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5分pk10绕线机凸轮传动机构典型零

发布日期 :2020-10-29 05:40

  绕线机凸轮传动机构典型零部件的设计与选用_机械/仪表_工程科技_专业资料。绕线机凸轮传动机构典型零部件的设计与选用

  学习情境七 绕线机凸轮传动机构典型零 部件的设计与选用 ——凸轮机构的设计与选用 目录 任务一:凸轮机构的设计与选用 1 任务二:回复弹簧的设计与选用 2 任务一:凸轮机构的设计与选用 如图所示为绕线机工作原理简图,已知 凸轮以等角速度顺时针方向转动,摆杆左右 摆动导线时作等速运动,摆杆摆角约为400, 凸轮的轴径约为30mm,绕线mm, 试设计此凸轮机构。 任务知识 凸轮机构的组成、类型、应用及特点; 凸轮机构从动件的常用运动规律; 盘形凸轮轮廓设计原理及常用方法; 凸轮机构的基本结构参数的设计; 凸轮机构的结构及材料的选用; 凸轮机构的一般设计方法与步骤。 任务技能 能够根据工程实际合理选用凸轮机构的类型; 了解凸轮机构从动件的常用运动规律,并能正 确选用; 能正确运用图解法设计凸轮轮廓曲线; 了解解析法在凸轮轮廓曲线设计及加工中的应用; 掌握凸轮机构设计的常用方法与步骤。 凸轮机构 的组成、 特点及应 用1 凸轮传动是通过凸轮与从动件间的接触来传递运动和动 力,是一种常见的高副机构,结构简单,只要设计出适 当的凸轮轮廓曲线,就可以使从动件实现任何预定的复 杂运动规律。 靠模车削机构 内燃机配气机构 打包机送书机构 1、组成:凸轮、从动件、机架。 2、作用:将凸轮的转动或移动转变为从动件的移动或摆动。 3、特点: (1)只需设计适当的凸轮轮廓,便可使从动件得到所需的运动 规律; (2)结构简单、紧凑,工作可靠,容易设计; (3)高副接触,易磨损。 4、应用:适用于传力不大的控制机构和调节机构。 凸轮机 构的类 型2 1、按凸轮的形状分类 (1)盘形凸轮 凸轮呈盘状,具有变 化的向径,径向尺寸远 大于轴向尺寸,是凸轮 最基本的形式,应用最 广。 (2)移动凸轮 凸轮呈板状,相对于机架 作直线运动,其上的轮廓曲线 驱动从动件实现预期的运动。 (3)圆柱回转凸轮 凸轮呈圆柱状,其轮廓轴线 是卷绕在圆柱上的凹槽。 2、按从动件的形状分类 (1)尖顶从动件 从动件的尖顶与凸轮轮廓接 触,从而使从动件可实现任意所 需的运动规律,但尖顶易磨损, 只适用于低速、轻载场合。 1、2、3、4 (2)滚子从动件 以铰接于从动件端部的 滚子与凸轮轮廓接触,滚 子与凸轮间滚动摩擦,磨 损小,可传递较大的载荷, 应用广泛。 1、2、3、4、5、6、7 (3)平底从动件 以平底与凸轮轮廓线接触。 如不考虑摩擦,凸轮对从动件 的作用力始终垂直于平底,所 以受力平稳,传动效率高,平 底与凸轮轮廓间易形成楔形油 膜,利于润滑,常用于高速场 合,但不能用于内凹的凸轮轮 廓。 1、2、3、4、5 3.按从动件的运动形式分 (1)移动从动件 从动件相对机架的运动 形式是作往复直线)摆动从动件 从动件相对机架的 运动形式是作往复摆 动运动 1、2、3、4 4.按锁合方式的不同 使凸轮与从动件始终保持接触称为锁合 ⑴力锁合凸轮,如靠重力、弹簧力锁合的凸轮等; ⑵形锁合凸轮,如沟槽凸轮、等宽及等径凸轮、共轭凸轮 等。 沟槽式 等宽式 等径式 共轭式 凸轮机 构的运 动分析 3 凸轮机构的运动循环和 运动参数: “升→停→降→停” ★基圆:以凸轮最小半径rb所 作的圆,rb称为凸轮的基圆半径。 ★推程:推程运动角: 推程角 0 ★远休:远休止角: 01 ★回程:回程运动角: 回程角 0 ★近休:近休止角: 02 ★行程:h ★位移:s=r-rb ★从动件的运动规律:是指从 动件在运动过程中,其位移、 速度和加速度随时间变化(凸 轮转角δ变化)的规律。 通常把从动件的位移s、速度v、加速度a随时间t或转角δ而 变化的直角坐标曲线称为从动件的运动线图 以直角坐标系的横坐标表示时间或凸轮转角δ,以纵坐标表 示从动件位移s,以从动件的初始位置作为位移的零点,作 出其s- δ线图,称为从动件的位移线图 从动件 一、从动件的基本运动规律 的常用 1、等速运动规律:从动件上升或下降的速度为一常数 运动规 律4 ★运动方程式一般表达式: s C0 C1 v ds / dt C1 a dv / dt 0 推程: 0≤δ≤δ0 0≤S≤h 初始条件: δ=0;S=0 终止条件: δ=δ0 S=h 推程运动方程式 回程: 0≤δ≤δh 0≤S≤h 初始条件: δ=0 S=h 终止条件: δ=δh S=0 回程运动方程式 运动特性:当采用匀速运动规律 时,推杆在运动的起始点和终止 点因速度有突变,在理论上加速 度值为瞬时无穷大,使推杆产生 非常大的惯性力,致使凸轮受到 很大的冲击,称为刚性冲击。刚 性冲击危害极大。 适用场合:低速、轻载 推程运动线、等加速等减速运动规律 :从动件在一个行程h中, 前半段作等加速运动,后半段作等减速运动,其加速度的绝 对值相等且为一常数。 ★运动方程式一般表达式: s v C0 C1 C2 2 ds / dt C1 2C2 a dv / dt 2C2 推程: 0≤δ≤δ0 0≤S≤h 等加速段: 0≤δ≤δ0/2 0≤S≤h/2 运动方程式: 等减速段: δ0/2≤δ≤δ0 h/2≤S≤h 运动方程式 回程:0≤δ≤δ0 0≤S≤h 等加速段: 0≤δ≤δ0'/2 h≤S≤h/2 运动方程式: 等减速段: δ0'/2≤δ≤δ0 h/2≤S≤0 运动方程式 运动特性:当采用等加 速等减速运动规律时,在 起点、中点和终点时,加 速度有突变,因而推杆的 惯性力也将有突变,不过 这一突变为有限值,所以, 凸轮机构中由此而引起的 冲击称为柔性冲击。 适用场合:中速、轻载。 3、简谐运动规律(余弦加速度运动规律): 简谐运动:当一点在圆周上等速运动时,其在直径 上的投影的运动即为简谐运动。 推杆推程运动方程式: s h 2 1 c os 0 v h 2 0 sin 0 a 2 h 2 2 0 2 c os 0 推杆回程运动方程式: s h 2 1 c os 0 v h 2 0 s in 0 a 2 h 2 0 2 cos 0 运动特性:这种运动规律 的加速度在起点和终点时有有 限数值的突变,故也有柔性冲 击。 适用场合:中速、中载 二、从动件运动规律的选择 (1)选择推杆运动规律的基本要求 ◆满足机器的工作要求; ◆使凸轮机构具有良好的动力特性; ◆使所设计的凸轮便于加工。 (2) 根据工作条件确定推杆运动规律几种常见情况: 只对推杆工作行程有要求,而对运动规律无特殊要求: 推杆运动规律选取应从便于加工和动力特性来考虑。 低速、轻载凸轮机构: 采用圆弧、直线等易于加工的曲线作为凸轮轮廓曲线。 高速、轻载凸轮机构: 首先考虑动力特性,以避免产生过大的冲击。 大质量从动件不宜选用νmax太大的运动规律 高速度从动件不宜选用amax太大的运动规律 机器工作过程对从动件的的运动规律有特殊要求: 凸轮转速不高,按工作要求选择运动规律; 凸轮转速较高时,选定主运动规律后,进行组合改进。 