挪动主动件凸轮机构

时间:2019-08-05

  编号:机械道理课程设想仿单 机械电子工程学生姓名: 1300130515指点教师: 挪动从动件凸轮机构由凸轮、滚子、推杆、从动齿轮和原动齿轮等形成。是通过齿轮一级动弹带动凸轮,凸轮鞭策推杆上下 挪动,从而将油液压出的一种机构。本课设次要设想凸轮尺寸, 涉及滚子、齿轮和原动机的拔取和计较等。通过计较凸轮基圆半 径,并按照设想要求数据,求出推杆顺次升高或降低高度,从而 确定凸轮理论廓线,再求呈现实廓线,最终确定凸轮外形,并根 据现实环境确定推杆长度,通过压力角和曲率半径确定所设想凸 轮能否及格。 环节词: 凸轮 滚子 推杆 曲率半径桂林电子科技大学课程设想仿单 目次1、设想标题问题:挪动从动件凸轮机构...............................................................................................1 1.1 机构简介...........................................................................................................................1 1.2 设想数据...........................................................................................................................2 3.1凸轮基圆半径计较............................................................................................................3 3.2 滚子半径计较....................................................................................................................3 3.3 推程位移计较....................................................................................................................3 3.4 回程位移计较....................................................................................................................4 3.5 远休止位移计较 3.6近休止位移计较 4.1凸轮推杆位移活动线图......................................................................................................5 4.2 凸轮推杆速度线图.............................................................................................................6 4.3 凸轮推杆加快度线传动比取齿数计较.............................................................................................................8 6.1凸轮设想...........................................................................................................................8 6.2 齿轮设想...........................................................................................................................8 7.1凸轮阐发...........................................................................................................................9 