【正文】 1 凸輪機構(gòu)的運動仿真 ............................................... 21 設(shè)置機構(gòu)環(huán)境 ................................................. 21 分析 ......................................................... 25 東華理工大學(xué) 長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 目錄 本章小結(jié) ......................................................... 29 結(jié) 論 ................................................................ 30 致 謝 ................................................................ 31 參考文獻 .............................................................. 32 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 緒論 1 緒 論 本文研究的背景 我國凸輪機構(gòu)的研究現(xiàn)狀 凸輪機構(gòu)是典型的常用機構(gòu)之一。天津大學(xué)關(guān)于分度凸輪機構(gòu)的研究，得到了國家自然科學(xué)基金的支持 ； 研究開發(fā)的兩片式平行分度凸輪機構(gòu)達到了國內(nèi)領(lǐng)先水平。我國發(fā)表的凸輪機構(gòu)CAD/CAM 方面的文獻較多。在機構(gòu)設(shè)計方面，致力于尋求凸輪機構(gòu)的精確解和使凸輪曲線多 樣化，以適應(yīng)新的要求。東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 凸輪機構(gòu)設(shè)計分析 4 2 凸輪機構(gòu)設(shè)計 分析 從動件運動規(guī)律的 選取 運動規(guī)律設(shè)計包括對所設(shè)計的凸輪機構(gòu)輸出件的運動提出的所有給定要求。在設(shè)計凸輪機構(gòu)基木尺寸和凸輪輪廓之前，必須根據(jù)凸輪機構(gòu)的工作性能要求選擇從動件的運動規(guī)律方程式，選擇不同的從動件運動規(guī)律將直接影響凸輪機構(gòu)的基本尺寸設(shè)計、輪廓設(shè)計及凸輪機構(gòu)的運動性能等。但當(dāng)這種運動規(guī)律用于 升 — 停— 回 — 停 運動時，在行程的起始和終止位置因加速度突變而仍有柔性沖擊。凸輪機構(gòu)的基本尺寸之間互相影響、互相制約，所以如何合理地設(shè)計這 些基本尺寸，也是凸輪機構(gòu)設(shè)計中要解決的重要問題。同時設(shè)計凸輪機構(gòu)時，除了使機構(gòu)具有良好的受力狀況外，還希望機構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊。壓力角的變化就不同。 實際凸輪時應(yīng)保證凸輪實際廓線的最小曲率半徑不小于某一許用值。目前精確設(shè)計凸輪輪廓的方法有包絡(luò)法、速度瞬心法、等距曲面法等等 。 由圖可知， B 點的坐標(biāo)（ x， y）分別為： x=asin? ﹣ lsin（ ? + 0? +? ） y=acos? ﹣ lcos（ ? + 0? +? ） () 從動件凸輪機構(gòu)中，凸輪的實際輪廓線是以理論輪廓線上各點為圓心作一系列滾子圓，然后作該圓族的包絡(luò)線得到的。但正弦加速度運動規(guī)律用于 升 — 停 — 回 — 停 運動時，在推程與回程的連接點處，躍度從有限的正值變?yōu)樨撝?，因而加速度曲線不連續(xù)。 由原理示意圖可作出 擺動滾子從動件平面槽凸輪連桿組合機構(gòu)（以后簡稱為溝槽凸輪機構(gòu)） 的機構(gòu)簡圖。 Pro/E 的基于特征方式，能夠?qū)⒃O(shè)計至生產(chǎn)全過程集成到一起，實現(xiàn)并行工程設(shè)計。只有這樣，裝配體才能完成人們賦予它的預(yù)期功能。如兩平面的距離、兩線間的夾角等，能用數(shù)量來表達。這些約束在建立裝配模型，確定零部件在裝配體中的相對空間位置時就建立起來了。 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 凸輪機構(gòu)的實體建模與裝配 14 （ 3）裝配規(guī)則 裝配規(guī)劃即裝配工藝規(guī)劃形象的描述，就是指裝配過程中按要求制定的裝配計劃，它研究產(chǎn)品裝配體是用什么工具、沿怎樣的路徑、按照怎樣的次序裝配起來的。