小结: 运动规律 运动特性 适用场合 等速运动规律: 有刚性冲击 低速轻载 等加速等减速运动: 柔性冲击 中速轻载 余弦加速度运动规律: 柔性冲击 中速中载 正弦加速度运动规律: 无冲击 高速轻载 凸轮的 轮廓设 计 5 一、凸轮轮廓曲线设计 设计方法:图解法、解析法 1、反转法原理 假想给整个机构加一公共 角速度-ω, 凸轮:相对静止不动 推杆:一方面随导轨以-ω 绕凸轮轴心转动 另一方面又沿导轨作预期的 往复移动 推杆尖顶在这种复合运动中 的运动轨迹即为凸轮轮廓曲 线、反转法的方法和步骤 设计凸轮廓线的图解法是根据反转法原理作出从动件推杆 尖顶在反转运动中依次占据的各位置,然后作出其高副元 素所形成的曲线族;并作从动件高副元素所形成的曲线族 的包络线,即是所求的凸轮轮廓曲线)对心尖顶移动从动件盘形凸轮机构 设计要求:已知凸轮的基圆半径为rb,凸轮沿逆时针方向等 速回转。而推杆的运动规律如图所示。试设计该对心直动 尖顶从动件盘形凸轮机构的凸轮廓线)对心滚子移动从动件盘形凸轮机构 已知条件: 凸轮的基圆半径为r0,滚子半径r,凸轮沿逆时针方向 等速回转。推杆的运动规律如图所示。试设计对心直动滚子 从动件盘形凸轮机构的凸轮廓线)对心平底移动从动件盘形凸轮机构 已知条件: 凸轮的基圆半径为r0,凸轮沿逆时针方向等速回转。 推杆的运动规律如图所示。试设计对心直动平底从动件盘形 凸轮机构的凸轮廓线)偏置尖顶移动从动件盘形凸轮机构 已知条件:已知凸轮的基圆半径为r0,凸轮沿逆时针方向等速 回转。而已知推杆的运动规律,偏距e。 (5)摆动从动件盘形凸轮机构 已知条件:已知凸轮的基圆半径为r0,凸轮转动方向(逆时针)。凸 轮转动中心与从动件摆动中心的距离H,摆动从动件的长度L, 已知从动件的运动规律,试设计。(从动件的位移是角位移 ) 凸轮机 构基本 参数的 6 确定 凸轮机构设计 实现预定运动规律 受力良好,效率高,结构紧凑 一、滚子半径rT的选取 理论廓线的曲率半径:r ; 实际廓线的曲率半径:ra 滚子半径:rT 内凹轮廓: 外凸轮廓: ra=rrT 结论:外凸的凸轮轮廓曲线, 应使rTρmin,通常取 同时ρa=1~5mm,另外滚子半径还受强度、结构等的限制, 因而也不能做得太小。 二、 压力角及其许用值 1.凸轮机构的压力角定义 凸轮机构从动件作用力的方向线与从动件 上力作用点的速度方向之间所夹的锐角,用 α表示。 2.压力角与作用力以及机构尺寸的关系 将凸轮对从动件的作用力F分解为F1和F2 。F2为有效分力,F1为有害分力,当压力角 α越大,有害分力F1越大,如果压力角增大 ,有害分力所引起的摩擦阻力也将增大,摩 擦功耗增大,效率降低。 如果压力角大到一定值时,有害分力所引起 的摩擦阻力将大于有效分力F2,这时无论 凸轮对从动件的作用力F有多大,都不能使 从动件运动,机构将发生自锁。 3.许用压力角 为了提高机构的效率、改善其受力情况,通常 规 定 一 许 用 压 力 角 [α] , 使 推 程 : 直 动 推 杆 取 [α] = 300 ; 摆 动 推 杆 [α] = 300 ~ 450 ; 回程:通常不会引起自锁问题,但为了使推杆不至产生过大 的加速度从而引起不良后果,通常取[α]= 700~800。 4.压力角校核 αmax一般出现在 1)从动件的起点位置 2)从动件最大速度位置 3)凸轮轮廓向径变化最大部分 滚子从动件按理论轮廓校核 平底从动件一般α=0,不需校核 若αmax [α]:增大基圆半径、 偏置从动件 三、凸轮基圆半径的确定 rb越小,凸轮机构紧凑,但α越大,会造 成 αmax [α],所以rb不能过小 rb越大, α越小,凸轮机构传力性能越 好,但机构不紧凑 H 凸轮与 从动件 的材料 及结构 7 一、凸轮机构的失效形式: 凸轮:磨损,疲劳点蚀;从动件:磨损 二、凸轮与从动件的材料: H 三、凸轮机构的结构 1.