机械原理凸轮设计偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构的设计.docx

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机械原理凸轮设计偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构的设计
中国地质大学
课程论文
题目偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构的设计
指导老师_______________
姓名
班级
学号
专业机械设计制造及其自动化
院系机电学院
日期2015年5月30日
解析法分析机构运动
——MATLAB辅助分析
摘要：
在各种机械，特别是自动化和自动控制装置中，广泛采用着各种形式的凸轮机构，例如盘形凸轮机构在印刷机中的应用，等经凸轮机构在机械加工中的应用，利用分度凸轮机构实现转位，圆柱凸轮机构在机械加工中的应用。
凸轮机构的最大优点是只要适当地设计出凸轮的轮廓曲线，就可以使推杆得到各种预期的运动规律，而且响应快速，机构简单紧凑。正因如此，凸轮机构不可能被数控，电控等装置完全代替。但是凸轮机构的缺点是凸轮轮廓线与推杆之间为点，线接触，易磨损，凸轮制造较困难。在这些前提之下，设计者要理性的分析实际情况，设计出合理的凸轮机构，保证工作的质量与效率。
本次设计的是偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构，推杆是滚子推杆，这种推杆由于滚子与凸轮廓之间为滚动摩擦，所以磨损较小，可用来传递较大动力，因而被大量使用，通过设计从根本上了解这种凸轮机构的设计原理，增加对凸轮机构的认识。通过用MATLAB软件进行偏置直动滚子从动件盘形凸轮轮廓设计，得出理论廓线和工作廓线，进一步加深对凸轮的理解。
一、课程设计（论文）的要求与数据
设计题目：偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构的设计
试设计偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构的理论轮廓曲线和工作廓线。已知凸轮轴置于推杆轴线右侧，偏距e=20mm，基圆半径r0=50mm，滚子半径rr=10mm。凸轮以等角速度沿顺时针方向回转，在凸轮转过δ2=120°的过程中，推杆按正弦加速度沿顺时针方向回转，在凸轮转过δ2=30°时，推杆保持不动；其后，凸轮在回转角度δ3=60°期间，推杆又按余弦加速度运动规律下降至起始位置；凸轮转过一周的其余角度时，推杆又静止不动。求实际和理论轮廓线，验算压力角，验算失真情况，确定铣刀中心轴位置。
设计数据
根据数据可绘得等减速运动规律上升时理论轮廓线：
三、解析法计算
(1)计算推杆的位移并对凸轮转角求导。
当凸轮转角δ在0≤δ≤2π/3过程中，推杆按正弦加速度运动规律上升
h=50mm。则：
可得：0≤δ≤2π/3
0≤δ≤2π/3
当凸轮转角δ在2π/3≤δ≤5π/6过程中，推杆远休
s=50，2π/3≤δ≤5π/6，，2π/3≤δ≤5π/6
当凸轮转角δ在5π/6≤δ≤7π/6过程中，推杆又按余弦加速度运动规律下降至起始位置。则：
可得：5π/6≤δ≤7π/6
5π/6≤δ≤7π/6
当凸轮转角δ在7π/6≤δ≤2π过程中，推杆近休。
s=0，7π/6≤δ≤2π，7π/6≤δ≤2π
(2)计算凸轮的理论廓线和实际廓线。
凸轮理论廓线上B点(即滚子中心)的直角坐标为
x=(s0+s)cosδ-esinδy=(s0+0)sinδ-ecosδ
式中，
凸轮实际廓线的方程即B'点的坐标方程式为
x'=x-rrcosθy=y-rrsinθ
因为

所以

故x'=x=10cosθy'=y-10sinθ
Matlab程序
%凸轮理论廓线与工作廓线的画法
clear%清除变量
r0=50;%定义基圆半径
e=20;%定义偏距
h=50;%推杆上升高度
s0=sqrt(r0^2-e^2);
r=10;%滚子半径
%理论廓线
a1=linspace(0,2*pi/3);%推程阶段的自变量
s1=h*(3*a1/2/pi-sin(3*a1)/2/pi);%推杆产生的相应位移
x1=-((s0+s1).*sin(a1)+e*cos(a1));%x函数
y1=(s0+s1).*cos(a1)-e*sin(a1);%y函数
a2=linspace(0,pi/6);%远休止阶段的自变量
s2=50;%推杆位移
x2=-((s0+s2).*sin(a2+2*pi/3)+e*cos(a2+2*pi/3));%x函数
y2=(s0+s2).*cos(a2+2*pi/3)-e*sin(a2+2*pi/3);%y函数
a3=linspace(0,pi/3);%回程阶段的自变量
s3=h*(1+cos(3*a3))/2;%推杆位移
x3=-((s0+s3).*sin(a3+5*pi/6)+e*cos(a3+5*pi/6));%x函数
y3=(s0+s3).*cos(a3+5*pi/6)-e*sin(a3+5*pi/6);%y函数
a4=linspace(0,5*pi/6);%近休止阶段的自变量
s4=0;%推杆位移
x4=-((s0+s4).*sin(a4+7*pi/6)+e