自动粉墙机设计机械原理课程设计(编辑修改稿)

自动粉墙机设计机械原理课程设计(编辑修改稿)内容摘要：

规律如下所示： 0≦φ＜ 5 s=0 v=0 a=0； 15 5 ≦φ＜ 175  1 c o s 52hs      2 s in 52 hv      222 c o s 52 ha     175 ≦φ＜ 185 s=h v=0 a=0 185 ≦φ＜ 355  1 c o s 1 8 52hs      2 s i n 1 8 52 hv        222 c o s 1 8 52 ha       355 ≦φ＜ 360 s=0 v=0 a=0 圆柱凸轮轮廓曲线 方程 轮廓曲线 的设计：对直动滚子从动件圆柱凸轮建立如下图所示的坐标系 ，以Z 轴为凸轮的回转轴线， X 轴与从动件处于最低位置时的轴线重合，原点为该轴线与凸轮回转轴线的交点， Y 轴分别垂直于 X 轴、 Z 轴。 如图（ ）所示： 16 图（ ） 凸轮轮廓线设计坐标图 主要参数： 凸轮的半径 R=50mm； 滚子半径 r=10mm； 从动件运动规律为 S(φ )。 其中φ为凸轮转角。 理论轮廓线、实际廓线方程 如 图 （ ） 所示，直动从动件圆柱凸轮机构，圆柱半径为 R,曲线 b 是圆柱凸轮的理论轮廓曲线，曲线 c 和 a 为凸轮的实际轮廓曲线， d表示理论轮廓线上的滚子圆， 根据图示坐标系，建立圆柱凸轮理论轮廓曲线方程如下    cossinxRyRZs  式 （ ） 17 考虑从动件是滚子的情况，实际轮廓是圆心位于轮廓曲线上滚子圆的包络线，其方程为：   , , , 0, , ,0a a aa a af x y zx y z  式（ ） 对于 式（ ） 中的两个方程，滚子圆的方程为：        2 2 2 2, , , 0a a a a a af x y z x x y y z z r         式（ ） 式（ ）中 X， Y， Z 为理论轮廓线上的坐标， ,a a ax y z 为滚子圆和实际轮廓线上的切点坐标。 所以，包络线方程为：               39。 , , , c o s s i n s i n c o s 0a a a a a ax y z x R R y R R z s s               式（ ） 式（ ）中 S’(φ )表示从动件对φ求导数。 由于实际轮廓线也位于圆柱面上，所以满足下式： 220aaxy 式（ ） 联立以上三式，可以得到在圆柱半径为 R 时的实际轮廓线方程为：      39。 239。 239。 239。 2239。 2sinc o sc o ssinsinrsxRsRrsyRsRrRzRsR     式（ ） 其中，当  180 时 ，式 ()中坐标 z 为： 18  239。 2sin rRzR sR     由式（ ） 可以看出实际轮廓曲 线有两条，上式取 +时为图中的曲线 a，取 —时为图中的曲线 c。 凸轮压力角计算 将凸轮展开成平面图，给凸轮一个反向速度 V1，此时假设凸轮不动， 过平均圆柱半径 mr 处的滚子中心 B作凸轮理论廓线的法线 n一 n与从动件速度 VB的夹角即为直动从动件圆柱凸轮机构的压力角，如图 （ ） 所示，该角也等于凸轮理论廓线在 B点切线 t一 t与凸轮线速度厦 V1的夹角。 如图 （ ） 所示： 图（ ） 压力角计算图 由图可知， 直动从动件圆柱凸轮机构的压 力角为 : 1tanmdsdr  () 其最大压力角及其位置有 : 19 m ax m ax 1tan mdsdr  () 式中 mr 为圆柱凸轮的平均圆柱半径。 直动从动件圆柱凸轮机构运转时，一般应满足最大压力角 : max （许）。 该凸轮从动件运动规律为： 0≦φ＜ 5 s=0 dsd0 5 ≦φ＜ 175  1 c o s 52hs     dsd  cos 52h  175 ≦φ＜ 185 s=h dsd 0 185 ≦φ＜ 355  1 c o s 1 8 52hs     dsd  cos 52h 355 ≦φ＜ 360 s=0 dsd 0 将上述各 dsd带入式（ ）中即可得到各个阶段压力角大小。 经过计算分析 可知 ,最大压力角为 176。 ,而需用压力角为 48176。 ,最大压力角小于许用压力角 ,所以该凸轮设计合理。 用 Matlab 对凸轮各参数分析结果 运动参数分析 用 Matlab 对该凸 轮进行分析，其加速度、速度、位移、压力角的分析结果如图（ ） 所示 （ 程序见附录 ） ： 20 图（ ） 凸轮运动参数图 在 图 （ ） 中，第一条曲线代表从动件位移曲线，第二条为 速度线图，第三条为加速度线图，第四条为压力角曲线。 凸轮实际轮廓线 绘制 Matlab 分析凸轮的实际轮廓曲线如 图 （ ） 所示 （ 程序见附录 ） ： 21 图（ ） 凸轮实际轮廓线 第 五 章 ：抹浆机运动传动分析与传动比计算 皮带传动比 在实现抹浆机的抹灰运动及铰轮的转动 中，我们选用齿 轮及皮带轮传动，实现预期的运动规律。 