【正文】 為 40度，回程角為 120 度，推程運(yùn)動方式為余弦
。 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 37 頁 共 114 頁 圖 52 共軛凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)選擇界面 共軛 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)主窗體 共軛 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)主窗體如圖 53所示 。 初始 界面 設(shè)計(jì)動態(tài)屏幕界面時，可以利用隱蔽和 非隱蔽控制、加載和卸載的控制數(shù)組元素、顯示和隱藏子對話框等。 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 35 頁 共 114 頁 第 5 章 共軛凸輪設(shè)計(jì)實(shí)例 在 共軛 凸輪機(jī)構(gòu) 計(jì)算機(jī)輔助 系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)時 ， 主要是采用人機(jī)對話的方式進(jìn)行的 ，利用 來編制設(shè)計(jì)系統(tǒng)用戶界面 ， 建立系統(tǒng)菜單和工具按鈕 ， 創(chuàng)建用戶對話框 ， 設(shè)置相應(yīng)的 窗 體。 e. 算法的終止法則 由于遺傳算法沒有利用目標(biāo)函數(shù)的梯度等信息，所以在進(jìn)化過程中，無法確定個體在解空間的位置，從而無法用傳統(tǒng)的方法來判定算法的收斂性，是否可以終止算法常用的辦法是：當(dāng)算法運(yùn)行至某一預(yù)先規(guī)定的進(jìn)化代數(shù)，或在連續(xù)若干代以后解的適應(yīng)值不再有明顯改進(jìn)時，即終止。遺傳算法中的變異運(yùn)算是產(chǎn)生新個體的輔助方法，它決定了遺傳算法的局部搜索能力，同時保持種群的多樣性。設(shè)群體大小為 n，個體 i 的適應(yīng)度為 iF ， 則個體 i被選中遺傳到下一代群體的概率為： ??? ni iii FFP 1 輪盤賭選 擇方法分三步來實(shí)現(xiàn)： (1)計(jì)算群體中所有個體的適應(yīng)度函數(shù)值； (2)利用比例選擇算子的公式，計(jì)算每個個體被選中遺傳到下一代群體的概率； 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 33 頁 共 114 頁 (3)采用模擬賭盤操作 (即生成 0到 1之間的隨機(jī)數(shù)與每個個體遺傳到下一代群體的概率進(jìn)行匹配 )來確定各個個體是否遺傳到下一代群體中。在被選集中每個個體都具有一個選 擇概率，這個選擇概率取決于種群中個體的適應(yīng)度及其分布。 c. 個體適應(yīng)度計(jì)算評估 遺傳算法在進(jìn)行優(yōu)化搜索中基本不利用外部信息，僅以適應(yīng)度函數(shù)為依據(jù)，利用種群中每個個體的適應(yīng)度值來進(jìn)行搜索。 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 31 頁 共 114 頁 標(biāo)準(zhǔn)的遺傳算法的流程如 圖 42所示，其步驟描述如下 : 圖 42 優(yōu)化設(shè)計(jì)流程圖 a. 編碼 利用遺傳算法進(jìn)行問題求解時，首先需確定問題的目標(biāo)函數(shù)和變量，然后對變量進(jìn)行編碼。 c. 遺傳算法對于各種特殊問題可以提供極大的靈活性來混合構(gòu)造領(lǐng)域獨(dú)立的啟發(fā)式，從而保證算法的有效性。經(jīng)過數(shù)年的努力，遺傳算法 已經(jīng)發(fā)展成為一種成熟的具有極高魯棒性和廣泛適用性的全局優(yōu)化算法。常用的直接約束法有：隨機(jī)實(shí)驗(yàn)法、隨機(jī)方向搜索法、復(fù)合形法、可行方向法、線性逼近法、梯度投影法、簡約梯度法和廣義簡約梯度法等；間接法有：消元法、拉格朗日乘子法和懲罰函數(shù)法等。設(shè) maxH? 是接觸上的最大接觸應(yīng)力，計(jì)算公式為： 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 29 頁 共 114 頁 ffccfKNHEERRBF22m a x 1111????????? （ 413） 式中 KR 為凸輪實(shí)際輪廓上接觸點(diǎn)的曲率半徑， fR 為從動件上接觸點(diǎn)曲率半徑，對滾子從動件 rf RR ? ， c? 和 f? 分別為凸輪和從 動件的材料泊 松 比， cE 和 fE 分別為凸輪和從動件的材料彈性模量， B為凸輪與從動件的接觸寬度， NF 為凸輪副的法向壓力。設(shè)凸輪與擺桿的轉(zhuǎn)動方向一致，則對應(yīng)主凸輪的壓 力 表達(dá)式 為 （ 319），其中 1? =1。壓力角的大小是衡量凸輪機(jī)構(gòu)工作性能優(yōu)劣的重要參數(shù)之一，當(dāng)壓力角增大到一定數(shù)值時，所引起的支承摩擦阻力大于克服載荷的有效阻力，機(jī)構(gòu)將發(fā)生自鎖。 設(shè)計(jì)變量選擇 設(shè)計(jì)共軛凸輪機(jī)構(gòu)的主要參數(shù)有：兩擺桿長 1ABL 、 2ABL ，基圓半徑 bR ，中心距OAL ，滾子半徑 rR ，兩擺桿夾角 ? 。 rROD ??? （ 46） 其中 ? 為凸輪理論廓線的向徑，具體計(jì)算公式詳見第 3章。c os ??? ? ????ABdL FMF （ 43） 由于 ‘F 3? 與 dM 相比很小，可簡化得 ： ? ? 2339。 