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索氏提取器即可根据选定的基圆半径等参数

时间:2020-04-18 18:14     浏览:

首先应考虑机器的工作过程对其提 出的要求,索氏提取器同时又应使凸轮机构具有良好的动力性能和使设计的凸轮机构便于 加工等等,一般可从下面几个方面着手考虑: !" 满足机器的工作要求 这是选择从动件运动规律的最基本的依据。有的机器工作过程要求从动件 按一定的运动规律运动,例如图 !"$ 所示的自动车床驱动刀架用凸轮机构,为保 证加工厚度均匀、表面光滑,则要求刀架工作行程的速度不变,故选用等速运动 规律。 #" 使凸轮机构具有良好的动力性能 除了考虑各种运动规律的刚性、柔性冲击外,还应对其所产生的最大速度 !&’( 和最大加速度 "&’( 及其影响加以分析、比较。通常最大速度 !&’( 越大,则从 动件系统的最大动量 #!&’( ( # 为从动件系统的质量)越大,故在起动、停车或 突然制动时,会产生很大冲击。因此,对于质量大的从动件系统,应选择 !&’( 较 小的运动规律。


另外最大加速度 "&’( 越大,则惯性力越大。由惯性力引起的 #*) 第!章 凸轮机构及其设计 动压力,对机构的强度和磨损都有很大的影响,!!"# 是影响动力学性能的主要 因素,因此,高速凸轮机构要注意 !!"# 不宜太大。表 $% & 可供选择从动件运动 规律时参考。 表 !"# 从动件常用运动规律特性比较 运动规律 最大速度 "!"# #! " ’ 最大加速度 !!"# #!( "( ’ 冲击 适用范围 等速 &)** + 刚性 低速轻载 等加等减 ()** ,)** 柔性 中速轻载 余弦 &)$- ,)./ 柔性 中速中载 正弦 ()** 0)(1 无 高速轻载 $" 使凸轮轮廓便于加工 在满足前两点的前提下,若实际工作中对从动件的推程和回程无特殊要求, 则可以考虑凸轮便于加工,而采用圆弧、直线等易加工曲线。 !"$ 凸轮轮廓曲线的设计 当根据使用场合和工作要求选定了凸轮机构的类型和从动件的运动规律 后,即可根据选定的基圆半径等参数,进行凸轮轮廓曲线的设计。凸轮轮廓曲线 的设计方法有作图法和解析法,但无论使用哪种方法,它们所依据的基本原理都 是相同的。故首先先容凸轮轮廓曲线设计的基本原理,然后分别先容作图法和 解析法设计凸轮轮廓曲线的方法和步骤。 !"#"$ 凸轮轮廓曲线设计的基本原理 凸轮机构工作时,凸轮和从动件都在运动,为了在图纸上绘制出凸轮的轮廓 曲线,希翼凸轮相对于图纸平面保持静止不动,为此可采用反转法。下面以图 $%&$ 所示的对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构为例来说明这种方法的原理。 如图 $%&$ 所示,当凸轮以等角速度! 绕轴心 $ 逆时针转动时,从动件在凸 轮的推动下沿导路上、下往复移动实现预期的运动。



现设想将整个凸轮机构以 2! 的公共角速度绕轴心 $ 反向旋转,显然这时从动件与凸轮之间的相对运动 并不改变,但是凸轮此时则固定不动了,而从动件将一方面随着导路一起以等角 速度 2! 绕凸轮轴心 $ 旋转,同时又按已知的运动规律在导路中作反复相对移 动。由于从动件尖顶始终与凸轮轮廓相接触,所以反转后尖顶的运动轨迹就是 凸轮轮廓曲线。 凸轮机构的形式多种多样,反转法原理适用于各种凸轮轮廓曲线的设计。 !"# 凸轮轮廓曲线的设计 &(. 图 !"#! 反转法原理 !"#"$ 用作图法设计凸轮轮廓曲线 !" 直动尖顶从动件盘形凸轮机构 图 !"#$% 所示为一偏置直动尖顶从动件盘形凸轮机构。设已知凸轮基圆半 径 !& 、偏距 "、从动件的运动规律,凸轮以等角速度! 沿逆时针方向回转,要求绘 制凸轮轮廓曲线。凸轮轮廓曲线的设计步骤如下: (#)选取位移比例尺"# ,根据从动件的运动规律作出位移曲线 # ’#,如图 !"#$( 所示,并将推程运动角#& 和回程运动角#& ) 分成若干等分; (*)选定长度比例尺"$ +"# 作基圆,取从动件与基圆的接触点 % 作为从动 件的起始位置; (,)以凸轮转动中心 & 为圆心,以偏距 " 为半径所作的圆称为偏距圆。在 偏距圆沿 ’! 方向量取#& 、#&# 、#& ) 、#&* ,并在偏距圆上作等分点,即得到 ’# 、 ’* 、.、’#! 各点; (-)过 ’# 、’* 、.、’#! 作偏距圆的切线,这些切线即为从动件轴线在反转过 程中所占据的位置; (!)上述切线与基圆的交点 (# 、(* 、.、(#! 则为从动件的起始位置,故在量取从 动件位移量时,应从 (# 、(* 、.、(#! 开始,得到与之对应的 %# 、%* 、.、%#! 各点; ($)将 %、%# 、%* 、.、%#! 各点光滑地连成曲线,便得到所求的凸轮轮廓曲 线,其中等径圆弧段%.%) / 及%#! )% 分别为使从动件远、近休止时的凸轮轮廓曲线。 对于对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构,可以认为是 " + & 时的偏置凸轮机 构,其设计方法与上述方法基本相同,只需将过偏距圆上各点作偏距圆的切线改 #,& 第!章 凸轮机构及其设计 图 !"#$ 偏置直动尖顶从动件盘形凸轮设计 为过基圆上各点作基圆的射线即可。 !" 直动滚子从动件盘形凸轮机构 图 !"#% 所示为偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构,其轮廓曲线具体作图步 骤如下:将滚子中心 ! 当作从动件的尖顶,按照上述尖顶从动件盘形凸轮轮廓 曲线的设计方法作出曲线!& ,这条曲线是反转过程中滚子中心的运动轨迹,称 为凸轮的理论轮廓曲线;以理论轮廓曲线上各点为圆心,以滚子半径 "’ 为半径, !"# 凸轮轮廓曲线的设计 #(# 作一系列的滚子圆,然后作这族滚子圆的内包络线!,它就是凸轮的实际轮廓曲 线。


