析计算方法繁琐的编程过程； 2、避免了图解法用比例画图、量取线段作图，既提高了效率， 又提高了精确度； 3、在凸轮轮廓设计基础上，进行机构运动模型的建立，方法简 便，效果甚佳； 4、所建立的图形文件可导入到其它软件中进行编辑，以便于凸 轮的继续设计与加工。 15 1、宋文学、刘锡锋. CAD/CAM应用. 西北大学出版社， 2005 2、杨可桢、李仲生. 机械设计基础. 高等教育出版社， 2007 3、成大先. 机械设计 手册 华为质量管理手册 下载焊接手册下载团建手册下载团建手册下载ld手册下载 . 北京：化学工业出版社，2004 4、孙恒、陈作模. 机械原理. 第6版. 高等教育出版社，2001 5、机械工程手册编辑委员会. 机械工程手册. 北京：机械工业出版社，1980 6、中国机械设计大典编委会. 机械设计大典. 南昌：江西科技出版社，2002 7、郑文纬、吴克坚. 机械原理. 第7版. 北京：高等教育出版社，1997 16