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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113驱动系统设计31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。311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31为其运动线图(推程)。HΔSVΔABΔ00HΩΔΔCA∞0图31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。312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MMSTGDDRS5749105802209100(31)则凸轮的基圆半径为0R745MM,考虑到凸轮轴的尺寸,初选为0R100MM,则滚子的半径1510150100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32所示图32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/(32)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/(33)其中,从动件上升时取“”,从动件下降取“”;取U的平均值U01,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Ξ08,则F015沿支杆方向的力FPFF1COS1(34)凸轮轴上的扭矩量(两个凸轮)RTGRFPFRTF1SINCOS1SIN(35)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(34),推杆对凸轮轴的作用力(两个凸轮)150189150011FPFN117294612782则NF117294MAX根据公式(35),凸轮轴上的扭矩量为301172949101001TGTGRTFMMN.141107309(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125推程109MM;在工作过程中,推杆等速上升;MMR1000,MMRRR10100;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25,因推杆为等速运动,故可得各分点的位移值如表31所示表31各分点推杆的位移02555710125S(MM)0218436654874109②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125按25一个分点等分,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33所示图34为凸轮推程段的廓线的放大图。图33作图法确定凸轮轮廓的示意图
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