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某大型水压机的驱动系统和控制系统驱动系统设计3毕业论文.doc

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某大型水压机的驱动系统和控制系统驱动系统设计3毕业论文.doc

113驱动系统设计3.1凸轮机构的设计在各种机械,特别是在自动机械和自动控制装置中,广泛地应用着凸轮机构。凸轮是分配阀驱动系统中十分重要的元件,它可以将旋转运动转换成为直线往复运动,而且机构简单紧凑。凸轮设计的主要任务是根据工作要求选择合适的凸轮机构的型式,和推杆运动规律的确定,并合理的选定有关的结构尺寸,然后根据选定的推杆的运动规律设计合适的凸轮的轮廓曲线。3.1.1推杆的运动规律,形状的确定由于设计题目只是要求了推程,考虑到分配器的开启力比较大,因此推杆的运动规律选择匀速运动即一次多项式运动规律,这样分配阀的开启也比较的平稳,整个驱动系统也就比较的平稳。设凸轮以等角速度ω转动,s是推杆的位移。a是推杆的加速度。在推程时,凸轮的运动角为0,推杆完成行程h,当采用一次多项式时,图3.1为其运动线图(推程)。hδsvδabδ00hωδδca∞0图3.1顶杆的运动线图12由图可知,推杆在运动开始和终止的瞬时,因速度有突变,所以这时推杆的加速度在理论上将出现瞬时的无穷大值,致使推杆突然产生非常大的惯性力,因而使凸轮机构受到极大的冲击,这种冲击称为刚性冲击。这也就是该运动规律的缺点。但总的来说,推杆的运动还是比较的平稳。采用对心直动滚子推杆盘形凸轮机构,这种推杆由于滚子与凸轮轮廓之间为滚动摩擦,所以磨损比较小,可以用来传递比较大的动力。3.1.2凸轮机构基本尺寸的确定(1)凸轮机构的压力角,基圆半径,凸轮材料的确定根据实践经验在推程时,对直动推杆,许用压力角的值一般为30°,限制推程的压力角≤30°,则对心直动推杆凸轮机构的基圆为mmstgddrs5.749.1058.022.09.100(3.1)则凸轮的基圆半径为0r74.5mm,考虑到凸轮轴的尺寸,初选为0r100mm,则滚子的半径151015.01.00rrrmm,取10rrmm。选择凸轮的材料为40rC,热处理方法高频淬火,表面5660HRC,芯部4550HRC。滚子材料选为T8,淬火HRC58~62。(2)凸轮机构中的作用力凸轮机构受力如图3.2所示图3.2凸轮机构的受力图13可以忽略滚子和凸轮之间的摩擦力,在这种情况下,以从动件为示力体,则其静力平衡方程式为tguPF121cos/(3.2)其中,tgu12被称为摩擦因子,用f代替,是从动件悬臂长度与导向支承长度之比,则fPF1cos/(3.3)其中,从动件上升时取,从动件下降取取u的平均值u0.1,为了减少从动件支承处的反作用力,减少导轨的磨损,应尽量增大支承处的长度和减小从动件悬臂长度故取ξ0.8,则f0.15沿支杆方向的力fPFF1cos1(3.4)凸轮轴上的扭矩量(两个凸轮)rtgrfPFrTF1sincos1sin(3.5)其中,r是从凸轮轴中心到所述点的半径,最大扭矩决定于凸轮轴上的载荷,即驱动系统所需的功率。根据公式(3.4),推杆对凸轮轴的作用力(两个凸轮)15.018.9150011fPFN1.172946.12782则NF1.17294max根据公式(3.5),凸轮轴上的扭矩量为301.172949.101001tgtgrTF°mmN.14.1107309(3)凸轮廓线的设计根据题目的要求,以及确定的推杆的运动规律,用作图法设计凸轮的廓线.其中为凸轮的转角,s为推杆的推程单位mm已知开启曲线12.5°推程10.9mm在工作过程中,推杆等速上升mmr1000,mmrrr101.0014作图方法如下①首先对运动角选定某一分度,并根据推杆的运动规律计算其在各分点时的位移值。现选定分度角为2.5°,因推杆为等速运动,故可得各分点的位移值如表3.1所示表3.1各分点推杆的位移°02.555.71012.5s(mm)02.184.366.548.7410.9②确定推杆在反转运动中占据的位置。为此,使推杆由起始位置沿方向绕轴O转动,将推程运动角12.5°按2.5°一个分点等分,得等分角线OA、OB、OC、OD、OE此即代表推杆在反转运动中依次占据的位置。③求推杆在复合运动中依次占据的位置。为此将推程位移表中所计算出的位移值s,直接在等分角线OA、OB、OC、OD、OE,由基圆开始向外量取,得点a,b,c,d,e,次即为推杆的尖顶在复合运动中依次占据的位置。然后再以o、a、c、d、e为圆心,以滚子的半径r为半径,作一系列的圆,再作此圆族的包络线,即为凸轮的廓线。具体的作图过程如图3.3所示图3.4为凸轮推程段的廓线的放大图。图3.3作图法确定凸轮轮廓的示意图

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