很显然,该实际轮廓曲线是上述理论轮廓曲线的等距曲线,且其距离与滚子 半径 !! 相等。但须注意,在滚子从动件盘形凸轮机构的设计中,其基圆半径 !" 应为理论轮廓曲线的最小向径。 图 #$%& 对心直动滚子从动件盘形凸轮设计 !" 对心直动平底从动件盘形凸轮机构 图 #$%’ 所示为对心直动平底从动件盘形凸轮机构,其设计基本思路与上述 滚子从动件盘形凸轮机构相似。轮廓曲线具体作图步骤如下:取平底与从动件 轴线的交点 " 当作从动件的尖顶,按照上述尖顶从动件盘形凸轮轮廓曲线的设 计方法,求出该尖顶反转后的一系列位置 "% 、"( 、.、"%# ;然后过点 "% 、"( 、.、 "%# 作一系列代表平底的直线,则得到平底从动件在反转过程中的一系列位置, 再作这一系列位置的包络线即得到平底从动件盘形凸轮的实际轮廓曲线。 #" 摆动尖顶从动件盘形凸轮机构 图 #$%)* 所示为一摆动尖顶从动件盘形凸轮机构。设已知凸轮基圆半径 !" 、凸轮轴心与摆杆中心的中心距 #$" 、从动件(摆杆)长度 %"& 、从动件的最大摆 角"+*, 以及从动件的运动规律(如图 #$%)- 所示),凸轮以等角速度# 沿逆时针 %.( 第!章 凸轮机构及其设计 图 !"#$ 对心直动平底从动件盘形凸轮设计 图 !"#% 摆动尖顶从动件盘形凸轮设计 方向回转,要求绘制凸轮轮廓曲线。根据反转原理,当给整个机构以 &! 反转 后,凸轮将不动而从动件的摆动中心 ! 则以 &! 绕 " 点作圆周运动,同时从动 件按给定的运动规律相对机架 "! 摆动,因此凸轮轮廓曲线的设计步骤如下: !"# 凸轮轮廓曲线的设计 #’’ (!)选取适当的比例尺,作出从动件的位移线图,在位移曲线的横坐标上将 推程角和回程角区间各分成若干等分,如图 "#!$% 所示。与移动从动件不同的 是,这里纵坐标代表从动件的角位移!,因此其比例尺应为 ! && 代表多少角度。


 (’)以 ! 为圆心、以 "( 为半径作出基圆,并根据已知的中心距 #!$ ,确定从动 件转轴 $ 的位置 $( 。然后以 $( 为圆心,以从动件杆长度 #$% 为半径作圆弧,交基 圆于 &( 点。$( &( 即代表从动件的初始位置,&( 即为从动件尖顶的初始位置。 ())以 ! 为圆心,以 !$( 为半径作圆,并自 $( 点开始沿着 *" 方向将该圆 分成与图 "#!$% 中横坐标对应的区间和等分,得点 $! 、$’ 、.、$$ 。它们代表反 转过程中从动件摆动中心 $ 依次占据的位置。 (+)以上述各点为圆心,以从动件杆长度 #$% 为半径,分别作圆弧,交基圆于 &! 、&’ 、.、&$ 各点,得到从动件各初始位置 $! &! 、$’ &’ 、.、$$ &$ ;再分别作 !&! $! %! 、!&’ $’ %’ 、.、!&$ $$ %$ ,使它们与图 "#!$% 中对应的角位移相等, 即得线段 $! %! 、$’ %’ 、.、$$ %$ 。这些线段代表反转过程中从动件所依次占据 的位置,而 %! 、%’ 、.、%$ 诸点为反转过程中从动件尖顶所处的对应位置



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