圖 41 所示為滾子擺動從動件凸輪機(jī)構(gòu)的受力簡圖，其中 AB為擺桿， OA 為中心距 [14]。 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 23 頁 共 114 頁 圖 36 程序設(shè)計(jì)框圖 共軛凸輪機(jī)構(gòu)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 第 24 頁 共 114 頁 小結(jié) 本章 根據(jù)織機(jī)共軛凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動 要求，進(jìn)行動力學(xué)分析設(shè)計(jì)，得出凸輪機(jī)構(gòu)的從動件運(yùn)動規(guī)律，并求出相應(yīng)的運(yùn)動曲線圖， 而且還求出了共軛凸輪機(jī)構(gòu)輪廓線圖，然后得出主副凸輪安裝角， 再通過認(rèn)真設(shè)計(jì)，繪出程序設(shè)計(jì)框圖 ，最后完成 織機(jī) 共軛凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 副 凸輪輪廓線 計(jì)算 首先計(jì)算代表副凸輪擺桿與副凸輪回程起點(diǎn)相接觸時 ,副凸輪最大極 角 和擺桿與機(jī)架間的夾角 : ???????? ??? ? 22222212 2c os ABOA bOAABb LL RLL? 2b? ∈ [ 0,π ] （ 320） 式中 : Ψ m 指的是從動件擺桿的角度沖程。壓力角是表示機(jī)構(gòu)受力性能的重要參數(shù) , 壓力角越大 , 驅(qū)動擺桿的有用分力越小 ,產(chǎn)生摩擦的有害分力越大 , 當(dāng)壓力角增大到一定程度時機(jī)構(gòu)將自鎖。 主凸輪輪廓線 計(jì)算 計(jì)算主凸輪輪廓時 ,需先根據(jù)給定的從動件運(yùn)動規(guī)律 )(???? ,并求出類角速度????? dddd /)(/ ? 。= [ 60 180S S SS S SSShh? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ??? ? ? ?? ? ? ? ? ?????? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?23039。39。 39。 39。39。239。SSShShShS?? ? ??? ? ?? ? ???? ? ?? ? ???? ????? ? ? ?? ???????? ??????? ? ? ?? ???????? ??? ? ? ? ???? ??? （ 38） 圖 33 所示為余弦加速度運(yùn)動規(guī)律的運(yùn)動線圖。 ( )()4()SShShShS? ? ? ???? ? ? ??????? ? ? ??????? ? ? ? ????????? （ 36） 圖 32 所示為等加速等減速運(yùn)動規(guī)律的運(yùn)動線圖。 圖 31 等速運(yùn)動規(guī)律運(yùn)動線圖 b. 等加速等減速運(yùn)動規(guī)律（拋物線運(yùn)動規(guī)律） 推程階段的運(yùn)動方程 ： 等加速段的運(yùn)動方程為 220202202439。0hhSS???????? ???? ??? （ 31） 回程階段的運(yùn)動方程為 共軛凸輪機(jī)構(gòu)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 第 14 頁 共 114 頁 000()[1 ]39。 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 13 頁 共 114 頁 第 3 章 共軛凸輪設(shè)計(jì) 兩組完整的凸輪機(jī)構(gòu) ,同類構(gòu)件相互剛性連接 ,分別控制同一從動件運(yùn)動規(guī)律中的推程和回程 ,其中剛性連接的兩個凸輪稱為共軛凸輪 ,該機(jī)構(gòu)能很好地控制從動件做往復(fù)運(yùn)動 ,在各種自動機(jī)械和紡織機(jī)、印刷機(jī)等中得到廣泛運(yùn)用。主界面主要由數(shù)據(jù)輸入模塊、從動件運(yùn)動規(guī)律模塊、參數(shù)校核模塊、運(yùn)動線圖模塊、輪廓設(shè)計(jì)模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊等六個模塊組成。 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1. 歡迎 界面設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)清新整潔的歡迎界面， 如 圖 22 所示。 共軛凸輪機(jī)構(gòu) CAD系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu) 共軛 共軛凸輪機(jī)構(gòu) CAD 系統(tǒng)的主要模塊如圖 2． 1所示，包括： 共軛 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)模塊 和 凸輪機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)模塊。 是 Windows界面的軟件 ， 具有功能強(qiáng) ， 易學(xué)好用 ， 而且操作界面直觀等優(yōu)點(diǎn) ， 因而可以設(shè)計(jì)出良好的人機(jī)界面 ， 能勝任一般的設(shè)計(jì)計(jì)算， 但缺點(diǎn)是計(jì)算功能不是很強(qiáng)，不適合大型的數(shù)值編程計(jì)算。 