畢業(yè)設(shè)計(jì)----凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)(已修改)
2024-12-19 20:27 本頁(yè)面
【正文】 1 緒 論 凸輪機(jī)構(gòu)是一種含有凸輪的高副機(jī)構(gòu)，也是一種很常用的機(jī)構(gòu)，在自動(dòng)機(jī)械和半自動(dòng)機(jī)械中具有廣泛的應(yīng)用。 凸輪是一具有曲面輪廓的構(gòu)件，一般都作原動(dòng)件：當(dāng)凸輪作原動(dòng)件時(shí)，通常作等速連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)，而從動(dòng)件則按 預(yù)期輸出特性要求作連續(xù)或間歇的往復(fù)擺動(dòng)、移動(dòng)或平面復(fù)雜運(yùn)動(dòng)。本次設(shè)計(jì)的凸輪機(jī)構(gòu)來(lái)源于沖壓機(jī)的主要機(jī)構(gòu)，在該機(jī)構(gòu)中凸輪作為原動(dòng)件， 驅(qū)使從動(dòng)件作往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)完成對(duì)材料的沖壓，設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于凸輪結(jié)構(gòu)和輪廓設(shè)計(jì)以及 各零件 加工工藝的制定 。通過(guò)本次設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)熟悉 凸輪 機(jī)構(gòu)的一般設(shè)計(jì)方法和掌握零件的工藝設(shè)計(jì) 內(nèi)容 ， 提高創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力。 2 1 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)是 為了滿(mǎn)足沖壓機(jī)中沖壓板料這一往復(fù)循環(huán)直線運(yùn)動(dòng)的，用來(lái)通過(guò)沖壓使板料成型，要獲得的板料 形狀為 橢 球形的一部分。通過(guò)對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng) 特性 分析，設(shè)計(jì)一凸輪機(jī)構(gòu)即可滿(mǎn)足此目的。凸輪一端可用帶輪傳遞功率，將從動(dòng)件做成與所沖壓 板料尺寸相吻合的 橢 球形，通過(guò)凸輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)即可實(shí)現(xiàn)沖壓板料的目的。 凸輪機(jī)構(gòu)的選型和尺度設(shè)計(jì) 凸輪機(jī)構(gòu)選型 根據(jù)題目要求，從動(dòng)件作直線運(yùn)動(dòng)，且所設(shè)計(jì)為一平面凸輪機(jī)構(gòu)，因此 凸輪 選 用平面凸輪 機(jī)構(gòu) 中的盤(pán)形 對(duì)心 凸輪 。且與軸做成一體。 確定從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 根據(jù)題目要求，為防止 從動(dòng)件 在 行程端點(diǎn)位置產(chǎn)生“過(guò)沖現(xiàn)象”，要求從動(dòng)件在對(duì)應(yīng)位置上速度和加速度為零。因此，選取從動(dòng)件在推程和回程時(shí)運(yùn)動(dòng)規(guī)律為等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律，為了防止“過(guò)沖現(xiàn)象”，應(yīng)在凸輪輪廓上設(shè)置兩 個(gè) 休 止 角 。 現(xiàn) 將 從 動(dòng) 件 運(yùn) 動(dòng) 規(guī) 律 繪 制 如 下 ： 3 計(jì)算從動(dòng)件的主要運(yùn)動(dòng)參數(shù) 因?yàn)閺膭?dòng)件作的是等速運(yùn)動(dòng)，設(shè) 推程階段以角速度 ? 轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)時(shí)間T，凸輪轉(zhuǎn)過(guò)推程角 ? ，從動(dòng)件升程為 h。則從動(dòng)件速度 v=h/T=常數(shù)，將 v分別對(duì)時(shí)間求導(dǎo)和積分，可得從動(dòng)件加速度 a 和位移 s 的 方程。 (1) a=tvdd =0 (2) s=? tvd = ctv ?0 = cTht? 