从动件的结构 从动件的导路结构 : 从动件悬臂长度一般应小于导路长度的一半;亦可设计成双侧 导路 2.凸轮的结构 除尺寸较小的凸轮与轴制成一体的情况外,结构设计应考虑安 装时便于调整凸轮与轴相对位置的需要。凸轮的常用结构有: 1.凸轮轴 2.整体式 3.组合式 H 凸轮机 构设计 的方法 8 步骤 1、选择凸轮机构类型 即确定凸轮的形式,推杆的形状、推杆的运动形式,以及 维持推杆与凸轮始终保持接触的方式等。 2、拟定运动规律 即根据工程应用对推杆行程和运动特性的要求,确定推 杆的位移、速度(或加速度)的变化规律。 3、确定凸轮机构的基本参数 如推杆行程、运动角、基圆半径、推杆偏距、滚子半径、 推杆长度等。 4、设计凸轮的轮廓曲线 这是凸轮机构运动设计最主要的内容,采用图解法或解析 法。 5、设计凸轮机构的结构 即设计凸轮及推杆的结构、绘制机构的装配图和零件图。 本次任务到此结束 学习情境七 绕线机凸轮传动机构典型零 部件的设计与选用 ——回复弹簧的设计与选用 目录 任务一:凸轮机构的设计与选用 1 任务二:回复弹簧的设计与选用 2 任务二:回复弹簧的设计与选用 如图所示绕线的主要作用是:当摆 杆2匀速往复摆动时,始终使摆杆尖顶与凸轮轮廓始 终保持接触(锁合)。已知该回复弹簧为拉伸弹簧, 拉簧最大工作负荷F=350N,工作行程 h 20 1.5mm 。有初拉力,用途一般,每天工作8 小时。根据拉簧安装空间要求,弹簧外径不大于 25mm,拉簧两端均采用圆钩环。试设计此回复弹簧。 任务知识 弹簧的类型、结构特点及应用; 金属弹簧的常用材料及选用方法; 圆柱弹簧的结构和几何尺寸; 圆柱螺旋拉伸(压缩)弹簧的特性线; 圆柱螺旋拉伸(压缩)弹簧的强度、刚度及稳定 性计算; 圆柱螺旋弹簧的设计方法和步骤。 任务技能 能够根据工作条件,正确选用金属弹簧的材料; 掌握圆柱螺旋拉伸(压缩)弹簧几何尺寸的计算 方法; 掌握圆柱螺旋拉伸(压缩)弹簧特性线的绘制 方法; 能够根据弹簧工作工况,采用试算法设计弹簧, 并进行强度、刚度及稳定性校核; 掌握圆柱螺旋拉伸(压缩)弹簧设计的一般方法 与步骤; 了解弹簧相关的国家标准,能熟练运用(查选) 弹簧设计时所需的各类图表。5分pk10。 弹簧的类 型和功用 1 弹性零件:承载后会产生弹性变形并且吸收能量,卸载 后又能恢复原状并释放能量 。 弹性连接:依靠弹性零件实现被连接件在有限相对运动 时保持固定联系的动连接。 一、弹性连接的功用: 1.减振和缓冲 2.控制运动 3.储存及释放能量 4.测量力或力矩 二、弹簧的类型: 按弹簧的受力性质不同,弹簧主要分为拉伸弹簧、压缩弹簧、扭 转弹簧和弯曲弹簧等;按弹簧的形状不同,又可分为螺旋弹簧、环形 弹簧、蝶形弹簧等。 圆柱螺旋压缩弹簧 圆柱螺旋拉伸弹簧 圆柱螺旋扭转弹簧 板弹簧 碟形弹簧 环形弹簧 盘弹簧 弹簧的 材料 2 (1)碳素弹簧钢丝 常用牌号25~80钢、40Mn~70Mn 适合于一般用途的小尺寸螺旋弹簧和板弹簧 (2)合金碳素钢丝 常用牌号60Si2MnA、65Si2MnWA、 适50用C于rV受A 变载荷和冲击载荷下的弹簧 (3)不锈钢和铜合金材料 常用牌号1Cr18Ni9、0Cr18Ni10等不锈钢丝;锡青铜 线)、硅青铜线)和铍青铜线于)要求防腐蚀、防磁性和导电的弹簧 弹簧的 结构与 几何尺 寸3 主要几何尺寸:弹簧钢丝直径 d 、弹簧中径 D 、 t 弹簧内径 D1 、弹簧外径 D2 、节距 、螺旋角 、 自由高度 H 、有效圈数 0 n 、总圈数 n1 和螺旋的旋 向(常用右旋)。 本次任务到此结束

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