在出 現(xiàn)“新文件選項（ New File Options）”對話框中選擇“ mmns_asm_design”作為模板，單擊 按鈕，即進入裝配環(huán)境，此時工作區(qū)顯示坐標(biāo)系 ASM_DEF_CSYS及基準(zhǔn)平面 ASM_FRONT、 ASM_RIGHT、 ASM_TOP。 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 凸輪機構(gòu)的實體建模與裝配 16 圖 3— 9 銷釘約束 單擊 （確認）按鈕，完成擺桿的放置，如圖 3— 10 所示。 圖 3— 14 滑動桿約束 圖 3— 15 滑塊的放置 本章小結(jié) 本章首先就 Pro/E 軟件進行了簡單的介紹，然后又對溝槽凸輪機構(gòu)進行了簡單的分析，最后進行機構(gòu)部零件的實體建模和裝配。計算機仿真技術(shù)還有以下幾個優(yōu)點 ： （ 1）模型參數(shù)任意調(diào)整：模型參數(shù)可根據(jù)要求通過計算機程序隨時進行調(diào)整、修改或補充，使人們能掌握各種可能的仿真結(jié)果，為進一步完善研究方案提供了極大的方便。 （ 1） 虛擬制造 (VM) 虛擬制造采用計算機虛擬仿真技術(shù)，以新產(chǎn)品及其制造系統(tǒng)的全局最優(yōu)化為目標(biāo)，通過仿真模型，在計算機上仿真生產(chǎn)全過程，實現(xiàn)產(chǎn)品的工藝規(guī)程、加工制造、裝配和調(diào)試，預(yù)估產(chǎn)品的功能、性能和加工性等方面可能存在的問題，從而更加有效地組織生產(chǎn)，增強決策與控制水平，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量。而機構(gòu)又是由構(gòu)件組合而成的，其中每個構(gòu)件都是以一定的方式至少與另一個構(gòu)件相連接，這種連接既使兩個構(gòu)件 直接接觸，又使兩個構(gòu)件產(chǎn)生一定的相對運動。 （ 4）機構(gòu)運動學(xué) /機構(gòu)動力學(xué)分析 機構(gòu)運動學(xué) /機構(gòu)動力學(xué)分析 (Kinematic/Dynamci Analysis)按輸入的時間和步數(shù)進行仿真分析。 Pro/E 運動仿真的基本術(shù)語 在機構(gòu)運動仿真過程中經(jīng)常會用到以下的基本術(shù)語： （ 1）放置約束：件中放置元件并限制該元件是否運動的圖元。乃基礎(chǔ) :即大地或者機架，它是一個固定不移動的零件。 Pro/E 運動仿真的步驟 Pro/E 運 動仿真的步驟的流程圖： 凸輪機構(gòu)的運動仿真 設(shè)置機構(gòu)環(huán)境 依次單擊主菜單中的“應(yīng)用程序（ Applications）”→“機構(gòu)（ Mechanism）”命令，進入機構(gòu)運動仿真環(huán)境，進行機構(gòu)環(huán)境的設(shè)置。 圖 4— 7 “拖動”對話框 （ 4）定義分析 單擊工具欄中的 （分析）工具，系統(tǒng)彈出“分析定義（ Analysis Definition）”對話框，名稱接受默認： AnalysisDefinition1，在“類型（ Type”）欄選擇“運動學(xué)（ Kinematic）”，在“圖形顯示（ Graphical Display）”的“終止時間（ End Time）”處輸入： 2，“幀頻（ Frame Rate）”處輸入 ： 900，并在初“始位置（ Initial Configuration）”欄選擇“快照（ Snapshot）”單選框，起用定義的快照： Snapshot1，并單擊對話框中的 （預(yù)覽）工具，預(yù)覽快照，其余接受默認，如圖 4— 8 所示。 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 凸輪機構(gòu)的運動仿真 27 圖 4— 14 “測量定義”對話框 圖 4— 15 “測量結(jié)果”對話框 （ 2）測量結(jié)果 在“測量結(jié)果（ Measure Results）”對話框中的“圖形類型（ Graph Type）”欄中選擇“測量與時間（ Measure vs. Time）”，在“測量（ Measure）”欄中按著Ctrl鍵選擇“ xf1_位移”、“ xf2_速度”和“ xf3_加速度”，鉤選“分別繪制測量圖形（ Graph measures separately）”項，在“結(jié) 果集（ Result Set）”欄中選中AnalysisDefinition1，如圖 4— 15 所示。 圖 4— 17 “測量結(jié)果”對話框 然后單擊該對話框中的 （圖形）工具，系統(tǒng)彈出“圖形工具（ Graph tool）”窗口，如圖 4— 18 所示，在該窗口中顯示了凸輪連桿機構(gòu)執(zhí)行端的Ｙ向行程和速度?？傊?，這次畢業(yè)設(shè)計使我受益匪淺，為我將來工作打好了良好的基礎(chǔ)。感 謝 同學(xué)對我的無私幫助，使我得以順利完成論 文。