依據(jù)邊 界條件，當(dāng) t=0 時(shí)， s=0,則 c= s=ht/Tt ???? ?? , ，則 t=?? ， ???T ，將其帶入 (2)中，可得從動(dòng)件的 方程為 ： S=h?? V=h?? a=0 回程時(shí)凸輪轉(zhuǎn)過(guò)回程角 ?? ，從動(dòng)件也從相應(yīng) s=h 逐漸減 小到零，通過(guò)同樣的方法可得出凸輪回程作等速運(yùn)動(dòng)的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)方程為 : S=h－ h??? V=－ h??? a=0 確定凸輪基圓直徑 取軸徑 d=20mm， 由于凸輪與軸做成一體，參考《 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 》 ， 取凸輪基圓直徑為 25mm。 凸輪輪廓設(shè)計(jì) 4 本次設(shè)計(jì)采用 作圖法設(shè)計(jì)凸輪輪廓。 具體做法 法和圖形如下： 〈 1〉 取與位移曲線相同的比列尺 畫(huà)出凸輪基圓，由于凸輪與從動(dòng)件是對(duì)心的， 過(guò)基圓圓心作直線 ok,k 為 直線與基圓的交點(diǎn)，則可以 k 作為從動(dòng)件的起始位置。 〈 2〉 將推程 ? =180176。 六等分，回程 ? =120176。 四等分， 利用“反轉(zhuǎn)法”原理按 1： 1 的比例從從動(dòng)件位移圖上量取 各線段的長(zhǎng)度，然后在各等分線 延長(zhǎng)線 上 得到 凸輪輪廓上相應(yīng)的點(diǎn) ，將休止段用圓弧連接，再把得到的所有點(diǎn)用光滑的曲線連接起來(lái)，得到凸輪輪廓如下： 5 凸輪輪廓圖解設(shè)計(jì) 凸輪副材料選擇 凸輪與從動(dòng)件 材料 均選用 45 鋼 。 凸輪和從動(dòng)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 〈 1〉凸輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和尺度設(shè)計(jì) 根據(jù)前面選型為盤(pán)形凸輪，取最小 軸徑處 d=16mm，軸與凸輪做成一體，軸與箱體上的孔采用 H7/h6 間隙配 合，兩端各設(shè)一軸肩，以便在裝配時(shí)用來(lái)定位和在凸輪工作時(shí)限制凸輪的 軸向竄動(dòng)，軸肩段的軸徑 d=16+4=20mm，凸輪寬度 b 取 16mm。 〈 2〉 從動(dòng)件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)題目要求設(shè)計(jì)一橢球形狀的從動(dòng)件，為防止從動(dòng)件 過(guò)度磨損后造成的形狀誤差過(guò) 大， 從 而影響生產(chǎn)零件的精度 。將沖頭部分做成可換式?jīng)_頭， 即在橢圓球體的中截面處剖分成兩部分，它們之間用螺紋連接成一體。與凸輪接觸部分做成半球形，中間部分做成圓柱體。 〈 3〉 確定從動(dòng)件 各部分的尺寸 根據(jù)需要取橢 球體的長(zhǎng)半軸 a=14mm、短半軸 b=8mm， 厚度的一半c=8mm,與 凸輪接觸的一端球面 半徑 R=4mm，半球與橢圓球之間圓柱體 直徑 Φ =12mm,為了固定鎖合彈簧，在圓柱段上設(shè)置一寬度為 5mm 的 Ｉ 型六角6 螺母，從動(dòng)件總長(zhǎng) L= 58mm。 凸輪副接觸強(qiáng)度校核 根據(jù) 《 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與應(yīng)用創(chuàng) 新 》 中凸輪副接觸強(qiáng)度校核的公式 ： 322121122 3 )1(310 4 6 ma x??????????????????fEfcEckRfRkRfRNF???式中 kR 為凸輪 實(shí)際輪廓上的接觸點(diǎn)的曲率半徑， fR 為從動(dòng)件上的接觸點(diǎn)的曲率半徑， c? 和 f? 分別為凸輪和從動(dòng)件的泊松比， cE 和 fE 分別為凸輪和從動(dòng)件的材料的彈性模量， NF 為凸輪副的法向壓力。查《 現(xiàn)代模具工手冊(cè) 》 表 4— 1 得 45 鋼的彈性模量 E=196～ 206Gpa，取 E=200Gpa，即 cE = fE =200Gpa，泊松比μ= 即 c? = f? =，曲率半徑maxkR=， fR =8。 〈 1〉 求 NF 對(duì)從動(dòng)件進(jìn)行受力分析 可知，從動(dòng)件的法向壓力 NF 可由下式計(jì)算而得： fKXPNF ??? 其中 p 為沖裁力， KX 為彈簧的彈力， f 為從動(dòng)件所受的摩擦力。 查 《現(xiàn)代模具工手冊(cè)》 得沖裁力的計(jì)算公式 bLtP ?? ,式中 t 為材料厚度， b? 為材料的極限強(qiáng)度， L 為所沖材料的周長(zhǎng)。設(shè)被沖材料的厚度為 2mm，材料為 Q235。 設(shè)被沖材料的 周長(zhǎng) L =36mm， 查 《 現(xiàn)代模具工手冊(cè) 》 表 42 得 Q235 的 b? =253Mpa，帶入公式得 ： bLtP ?? =36 253 2=19066N, 7 帶入求得322121122 3 )1(310 4 6 ma x??????????????????fEfcEckR
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