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正文內(nèi)容

空間傳動機構運動仿真及關鍵件運動特性分析畢業(yè)論文(編輯修改稿)

2024-07-25 23:52 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 動規(guī)律,主要見于對現(xiàn)有機構的運動分析。運動分析的方法是:建立空間直角坐標系,再建立失量閉環(huán)方程,按照機構中的主動件與從動件的運動關系,寫出運動位移方程,對位移方程求導數(shù),可得到速度方程,再對其求一次導數(shù),可得到加速度方程。RSSR空間四連桿機構ABCD,A、D組成機架,AB桿和CD桿在A、D點組成轉動副R,連桿BC分別與AB和CD組成球面副S,點B和C各為球面副的球心。假定AB為主動桿,CD為從動桿。通過B和C各作平面V和U分別垂直于主動軸A和從動軸D,兩個平面的交線為ZZ。由于首末兩軸垂直交錯,交角等于90度的RSSR空間四連桿機構比較常用。將平面V繞ZZ回轉90度與平面U重合, A點在平面U上的投影為E,它必在直線ZZ上。當主動桿AB繞軸A回轉,即B點作以A為圓心、L為半徑的圓周運動時,其投影E沿ZZ作往復直線運動。在平面U內(nèi)可構造搖桿滑塊機構DCE,其中從動桿CD具有實長L,而連桿CE的長度L是變化的。又在平面V內(nèi)構造移動導桿機構,移動導桿的運動與點E的運動相同。在該移動導桿機構中有S=d + Lcos將上式對時間依次求一階導數(shù)和二階導數(shù),有S′= LsinS″= L(sin+cos)式中,S、S′和S″為移動導桿(即E點)的位移、速度和加速度。在U面內(nèi)的搖桿滑塊機構中,△BEC求得,即L=L(BE)以BE=XLsin代入上式得L=L (XLsin)或 L= 將式對時間求一階導數(shù)和二階導數(shù),經(jīng)演化后得L′=L″=關于搖桿滑塊機構DCE的運動分析,因其中存在連桿CE的可變長度L,故作下列推導,以確定從動桿2的角位移、角速度和角加速度。(1)位移分析 D i,按多邊形DCEN各邊矢向,有Le+ Le=S + Yi或 Le= S+Yi Le將上式分別取實部和虛部,有消去并整理,得S cos+Y sin+G=0解得=2arctan式中 G=上式根號前的符號“+”和“—”′D。又由式得= arctan(2)速度分析將Le+ Le=S + Yi對時間求導,得Le+(L′+ L′i)e=S′上式每項乘以e,得Lie+ L′+ L′i =S′e分別取實部和虛部,解得=′=(3)加速度分析將Le+(L′+ L′i)e=S′對時間求導,得 S″=( L″+ 2 L′′i + L′) e+L(i) e上式每項乘以e,得S″e= L″+ 2 L′′i+ L′+ L(i) e取實部,解得=注意, 和′僅作過渡計算之用,并非為空間RSSR機構中連桿BC的實際角位移和角速度。如果要求機構任意構件上點的速度和加速度,則可通過求該點位置向量的導數(shù)而得到。 機構從動元件上一點的速度和加速度曲線(1)速度曲線 (2)加速度曲線 RSSR空間四連桿機構為曲柄搖桿機構,,最小速度為0;。第5章 空間傳動機構的三維動態(tài)仿真設計空間傳動機構是原動件與從動件的轉軸在空間交錯,將運動和動力傳遞到從動件的機構上,從動件能完成由所謂的傳動函數(shù)所決定的轉動或移動運動??臻g傳動機構構件數(shù)少、結構簡單、緊湊、靈活、可靠,可實現(xiàn)平面機構不可能實現(xiàn)的復雜運動。第三章中講述了運用Pro/E對機構進行動態(tài)仿真設計,Pro/E的運動分析模塊可以進行機構的干涉分析,跟蹤零件的運動軌跡,分析機構中零件的位移、速度和加速度等,分析結果可以指導修改零件的結構設計或者調(diào)整零件的材料。通過觀察和了解機構的組成原理和工作原理,在Pro/E環(huán)境下按測量得到的尺寸完成零件實體模型,按步驟裝配成機構,進行機構的運動仿真,通過干涉檢查,解決設計問題,并錄制影像,創(chuàng)建動態(tài)點的軌跡曲線。 單萬向聯(lián)軸節(jié)的三維動態(tài)仿真設計萬向聯(lián)軸節(jié)是用作傳遞相交軸間的轉動,它的兩個轉動副軸線都匯交于定點,故它是一個球面機構,主動以均速度是變化的,若采用雙萬向節(jié)則得到主動與從動相等的速度傳動,兩軸的夾角a可在040度間選取。 