7.2 滚子阐发...........................................................................................................................9 119.1 压力角计较和自锁验证.................................................................................................... 11 9.2 曲率半径验证.................................................................................................................. 11 10. 设想总结............................................................................................................................... 11 参考文献 12附录 12桂林电子科技大学课程设想仿单 1、设想标题问题:挪动从动件凸轮机构机构简介取设想数据 1.1 机构简介 如图 24 所示为常用于各类机械润滑系统供油安拆的活塞式油泵。电动机经齿轮带 动凸轮 1,从而鞭策活塞杆 2(从动件)做来去活动,杆 下行时将油从管道中压出,称为工做行程;上行时自油箱中将油吸入,称空回行程。其活动纪律常用等加减速活动、 余弦加快度取正弦加快度活动等。 图24 活塞式油泵机构简图 桂林电子科技大学课程设想仿单 1.2设想数据 设想数据表 符号 方案 从动件活动纪律(mm) (r/min) 60300 30 60 90 10 90 170 等加、减速(加快度 比例系数v=2) 80300 30 60 90 10 90 170 加快度按余弦变化 80300 30 60 90 10 90 170 加快度按正弦变化 2、凸轮机构设想 已知:已知凸轮每分钟转数,从动件行程h 及活动纪律,推程、回程的许用压力角[a] 要求:绘制从动件活动线图,按照许用压力角确定基圆半径,拔取滚子半径,画出凸轮现实廓线 号图纸上。 方案选择做等速活动的推杆,正在活动起头和终止的瞬时,因速度有突变,所以这时推杆正在理 论大将会呈现无限大的加快度和惯性力,因此会使凸轮机构遭到极大的冲击,这种冲击 称为刚性冲击。 推杆加快度突变为无限值时,因惹起的冲击较小,称为柔性冲击。 等速活动推杆最大速度小,最大加快度为无限大,加快度突变性太大,有刚性冲击, 使得凸轮机构不不变,容易损坏凸轮机构,用于低速轻载场所较合适,不适合用于高速 活动的油泵 对于方案 1:推杆做等加等减活动时,加快度突变过分较着,有柔性冲击,易影响 凸轮机构不变性,对凸轮机构害,一般用于中速轻载场所。 对于方案 2:推杆做余弦加快度活动时,加快度突变,有柔性冲击,易影响凸轮机 构不变性,对凸轮机构害,一般用于中速轻载场所。 对于方案 3:推杆做正弦加快度活动时,最大加快度较大,且无突变,既无刚性冲 击也没有柔性冲击,凸轮机构较不变性,对凸轮机构损害也较小,一般用于中高速轻载 场所。 正在凸轮机构中,为了避免冲击,推杆不宜采用加快度有突变的活动纪律。分析考虑, 选择方案3 最佳。 桂林电子科技大学课程设想仿单 3.方案实施3.1 凸轮基圆半径计较 正在凸轮基圆半径计较公式:r。[(ds/dΦ-e)/tan[α 取ds/dΦ=h/Φ。对心推杆偏疼距为0,所以e=0,取极大值时s=0 带入基圆半径计较公式得 将h=80,Φ。=30,[α]=30 带入公式,算得r。88mm取r。=90mm 3.2 滚子半径计较 采用滚子推杆时,滚子半径的选择要考虑滚子的布局、强度及凸轮轮廓曲线的形态 等多个方面的要素。 拔取滚子半径时,应留意工做廓线的曲率半径取理论廓线的曲率半径和滚子半径的 关系,避免呈现变尖现象和失实现象。对于外凸的凸轮轮廓曲线,应使滚子半径小于理 论廓线的最小曲率半径,凸轮工做廓线的最小曲率半径一般不该小于1 到5mm,若是不克不及 满脚此要求,就应增大基圆半径或减小滚子半径;有时则必需点窜推杆的活动纪律,使 凸轮工做廓线上呈现尖点的处所代以合适的曲线,所以凡是滚子半径rr=(0.1~0.5)r。 