【正文】 1 凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真 ............................................... 21 設(shè)置機(jī)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(jì) 目錄 本章小結(jié) ......................................................... 29 結(jié) 論 ................................................................ 30 致 謝 ................................................................ 31 參考文獻(xiàn) .............................................................. 32 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 緒論 1 緒 論 本文研究的背景 我國凸輪機(jī)構(gòu)的研究現(xiàn)狀 凸輪機(jī)構(gòu)是典型的常用機(jī)構(gòu)之一。天津大學(xué)關(guān)于分度凸輪機(jī)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(jī)構(gòu)達(dá)到了國內(nèi)領(lǐng)先水平。我國發(fā)表的凸輪機(jī)構(gòu)CAD/CAM 方面的文獻(xiàn)較多。在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，致力于尋求凸輪機(jī)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(jì) 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)分析 4 2 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 分析 從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的 選取 運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)包括對(duì)所設(shè)計(jì)的凸輪機(jī)構(gòu)輸出件的運(yùn)動(dòng)提出的所有給定要求。在設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)基木尺寸和凸輪輪廓之前，必須根據(jù)凸輪機(jī)構(gòu)的工作性能要求選擇從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律方程式，選擇不同的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律將直接影響凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸設(shè)計(jì)、輪廓設(shè)計(jì)及凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)性能等。但當(dāng)這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律用于 升 — ?！?回 — 停 運(yùn)動(dòng)時(shí)，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(jī)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(jì)這 些基本尺寸，也是凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中要解決的重要問題。同時(shí)設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)時(shí)，除了使機(jī)構(gòu)具有良好的受力狀況外，還希望機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊。壓力角的變化就不同。 實(shí)際凸輪時(shí)應(yīng)保證凸輪實(shí)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(jì)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(diǎn)的坐標(biāo)（ x， y）分別為： x=asin? ﹣ lsin（ ? + 0? +? ） y=acos? ﹣ lcos（ ? + 0? +? ） () 從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)中，凸輪的實(shí)際輪廓線是以理論輪廓線上各點(diǎn)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(yùn)動(dòng)規(guī)律用于 升 — 停 — 回 — 停 運(yùn)動(dòng)時(shí)，在推程與回程的連接點(diǎn)處，躍度從有限的正值變?yōu)樨?fù)值，因而加速度曲線不連續(xù)。 由原理示意圖可作出 擺動(dòng)滾子從動(dòng)件平面槽凸輪連桿組合機(jī)構(gòu)（以后簡稱為溝槽凸輪機(jī)構(gòu)） 的機(jī)構(gòu)簡圖。 Pro/E 的基于特征方式，能夠?qū)⒃O(shè)計(jì)至生產(chǎn)全過程集成到一起，實(shí)現(xiàn)并行工程設(shè)計(jì)。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(dá)。這些約束在建立裝配模型，確定零部件在裝配體中的相對(duì)空間位置時(shí)就建立起來了。 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 凸輪機(jī)構(gòu)的實(shí)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(jì)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(xiàng)（ New File Options）”對(duì)話框中選擇“ mmns_asm_design”作為模板，單擊 按鈕，即進(jìn)入裝配環(huán)境，此時(shí)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(jì) 凸輪機(jī)構(gòu)的實(shí)體建模與裝配 16 圖 3— 9 銷釘約束 單擊 （確認(rèn)）按鈕，完成擺桿的放置，如圖 3— 10 所示。 圖 3— 14 滑動(dòng)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(jìn)行了簡單的介紹，然后又對(duì)溝槽凸輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行了簡單的分析，最后進(jìn)行機(jī)構(gòu)部零件的實(shí)體建模和裝配。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)還有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn) ： （ 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(jì)算機(jī)程序隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整、修改或補(bǔ)充，使人們能掌握各種可能的仿真結(jié)果，為進(jìn)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(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)上仿真生產(chǎn)全過程，實(shí)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(qiáng)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(jī)構(gòu)又是由構(gòu)件組合而成的，其中每個(gè)構(gòu)件都是以一定的方式至少與另一個(gè)構(gòu)件相連接，這種連接既使兩個(gè)構(gòu)件 直接接觸，又使兩個(gè)構(gòu)件產(chǎn)生一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 （ 4）機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué) /機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué) /機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析 (Kinematic/Dynamci Analysis)按輸入的時(shí)間和步數(shù)進(jìn)行仿真分析。 