具体传动图如图（ ） 所示： 22 图（ ） 运动传动图 按照题目要求，铰轮转速为 500r/min，凸轮从动件运动周期为 ，所以凸轮转速为 129r/min。 按照此要求，对各个传动件尺寸及传动比计算如下 : 电机转速为 1000r/min； 主动皮带轮直径为 60mm，转速为 1000r/min； 与铰轮同轴的皮带轮直径为 80mm，转速为 500r/min； 中间轴转速为 800r/min。 皮带轮转速与直径 d有如下关系：  = 主 动 轮 转 速 从 动 轮 直 径 为 皮 带 滑 动 系 数从 动 轮 转 速 主 动 轮 直 径 齿轮传动其齿数与转速有如下关系： =主 动 轮 齿 数 从 动 轮 转 速从 动 轮 齿 数 主 动 轮 转 速 依上述两个关系式可得： 23 111000 = 7 3 . 58 0 0 6 0 0 . 9 8d d m m 228 0 0 8 0= 5 15 0 0 0 .9 8 d m md  第一级传动比为： :1 第二级传动比为： :1 各个皮带轮线速度为： 2 6 0 2 1 0 0 0ndv  所以 1 0 0 0 6 02 2 3 . 1 4 /6 0 2 1 0 0 0 6 0 2 1 0 0 0dnv m s     11 8 0 0 7 3 . 52 2 3 . 0 8 /6 0 2 1 0 0 0 6 0 2 1 0 0 0dnv m s     22 8 0 0 5 12 2 2 . 1 4 /6 0 2 1 0 0 0 6 0 2 1 0 0 0dnv m s     33 5 0 0 8 02 2 2 . 1 /6 0 2 1 0 0 0 6 0 2 1 0 0 0dnv m s     由线速度可以知道，线速度小，所以各个皮带轮均采用铸铁材料。 皮带的选择： 按照国家标准：传动皮带选用三角皮带； A型 宽 X厚 =； 轮槽角度为 34176。 ； 齿轮传动比及参数 齿轮模数： 2 铰轮齿轮齿数为 18 齿，转速为 500r/min； 凸轮齿轮转速为 120r/min； 传动比为： 256i ； 转速与 齿数关系为： =主 动 轮 齿 数 从 动 轮 转 速从 动 轮 齿 数 主 动 轮 转 速 所以 12222 5 1 8 1 2 0 756 5 0 0zizzz      24 分度圆 直径为： 11 2 18 36d m z m m    22 2 7 5 1 5 0d m z m m    第六章： 抹浆机前后运动及 圆弧三边等宽凸轮机构分析 等宽凸轮机构轮廓对比 偏心圆 等宽凸轮机构的凸轮廓形为偏心圆。 凸轮转动时，存在离心力。 从动件行程越大、凸轮转 速越高．离心力越大。 机构就越易产生振动。 因此，偏心圆等宽凸轮的使用受到了很大限制。 凸多边形 具有等宽性质的凸多边形有以下特征： (1)边数为奇数： (2)各边均为半径、圆心角相等的圆弧．且圆心为各边相对角的顶点。 凸多边形等宽凸轮廓形的缺点是：运动特性不好、尖角处易磨损。 圆弧三边形等宽凸轮 具有等宽性的圆弧多边形的几何特征是： (1)由 2n段圆弧围成了封闭图形 (其中 n为多边形的边数 )； (2)n为奇数； (3)对称轴数量与边数相等，并沿圆周均匀分布； (4)有 n个焦点．焦点为对应圆弧的圆心。 与凸多边形相比，圆弧多边形避免了局部磨损 快的缺点， 运动特性能得到明显改善。 因此，使用圆弧三边形等宽凸轮机构十分适合。 圆弧三边形等宽凸轮 几何特征 圆弧三边形 焦点与焦距 如图 （ ）所示， 所示圆弧三边形 机构轮廓图 ，其轮廓曲线由六段圆弧组成，其中三段为半径 r，另外三段半径为 R： 25 图（ ） 如图（ ），圆弧三边形 具有三个焦点 1o 2o 3o ，分别位于三条对称轴之上。 圆弧三边形上任意一点的法线必通过焦点。 将焦点至几何中心 0的距离称为焦距 c，  /3c R r。 等尺寸性及名义直径 圆弧三边形上任意一点与其对应点的连线必通过焦点，并与两点的切线垂直，距离均为 Rr ，即在任意位置测量圆弧三边形的尺寸相等，称之为圆弧三边形的名义直径 D ，且有 D =Rr 尺。 应当指出。 圆弧三边形的名义直径并不是连线通过几何中心的两点之问的距离、而是连线通过焦点的两点之间的距离。 6． 近圆率 e r/R 描述了圆弧三边形与圆的近似程度，将其称为近圆率，并用 e表示。 即e=r／ R。 焦距与近圆率 之间存在关系  1 / 3c R e e的值越大，圆弧三边形越近似于圆，当 1e 时，圆弧三边 形趋近于圆。 e 的大小直接影响凸轮机构从动件的行程。 26 圆心角 由图（ ）可清楚地看到，无论圆弧三边形的参数取何值，各段圆弧所对应的圆心角总是相等的，且为 60。 圆弧三边形的这一几何性质使得数控加工程序的基点计算非常方便。 圆弧三边形等宽凸轮机构分析 主要参数 大圆半径 R=120mm； 小圆半径 r=20mm； 焦距 10 3/3 mm；。