取rr=0.1r。=90*0.1=9mm 3.3 推程位移计较 已知数据: 推程角:Φ。=90 基圆半径:90mm转速:n=300r/min 角速度:ω=2π =90[2Φ/π-sin(4Φ)/2π =3.57210sin(4Φ)桂林电子科技大学课程设想仿单 凸轮半径r=s+r。推程数据表 度数 0.090.702 2.31 5.24 9.68 15.64 22.92 31.20 40 9090.09 90.70 92.3195.24 99.68 105.6 112.92121.2 8181.09 81.70 83.3186.24 90.68 96.64 103.9 112.2012 度数50 4857.08 64.36 70.32 74.76 77.69 79.30 79.91 80 1613.4 回程位移计较 已知数据: 回程角:Φ 基圆半径:r。=90mm转速:n=300r/min 角速度:ω=2π *300/60=31.5rad/s回程: 位移:s′=h[1-(Φ/Φ =80[1-2Φ/π+sin(4Φ)/(2π 速度:v=hω[cos(2πΦ/Φ。)-1]/Φ。 =5.670[cos(4Φ/π )-1]/π 加快度:a=2π =-3.57210sin(4Φ)凸轮半径r= 回程数据表格度数 100 8079.91 79.30 77.69 74.76 70.32 64.36 57.08 48 170169.91 169.30 167.69 164.76 160.32 154.36 147.08 138 度数 145 185190 4031.20 22.92 15.64 9.68 5.24 2.31 0.702 0.09 130121.20 112.92 105.64 99.68 95.24 92.31 90.702 90.09 90 3.5 远休止位移计较 远休止: 位移:s=80mm 凸轮半径:r=s+ r。=80+90=170 角度范畴:90 3.6近休止位移计较 近休止: 位移:s′=0mm 凸轮半径:r=s+ r。=0+90=90 角度范畴:190 4、凸轮从动件活动线 凸轮推杆位移活动线图 推杆位移活动图是一条有纪律的曲线图,其形态由凸轮形态决定,既由推程高度和 角速度决定。选择推程角为起止点画正弦凸轮推杆位移活动线图,画出来的是一条先曲 线 之间是一条先迟缓上升的曲线,跟着时间的添加,上升速度加速,斜率变大,这段时间内,凸轮做匀速动弹,推杆做变速活动,速度先加后减,从零变到 最高值,鄙人降到零,角速度由正值先加后减,再变为负值先加后。减机械润滑系统供 油安拆的活塞式油泵推杆不竭向下活动,鞭策活塞向下活动,不竭油液压出油箱,供给 机械利用,从而达到润滑结果。 90 之间推杆达到最低点,并遏制活动,速度和加快度均为零。凸轮继续做匀速活动,并处于远休止角之间,一曲到凸过90 为止100 之间,凸轮处于回程阶段,凸轮做匀速动弹,推杆做变速活动,活动形式取推程阶段相反。推杆往回活动。 170 之间推杆处于最高点,并处于静止形态,速度加快度均为零。这段时间较其他阶段时间比力长,次要用于从减机械润滑系统供油安拆的活塞式油泵油箱弥补活 塞缸内丧失的油液,为 下一次压出润滑油做预备。 桂林电子科技大学课程设想仿单 4.2凸轮推杆速度线 凸轮推杆加快度线.原动机选择、传动比计较取分派 5.1 原动机选择 电动机品种繁多,常用的有曲流电动机、异步电动机、同步电动机等。每种电动机 又可按照功能感化分为几种分歧类型。 曲流电动机按有刷曲流电动机和无刷曲流电动机区分,有刷曲流电动机因不方 便被无刷曲流电动机代替。 桂林电子科技大学课程设想仿单 异步电动机的工做道理是通过定子发生的扭转取转子绕组的相对活动,转子绕组切割磁感线发生电动势,从而使转子绕组中发生电流。转子绕组中的电 流取感化,发生电磁转矩,使转子扭转。因为当转子转速逐步接近同步转速时,感 应电流逐步减小,所发生的电磁转矩也响应减小,当异步电动机工做正在电动机形态时, 转子转速小于同步转速。 三相异步电机转子线圈中的电流是因为转子导体取有相对活动而发生的。 三相异步电机的转子转速不会取扭转同步,更不会跨越扭转的速度。若是三相 异步电机转子的转速取扭转的转速成大小相等,那么,取转子之间就没有相对 活动,导体不克不及切割磁力线,因而转子线圈中也就不会发生电势和电流,三相异步 电机转子导体正在中也就不会遭到电磁力的感化而使转子动弹。因此三相异步电机的 转子扭转速度不成能取扭转不异,老是小于扭转的同步转速。但正在特殊运转方 式下,三相异步电机转子转速能够大于同步转速。 