單萬向聯(lián)軸節(jié)的整體結構 單萬向聯(lián)軸節(jié)的零件設計(1)主動元件的設計進入Pro/E零件造型模塊。應用“拉伸”,“草繪”相距為12mm的半圓,“拉伸”寬為20mm。后建“DTM1”、“DTM2”,“拉伸”完成兩端半圓,并運用“拉伸”去除材料,兩端完成同一軸線的兩個直徑為5mm的銷釘孔,“拉伸”得到直徑10mm,長度 5mm的主動軸端。用同樣的方法畫出從動元件,除從動軸端“拉伸”長度為20mm,其余尺寸與主動元件相同。 主動元件 從動元件(2)銷釘和定位銷的設計應用“旋轉”,得到半球,在球面“拉伸”出直徑5mm,長度為120mm的圓柱。在圓柱的中間建立基準面“DTM3”,用于銷釘連接。短銷釘?shù)拈L度尺寸為40mm,在圓柱端建立基準面“DTM3”與FRONT面相距60mm。通過“拉伸”,得到直徑為5mm,長度為50mm的定位銷。 長銷釘 短銷釘 定位銷(3)球的設計應用“旋轉”,得到直徑為50mm的球。用“拉伸”去除材料,在兩個互相垂直的基準面上完成直徑為5mm的銷釘通孔。在球心建立基準點“PNT0”。 球(4)固定元件的設計運用“拉伸”,完成固定元件的中間板塊及上端的直徑為30mm的圓柱及與圓柱同一軸線的直徑為10mm的圓柱孔,在圓柱孔的軸線上創(chuàng)建基準點“PNT0”。創(chuàng)建基準面“DTM2”與“TOP”面相距45度,創(chuàng)建基準面“DTM3”與“DTM2”垂直,在“DTM3”上“拉伸”形成長方體即固定面。 固定元件 單萬向聯(lián)軸節(jié)的動態(tài)裝配進入Pro/E,在彈出的文件“新建”對話框中,選擇“組件”和“設計”,取消“使用缺省模板”,命名一個新的文件名,: 新建對話框在彈出的模板選項組對話框中,選取mmks_asm_design模板命令。Step1 第一個固定元件的動態(tài)裝配設計選擇 “插入” “元件” “裝配”,打開第一個零件,進行元件放置,選擇“放置”,點擊 “在缺省位置裝配元件”,約束類型為“缺省”,放置狀態(tài)為“完全約束”。 固定元件裝配Step2 主動元件的動態(tài)裝配設計選擇 “插入” “元件” “裝配”,打開主動元件零件,在彈出的“元件放置”菜單中,選擇“連接”命令下的“銷釘”選項。第一個約束類型為“軸對齊”,元件參照選擇固定元件軸線,組件參照選擇主動軸軸線,兩軸線處于同一直線;第二個約束類型為“平移”,選擇固定元件內(nèi)孔的內(nèi)表面和主動軸的外表面,兩平面處于同一平面,完成連接定義。: 主動元件裝配“放置”狀態(tài)下進行的裝配元件沒有自由度,不能設置運動?!斑B接”命令下進行的裝配有所需自由度,可設置運動。機構連接的類型按照自由度及連接方式的不同可分為8種,不同的連接類型又有不同要求的約束需要進行設置。各連接類型說明如下:(1)剛性:兩零組件的連接屬于剛體連接,自由度為0,零件裝配處于完全約束狀態(tài)。此種連接類型一般是不采用連接接口的裝配方式。(2)銷釘:銷連接,自由度為1,兩零組件的運動方式為繞著同一條軸線旋轉,但不能作任何方位的平移。因此在裝配時需要定義兩零組件的軸線對齊“軸對齊”與相對的平移距離“平移”兩項約束。 (3)滑動桿:滑動連接,自由度為1,兩零組件之間的運動方式只允許沿著同一條直線方向作平移運動,而不能做任何的旋轉運動。因此在裝配時需要定義零組件之間直線運動方向軸的對齊“軸對齊”,以及設置以此方向軸為旋轉軸的旋轉角“旋轉”兩項約束。(4)圓柱:兩零組件的運動方式為可沿著同一條軸線做旋轉或平移運動。因此在裝配時只需要定義零組件間的軸對齊“軸對齊”一項約束即可。(5)平面:平面連接,自由度為2,兩零組件的運動方式為在同一平面上作任意的二維平面運動,可繞其平面的法線為旋轉軸作旋轉運動。在裝配時,只需要定義平面對齊“平面”一項約束。具體操作:分別在兩個零件中選者響應的點,輸入偏移值。(6)球:球連接,自由度為3,兩零組件可繞著某點自由旋轉,但不能進行任何方向的平移。裝配時,需要定義兩零組件旋轉中心的對齊“點對齊”。具體操作:分別在兩個零件中選擇相應的點,輸入偏移值。(7)焊接:兩零組件剛性的連接在一起,彼此之間不能作任意的運動,如同是以焊接方式固定。裝配時只需要定義“坐標系”這一項。具體操作:分別在兩個零件中選擇相應的坐標系,輸入偏移值。(8)軸承:軸承連接,自由度為4,是球和滑動桿兩種連接方式的組合,零件可以自由轉動,并可沿某軸作平移運動。為了能沿著直線或
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