同時，在此次畢業(yè)設(shè)計過程中我也學(xué)到了許多 生活方面 的知識 。 通過這次畢業(yè)設(shè)計，我更好的把四年來所學(xué)的知識進行了綜合、鞏固，加深了對所學(xué)專業(yè)知識的理解，同時還接觸了一些在原來知識基礎(chǔ)上更為深層的知識。 由圖形曲線可知從動件的實際運動規(guī)律和修正正 弦 規(guī)律一致。 在“測量定義（ Measure Definition）”對話框中的“名稱（ Name）”輸入：“ xf4_行程”，“型（ Type）”處選“位置（ Position）”，“評估方法（ Evaluation Method）”處選擇“每個時間步長（ Each Time Step）”，在“分量（ Component）”欄處選擇“ Y 分量（ Yponent）”，如圖 4— 12 所示，然后在工作區(qū)選擇如圖4— 13 所示的測量點，即滑塊一角點，單擊對話框中的 按鈕，完成執(zhí)行端“ xf4_行程”的定義。 圖 4— 5 “伺服電動機定義”對話框一 接著單擊“輪廓（ Profile）”選項卡，在“規(guī)范（ Specification）”欄中選擇“速度（ Velocity）”，模的大小 A： 300，如圖 4— 6 所示，單擊 按鈕，完成伺服電動機的定義?？梢栽诮宇^或幾何圖元上放置驅(qū)動器，并指定構(gòu)件之間的位置、速度或加速度運動。 （ 5）環(huán)連接：加到運動環(huán)中的最后一個連接。就是說，在許多情況下，在機構(gòu)進行生產(chǎn)前或者說在機構(gòu)真正生產(chǎn)出來前，用該軟件預(yù)測機構(gòu)的運動特性，即它類似于有限元分析 Pro/E 有限元分析模塊 )和 注塑流動分析 (Pro/E 塑料零件分析顧問模塊 )。 （ 3）靜力學(xué)分析 靜力學(xué)分析 (Static Analysis)將模型移動到平衡位置，并輸入運動副上的反作用力。 用虛擬樣機來代替物理樣機驗證設(shè)計時，不但可以提高產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量和效率，而且大幅度地縮短產(chǎn)品研制周期和費用。 計算機仿真技術(shù)在制造業(yè)中的應(yīng)用 計算機仿真技術(shù)作為一門新興的高科技技術(shù)，在制造業(yè)產(chǎn)品設(shè)計和制造，東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 凸輪機構(gòu)的運動仿真 19 尤其在航空、航天、國防及其他大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)的研制開發(fā)過程中，一直是不可缺少的工具，它在減少損失、節(jié)約經(jīng)費、縮短開發(fā)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量等方面發(fā)揮了巨大的作用。計算機仿真技術(shù)集成了計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、圖形圖像技術(shù)、面向?qū)ο蠹夹g(shù)、多媒體、軟件工程、信息處理、自動控制等多個高新技術(shù)領(lǐng)域的知識。 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 凸輪機構(gòu)的實體建模與裝配 17 圖 3— 13 銷釘約束 在“元件放置（ Component Placement）”操控板中單擊“放置（ Placement）”上滑面板，單擊該上滑面板中的“新設(shè)置（ New Set）”，然后在對話欄中單擊“預(yù)定義集（ Predefine Set）”列表，在列表中選擇“滑動桿（ Slider）”選項，設(shè)置如圖 3— 14 所示的約束。 圖 3— 8 凸輪的放置 ○ 3 單擊工具欄中的 （裝配）工具，在彈出的“打開（ Open）”對話框中選擇 *： \? \結(jié)果→ ，單擊 按鈕。 裝配模型建立 （ 1） 設(shè)置工作目錄 依次單擊主菜單中的“文件（ File）”→“設(shè)置工作目錄（ Set Working Directory...）”命令 ,在彈出“選取工作目錄（ Select Working Directory）”對話框中選擇 *： \? \結(jié)果，單擊 按鈕。還有零件的材料、重量、體積、重心與 熱處理方法等，也是屬于裝配模型中的語義信息。三維幾何約束是維系裝配體中各零部件間的空間位置和相對運動的紐帶。 上面我們論述過，點、線、面等幾何元素之間的關(guān)系又存在著定性關(guān)系和定量關(guān)系兩種，所以我們又把約束分為定性約束和定量約束。 三維幾何約束就是裝配體內(nèi)各零部件的幾何配合關(guān)系，它把零部件約束在某個三維幾何空間中，使這些零部件只能在此特定的三維空間中或固定或運動。 Pro/E 第一個提出了參數(shù)化設(shè)計的概念，并