【正文】 5 多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律） 推程階段的運(yùn)動(dòng)方程為 3 4 50 0 02340 0 0 023220 0 0 0S =h [ 1 0 1 5 +6 ]S 39。39。39。239。= [ 1 c os ( )] 22S = s i n( )hh???? ? ??????? ? ??????????????? （ 39） 回程階段的運(yùn)動(dòng)方程為 ? ?? ?? ?? ?? ?000000020200121 sin39。SSShShShS?? ? ??? ? ?? ? ???? ? ?? ? ???? ????? ? ? ?? ???????? ??????? ? ? ?? ???????? ??? ? ? ? ???? ??? （ 38） 圖 33 所示為余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律的運(yùn)動(dòng)線圖。 sin2 c os2hshShS???? ? ????? ? ????? ??????? ??????? ???????? ?????? ??? ? ??? ??? （ 37） 回程階段的運(yùn)動(dòng)方程為 000002202001 c o s ( )2n sin ( )2 c o s ( )2 ( 39。 ( )()4()SShShShS? ? ? ???? ? ? ??????? ? ? ??????? ? ? ? ????????? （ 36） 圖 32 所示為等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律的運(yùn)動(dòng)線圖。 ( )4hShhShS??????????? ? ??????????? ???? （ 34） 回程階段的運(yùn)動(dòng)方程 ： 等加速段的運(yùn)動(dòng)方程為 20200202202()439。 圖 31 等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)線圖 b. 等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律（拋物線運(yùn)動(dòng)規(guī)律） 推程階段的運(yùn)動(dòng)方程 ： 等加速段的運(yùn)動(dòng)方程為 220202202439。39。0hhSS???????? ???? ??? （ 31） 回程階段的運(yùn)動(dòng)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。 凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律有以下五種運(yùn)動(dòng)規(guī)律 [12]： a. 等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律 (直線運(yùn)動(dòng) )； b. 等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律（拋物線運(yùn)動(dòng)規(guī)律） ； c. 余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律（簡諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律） ； d. 正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律 (擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律 )； e. 五次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律（ 345 多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律） 。 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(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律中的推程和回程 ,其中剛性連接的兩個(gè)凸輪稱為共軛凸輪 ,該機(jī)構(gòu)能很好地控制從動(dòng)件做往復(fù)運(yùn)動(dòng) ,在各種自動(dòng)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、 GA關(guān)鍵參數(shù) 模塊、凸輪從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)校核模塊、設(shè)計(jì)變量初始值模塊、邊界條件模塊、約束條件模塊、優(yōu)化結(jié)果顯示模塊等七大模塊組成。主界面主要由數(shù)據(jù)輸入模塊、從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律模塊、參數(shù)校核模塊、運(yùn)動(dòng)線圖模塊、輪廓設(shè)計(jì)模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊等六個(gè)模塊組成。 選擇界面如圖 23所示。 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。正向設(shè)計(jì)模塊實(shí)現(xiàn)了在選定從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律曲線基礎(chǔ)上，根據(jù)機(jī)構(gòu)特性求得主動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律函數(shù)，并通過機(jī)構(gòu)基本尺寸的輸入，最終完成共軛凸輪機(jī)構(gòu)的自主設(shè)計(jì)。 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。VB 為用戶提供支持通信的控件有：窗體 (Form)、多文檔窗體 (MDI Form)、標(biāo)簽(Label)、文本框 (Text Box)和圖片框 (Picture Box)。 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。 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 7 頁 共 114 頁 第 2 章 共軛凸輪機(jī)構(gòu) CAD 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 本課題所開發(fā)的共軛凸輪 CAD系統(tǒng)是以 Windows XP 為技術(shù)平臺(tái)，以 為開發(fā)工具 ， 通過對(duì)共軛凸輪 機(jī)構(gòu)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的設(shè)定和基本數(shù)據(jù)的輸入計(jì)算， 實(shí)現(xiàn)了共軛凸輪機(jī)構(gòu) 參數(shù)化設(shè)計(jì) ， 并且 利用 遺傳 優(yōu)化方法 來 優(yōu)化機(jī)構(gòu) 基本 尺寸 ，很好地解決 了 共軛凸輪計(jì)算復(fù)雜， 設(shè)計(jì) 費(fèi)時(shí)等難題。 在動(dòng)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(dòng)力學(xué)模型及其運(yùn)動(dòng)微分方程，通過分析高速凸輪機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型的運(yùn)動(dòng)方程式，使用正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律得到凸輪機(jī)構(gòu)輸出端的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，確定凸輪機(jī)構(gòu)輸出端的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；在建立一個(gè)能較為準(zhǔn)確的描述凸輪動(dòng)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(dòng)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(dòng)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。