Pro/E 運(yùn)動(dòng)仿真的基本術(shù)語 在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真過程中經(jīng)常會(huì)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(yùn)動(dòng)的圖元。乃基礎(chǔ) :即大地或者機(jī)架，它是一個(gè)固定不移動(dòng)的零件。 Pro/E 運(yùn)動(dòng)仿真的步驟 Pro/E 運(yùn) 動(dòng)仿真的步驟的流程圖： 凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真 設(shè)置機(jī)構(gòu)環(huán)境 依次單擊主菜單中的“應(yīng)用程序（ Applications）”→“機(jī)構(gòu)（ Mechanism）”命令，進(jìn)入機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真環(huán)境，進(jìn)行機(jī)構(gòu)環(huán)境的設(shè)置。 圖 4— 7 “拖動(dòng)”對(duì)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(duì)話框，名稱接受默認(rèn)： AnalysisDefinition1，在“類型（ Type”）欄選擇“運(yùn)動(dòng)學(xué)（ Kinematic）”，在“圖形顯示（ Graphical Display）”的“終止時(shí)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(duì)話框中的 （預(yù)覽）工具，預(yù)覽快照，其余接受默認(rèn)，如圖 4— 8 所示。 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真 27 圖 4— 14 “測(cè)量定義”對(duì)話框 圖 4— 15 “測(cè)量結(jié)果”對(duì)話框 （ 2）測(cè)量結(jié)果 在“測(cè)量結(jié)果（ Measure Results）”對(duì)話框中的“圖形類型（ Graph Type）”欄中選擇“測(cè)量與時(shí)間（ Measure vs. Time）”，在“測(cè)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(cè)量圖形（ Graph measures separately）”項(xiàng)，在“結(jié) 果集（ Result Set）”欄中選中AnalysisDefinition1，如圖 4— 15 所示。 圖 4— 17 “測(cè)量結(jié)果”對(duì)話框 然后單擊該對(duì)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(jī)構(gòu)執(zhí)行端的Ｙ向行程和速度?？傊?，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)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(duì)我的無私幫助，使我得以順利完成論 文。同時(shí)，在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中我也學(xué)到了許多 生活方面 的知識(shí) 。 通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我更好的把四年來所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行了綜合、鞏固，加深了對(duì)所學(xué)專業(yè)知識(shí)的理解，同時(shí)還接觸了一些在原來知識(shí)基礎(chǔ)上更為深層的知識(shí)。 由圖形曲線可知從動(dòng)件的實(shí)際運(yùn)動(dòng)規(guī)律和修正正 弦 規(guī)律一致。 在“測(cè)量定義（ Measure Definition）”對(duì)話框中的“名稱（ Name）”輸入：“ xf4_行程”，“型（ Type）”處選“位置（ Position）”，“評(píng)估方法（ Evaluation Method）”處選擇“每個(gè)時(shí)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(cè)量點(diǎn)，即滑塊一角點(diǎn)，單擊對(duì)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(dòng)機(jī)定義”對(duì)話框一 接著單擊“輪廓（ Profile）”選項(xiàng)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(dòng)機(jī)的定義?？梢栽诮宇^或幾何圖元上放置驅(qū)動(dòng)器，并指定構(gòu)件之間的位置、速度或加速度運(yùn)動(dòng)。 （ 5）環(huán)連接：加到運(yùn)動(dòng)環(huán)中的最后一個(gè)連接。就是說，在許多情況下，在機(jī)構(gòu)進(jìn)行生產(chǎn)前或者說在機(jī)構(gòu)真正生產(chǎn)出來前，用該軟件預(yù)測(cè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(dòng)到平衡位置，并輸入運(yùn)動(dòng)副上的反作用力。 用虛擬樣機(jī)來代替物理樣機(jī)驗(yàn)證設(shè)計(jì)時(shí)，不但可以提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率，而且大幅度地縮短產(chǎn)品研制周期和費(fèi)用。 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在制造業(yè)中的應(yīng)用 計(jì)算機(jī)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(jì)和制造，東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)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(fèi)、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(jì)算機(jī)仿真技術(shù)集成了計(jì)算機(jī)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(dòng)控制等多個(gè)高新技術(shù)領(lǐng)域的知識(shí)。 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 凸輪機(jī)構(gòu)的實(shí)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(duì)話欄中單擊“預(yù)定義集（ Predefine Set）”列表，在列表中選擇“滑動(dòng)桿（ Slider）”選項(xiàng)，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(duì)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(duì)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(duì)運(yùn)動(dòng)的紐帶。 上面我們論述過，點(diǎn)、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(gè)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(yùn)動(dòng)。 Pro/E 第一個(gè)提出了參數(shù)化設(shè)計(jì)的概念，并