在動力學(xué)研究領(lǐng) 域，主要有：以彈性理論為基礎(chǔ)，建立高速凸輪機(jī)構(gòu)的動力學(xué)模型及其運(yùn)動微分方程，通過分析高速凸輪機(jī)構(gòu)動力學(xué)模型的運(yùn)動方程式，使用正弦加速度運(yùn)動規(guī)律得到凸輪機(jī)構(gòu)輸出端的動態(tài)響應(yīng)，確定凸輪機(jī)構(gòu)輸出端的運(yùn)動規(guī)律；在建立一個能較為準(zhǔn)確的描述凸輪動力特性的多參數(shù)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，通過仿真分析，得到高速凸輪機(jī)構(gòu)在不同的輪廓及結(jié)構(gòu)參數(shù)下的動力學(xué)特性曲線；從凸輪廓線出發(fā)，提出一些適合在高速條件下采用的推桿運(yùn)動規(guī)律，并結(jié)合現(xiàn)代加工技術(shù)，創(chuàng)造出～些新型凸輪機(jī)構(gòu)，以滿足高速工況等。 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 5 頁 共 114 頁 國內(nèi)進(jìn)展 我國對凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和研究也有多年的歷史，對凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、運(yùn)動規(guī)律、輪廓線、動力學(xué)、優(yōu)化設(shè)計(jì)等 方面的研究都有相關(guān)的論文發(fā)表。 在國外，有許多學(xué)者為 共軛凸輪機(jī)構(gòu) 的研究作出了貢獻(xiàn) [1]。在日本、美國和俄羅斯等國家均有數(shù)百家專門從事研究和生產(chǎn)凸輪的機(jī)構(gòu)和公司，如美國的 Ferguson公司、 Stelron 公司，日本的大家凸輪公司、三共制作所、協(xié)和凸輪公司等均采用了先進(jìn)的 CAD 技術(shù)；俄羅斯金屬機(jī)床研究院建立的 共軛 凸輪機(jī)構(gòu) CAD系統(tǒng)，可以完成各種平面及 空間凸輪的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。 共軛 凸輪機(jī)構(gòu) 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 是指利用計(jì)算機(jī)作為輔助工具進(jìn)行的 共軛 凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，是 共軛 凸輪機(jī)構(gòu) 的 研究和 CAD 技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是實(shí)現(xiàn) 共軛 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)自動化、智能化的技術(shù)與方法。出現(xiàn)這種狀況的原因是，國內(nèi)織機(jī)廠家缺乏自主創(chuàng)新能力，對核心機(jī)構(gòu) (如 共軛凸輪 機(jī)構(gòu) )的研究還停留在測繪和仿制階段，沒有從理論上進(jìn)行深入研究，以致對其中的核心技術(shù)沒有完全掌握，使得仿制得到的產(chǎn)品性能較差。 本課題來源于華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)。自上世紀(jì)三十年代以來，人們就在不斷地研究它，并且研究工作隨著新技術(shù)、新方法的產(chǎn)生和應(yīng)用在不斷深化。 The second module is the optimized design of the conjugate cam gear method of he optimized design choses the geic algorithm, through the analyzes of the anization stress,And through the anization stress analyze, the objective function is the maximal efficiency of pushes Cheng Duan in the master cam anization,and establishes the mathematical model, with the biggest angle of pressure, the cam surface biggest contact intensity, the cam profile minimality radius of curvature and the cam gear basic size as the constraint condition, and achieves the optimized design of the conjugate cam gear parameter,finally pletes the independent design of the conjugate cam gear. This system is under the WindowsXP platform, developments with Visual Basic , uses the modular design, can facilitate designs quickly conjugate cams that conforms to the request, and can carry on certain optimized design, improves the design quality, reduces the design time. Key Words： Conjugating camsmechanism。第一個模塊