采用面向?qū)ο蟮膮?shù)化程序設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)出了主要包括工作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖和運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)、從動(dòng)件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、條件校核、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及結(jié)果輸出等內(nèi)容的平面凸輪的 CAD軟件，實(shí)現(xiàn)了凸輪機(jī)構(gòu)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。 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(duì)凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和研究也有多年的歷史，對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)規(guī)律、輪廓線、動(dòng)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。在動(dòng)力學(xué)研究領(lǐng)域，有 M． Chew， Y． S． Unlusoy等對(duì)高速凸輪機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)問題的研究； A． EPiSano 在摩擦及實(shí)驗(yàn)方面的研究； Tesar對(duì)高速凸輪機(jī)構(gòu)采用多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律的詳細(xì)論述； S． Tascan在穩(wěn)定性方面的研究等。 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]。 另外，德國、英國的 共軛 凸輪專家對(duì) 共軛 凸輪機(jī)構(gòu)的研究采用了諧分析、諧綜合等分析設(shè)計(jì)方法，使得 共軛 凸輪機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)性能有了很大的改善。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 CAD 技術(shù)的共軛凸輪機(jī)構(gòu)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 第 4 頁 共 114 頁 應(yīng)用與推廣大大縮短了 共軛 凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)周期，提高了 共軛 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率，降低了 共軛 凸輪零部件的生產(chǎn)成本，促進(jìn)了 共軛 凸輪制造業(yè)的發(fā)展。 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(dòng)化、智能化的技術(shù)與方法。本論文研究的出發(fā)點(diǎn)和基本思路是 ，通過對(duì)國外引進(jìn)的 劍桿 織機(jī) 共軛凸輪 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性的研究，分析其設(shè)計(jì)意圖，并進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化。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(duì)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(duì)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。雖然國內(nèi)有不少織機(jī)生產(chǎn)廠家，但其產(chǎn)品性能大多處于中低檔水平，產(chǎn)品在可靠性和耐久性方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如進(jìn)口產(chǎn)品，究其原因，除了關(guān)鍵零部 件的材質(zhì)和熱處理不過關(guān)外，主要是沒有對(duì)核心工作部件的工作機(jī)理進(jìn)行深入研究，造成運(yùn)動(dòng)構(gòu)件之間受力不良。 本課題來源于華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)。本文用 VB 計(jì)算機(jī)編程語言編寫了 共軛 凸輪機(jī)構(gòu) 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng) ，通過人機(jī)對(duì)話 ，可實(shí)時(shí)修改輸入?yún)?shù)及選擇從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律，從而使 共軛 凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)直觀化、實(shí)時(shí)化。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。 Computer aided design。 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。 關(guān)鍵詞 ： 共軛凸輪機(jī)構(gòu) ； VB； 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) ； 優(yōu)化設(shè)計(jì) 共軛凸輪機(jī)構(gòu)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) ii Abstract The conjugate cam mechanism widely used in rapier looms, and decides the stability of the rapier looms movement and texture of cloth39。第一個(gè)模塊 是對(duì) 共軛 凸輪機(jī)構(gòu) 的 設(shè)計(jì)， 首先確定機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律， 繪出從運(yùn)件運(yùn)動(dòng)曲線圖， 然后根據(jù)機(jī)構(gòu)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律求得主動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并設(shè)定許用壓力角確定合適的凸輪機(jī)構(gòu)參數(shù)，最終完成 共軛 凸輪機(jī)構(gòu)的 輪廓計(jì)算與數(shù)據(jù)輸出 ；第二模塊是對(duì)共軛凸輪 機(jī)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用遺傳算法作為優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法，通過機(jī)構(gòu)的受力 分析，以 主 凸輪機(jī)構(gòu)推程段的效率最大為目標(biāo)函數(shù) ，建立 數(shù)學(xué)模型，以最大壓力角、凸輪表面最大接觸強(qiáng)度、凸輪廓線最小曲率半徑及凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的邊界條件為約束條件，實(shí)現(xiàn)凸輪機(jī)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，最終完成 共軛 凸輪機(jī)構(gòu)的自主設(shè)計(jì)。 本 設(shè)計(jì) 是在相關(guān)技術(shù)要求 的 基礎(chǔ)上 ， 所開發(fā)的適用于織機(jī)的共軛凸輪機(jī)構(gòu)的 CAD 系統(tǒng)。華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) i 摘 要 共軛凸輪機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用于劍桿織機(jī)中，決定劍桿織機(jī)運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性和織物組織的品質(zhì)，又由于其封閉特征， 具 有較好的抗沖擊能力， 運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、振動(dòng)小