异步电动机凡是转速范畴大,转速高,功率密度较好,电动机分量、体积均要小于 曲流电动机,靠得住性优良,并且机构坚忍性高,可以或许顺应良多多变的场所,可以或许较好的 小型三相异步 电动机 (封锁 Y2(IP55) Y(IP44 JO2JO H80~355 0.75~315K 外壳为封锁式,可防止尘埃、水 滴浸入。Y2 级绝缘用于无特殊要求的各 种机械设备,如:金属 切削机床、水泵、鼓 风机、运输机械等 小型三项异步 电动机 (防护 (IP23)J2.J H160~315 11~250KW 外壳为防护式, 能防止曲径大于 12mm 的杂物或水 滴取垂曲线角进入电动 合用于运转时间长、负荷率较高的各类机 械设备 高效三相异步 电动机 YX (IP44) H100~280 1.5~90KW 用冷轧硅钢片及 新工艺降低电动 机损耗,效率较 根基系列平均高3% 合用于沉载启动的场 合,如起沉设备、卷扬 机、压缩机、泵类等 桂林电子科技大学课程设想仿单 顺应挪动从动件凸轮机构加快度的变化。综上,选择三相异步电动机为最佳方案。 三相异步电动机 转速(r/min) 1000 1500 4000 6000 异步电动机转速有1000、1500、4000、6000 等,本课设选择1000r/min 较为合适。 5.2 传动比取齿数计较 由于已知凸速为 300r/min,所以从动速也为 300r/min。三相异步电动机 转速平均为1000r/min,所以由公式得传动比i=1000/300=3.3 取模数为3,原动件齿数为55,则由公式得,原动件齿轮曲径d=3*55=165mm。 由公式Z2=i*Z1=3.3*55=181,则从动件齿轮曲径为D=3.3*181=597.3mm 机构设想6.1 凸轮设想 凸轮传动机构,依托原动件带动从动齿轮,从而带动凸轮,凸轮的扭转使推杆忘返 做上下活动,滚子可以或许无效地减小摩擦,无效的避免了推杆和凸轮的丧失,而且相对于 平底推杆其摩擦力较小,磨损较慢,有益于机构的持久精准利用。推杆的长度按照从动 件齿小和油箱大小决定。 6.2 齿轮设想 由凸速为300r/min 知从动齿速为300r/min。由于利用三相异步电动机的 转速为 1000r/min,所以机构的传动比为 3.3,按照模数关系即可算出两齿轮的曲径和 机构阐发7.1 凸轮阐发 凸轮半径不克不及设想太小,凸轮半径越小,压力角越大,凸轮承受的力越大,机构越 容易发生自锁。所以正在其他前提答应环境下,凸轮的半径该当设想的大些,避免机构自 锁现象,出格是利用滚子推杆时,容易呈现变尖现象和失实现象,所以正在设想凸轮半径 时,应留意理论廓线和现实廓线每个点的曲率半径的大小。曲率半径正在确定凸轮基圆半 径和推程高度时曾经确定,所以确定外凸凸轮形态后要算出凸轮理论曲率半径和现实曲 率半径,并按公式工做廓线的曲率半径ρ 等于理论廓线的曲率半径ρ取滚子半径rr 之差,并工做廓线的曲率半径大于零,不然等于零时,会呈现变尖现象,小于零时, 会呈现失线 滚子阐发 滚子半径应按照受强度、机构选择,凡是由凸轮基圆半径大小确定,并留意滚子半 径和理论廓线和现实廓线的比力,避免呈现变尖现象,使凸轮尖端经长久利用后被磨平, 从而影响机构机能和精确度,避免呈现失实现象,使现实廓线呈现交叉堆叠现象,如许 就无法达到凸轮设想预期结果。避免呈现变尖现象和失实现象方式为求出凸轮没点理论 廓线和现实廓线的曲率半径,正在和滚子半径进行比力,若现实廓线等于零为变尖现象, 若现实廓线小于零为失实现象。 桂林电子科技大学课程设想仿单 凸轮机构图桂林电子科技大学课程设想仿单 设想验证9.1 压力角计较和自锁验证 其他环境不异环境下,压力角越大,感化力越大,,当压力角增大到必然程度时,做 用力就会无限大,此时呈现自锁现象,所以机构最大压力角应小于许用压力角,增大导 轨长度和悬臂长度都能够增大压力角,所以设想推杆长度时,应尽量设想小一些,以减 小压力角,避免呈现自锁现象。 压力角计较,有网上公式得正弦角度为:tanα=υ/[ω(r。+s)] 算得压力角绝对值正在0 度之间,远小于推程许用压力角和回程压力角,所以机构不会呈现自锁现象。 9.2 曲率半径验证 选择滚子半径时,该当考虑凸轮轮廓的影响。所以正在确定凸轮形态和滚子半径后, 应计较确率半径值,进行比力,以避免呈现变尖现象和失实现象。 当凸轮的理论轮廓曲线为外凸时,其工做廓线的曲率半径ρ 等于理论廓线的曲率半径ρ 取滚子半径rr 之差。此时若ρ =rr,工做廓线的曲率半径为零,则工做廓线将 呈现尖点,这种现象称为变尖现象;若ρ