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（图纸+论文）凸轮机构运动分析及创新设计试验平台研制（全套完整）

，并发表了系列论文，对凸轮机构的共轭曲面原理专家系统等方面也有了相当的研究。现在凸轮机构已经在包装食品纺织交通运输动力印刷等机械领域得到广泛的应用。但是，与先进国家相比，我国对凸轮机构的研究和应用还存在较在的差距，尤其是在对振动的研究凸轮机构的加工及产品开发等方面。欧美各国对凸轮机构研究的特点大致如下“，”或者点击坐标原点，就可完成该段的轮廓曲线创建。重复上面的步骤，按照表所示的极坐标方程把凸轮剩下的各段轮廓曲线都创建完毕，曲线的定位点都为原点，最终完成的凸轮轮廓曲线如图所示。图凸轮轮廓曲线第章凸轮的加工方法凸轮的轮廓切削加工的方法很多，如果按照加工设备的要求来划分，有划线加工万能铣床加工数控铣床加工数控磨床加工电火花切割加工和仿形加工。.划线加工用划线加工是指加工好凸轮基准面以后，用钳工划出凸轮工作型面线，然后按照线粗铣或钻孔后锯开，最后进行必要的热处理和修磨，用金属板划线后按线检验。划线加工的精度难控制，消耗的工时多，通常只适用在单件修配的凸轮加工，也用于紧密的凸轮的毛胚加工。圆柱和圆锥凸轮可以根据展开面上面的轮廓曲线坐标数据进行划线加工。.万能铣床加工万能铣床用于加工平面凸轮和空间凸轮。加工的时候，刀具和毛胚之间的现对位置和相对运动状况如图图所示。刀具回转产生切削运动凸轮轮廓的形状是根据分度头的旋转和工作台相对于刀具轴线移动所形成的。图平面凸轮轮廓铣削加工图圆柱凸轮轮廓铣削加工图圆锥凸轮轮廓铣削加工.数控机床加工数控机床通常用于单件或小批量制造精密凸轮或靠模凸轮。加工方案仍然按照图图所示。工作台移动和工件的回转都由步进电动机或伺服电动机驱动。根据机床的控制方式，把刀具中心轨迹坐标数据变成控制机床运动所需要的格式数据文件后，输入到机床中，就可以加工出所需要的凸轮轮廓。.仿形机床加工通用或者专用的仿形机床可以加工各种类型的凸轮轮廓，也叫复制加工，按照靠模或者样板凸轮的原型加工，生产率高，单件的成本低，是批量生产经常适用的加工设备。属于仿形法加工的有以下集中靠模车削仿形铣削和仿形磨削。现代的凸轮仿形法加工，多用液压仿形铣床光电跟踪仿形铣床和伤形磨床等加工。图靠模车凸轮靠模车凸轮在普通的车床上，利用仿形装置可以加工具有封闭轮廓的平面和圆柱形的凸轮，如图所示。图中在普通的车床上安装了具有滚子的靠模装置，通过靠模把凸轮工作表面的尺寸转换到刀具的运动上去，滚子借助弹簧的作用力始终保持与靠模接触。切削的时候纵向进给自动或手动进行，而横向上的进给由靠模控制，从而加共出工作表面。图机械式靠模铣凸轮示意图仿形铣凸轮利用靠模夹具铣削凸轮的工作情况可参见图。机械式仿形加工凸轮的时候，靠模的磨损快，加工的精度低。现代的仿形铣床，都采用液压或电液仿形系统，跟光电跟踪仿形系统等。近休止角回程运动角。改进梯形运动规律推程回程凸轮基圆半径推程运动角回程运动角.凸轮轮廓曲线设计凸轮轮廓曲线的设计是根据所选定的从动件运动规律和基本的尺寸，来求出凸轮的轮廓曲线。凸轮轮廓曲线设计的基本原理是反转法原理，即设想给凸轮机构加上个绕凸轮回转中心的反转运动，并且使反转的角速度等于凸轮转动的角速度。凸轮是静止不动的，从动件方面随导路绕点反方向转动，同时又沿它的导路方向按预定的运动规律做相对运动。由于从动件始终与凸轮的轮廓曲线保持接触。所以，从动件的底部在由反转跟相对移动所组成的复合运动中的轨迹就是凸轮的轮廓曲线。传统的凸轮设计方法有作图法绘制凸轮轮廓曲线和解析法计算凸轮轮廓坐标两种。图解法容易，直观，但设计的精度不高，只适用些设计精度要求低的凸轮解析法的设计精度较高，但因为计算量比较大，往往需要编写复杂的计算机程序。因为计算机技术的广泛运用从而促进了机械设计和制造技术不断地革新，各种软件的功能也日益完善，凸轮机构的设计技术也进入了新的阶段。我们可以选用多种软件对凸轮机构进行三维实体建模和仿真分析，从而更好的提高设计质量，减少设计时间，获得优良的设计方案和精确的设计数据。本平台用线切割来进行凸轮轮廓的绘制和线切割代码编写。下面以号盘形凸轮为例来说明凸轮轮廓曲线的设计过程设计凸轮机构，要求从动件行程凸轮基圆半径推程运动角回程运动角。从动件以等加速和等减速规律前进和返回。根据从动件运动规律确定凸轮轮廓的公式曲线根据等加速和等减速规律的运动方程确定本案例中凸轮的轮廓曲线的极坐标方程，其中等加速及等减速运动规律的运动方程如表所示。表等加速及等减速运动规律的运动方程运动规律运动方程推程回程等加速运动规律等减速运动规律以角速度的变化量为参变量，将基园半径从动件行程推程角回程角等参数代入到从动件运动规律的运动方程中，得到凸轮轮廓曲线的极坐标方程如表所示。表凸轮轮廓曲线的极坐标方程凸轮轮廓从动件运动规律参变量凸轮轮廓曲线极坐标方程推程前半段推程后半段回程前半段回程后半段等加速运动规律等减速运动规律等加速运动规律等减速运动规律用公式曲线功能绘制凸轮轮廓推程曲线打开线切割软件，选择绘制高级曲线公式曲线命令，系统弹出“公式曲线”对话框，在该对话框中选择坐标系为极坐标系，选择参变量的单位为角度。按照表所示的推程段凸轮轮廓确定参变量的起始为终止值为，设置曲线精度为.，在极坐标公式栏中输入该段凸轮轮廓曲线方程为，如图所示。图公式曲线对话框完成公式曲线的各项设置后，可以点击预显键预览下该段曲线有无错误，确定无误后，点击对话框中的确定键，系统提示让你选择“曲线定位点”，输入坐点回到最近点所通过的距离。行程通常指从动件的最大运动距离，用表示。推程运动角从动件从距凸轮回转中心的最近点运动到最远点时，对应凸轮所转过的角度，用表示。回程运动角从动件从距凸轮回转中心的最远点运动到最近点时，对应凸轮所转过的角度，用表示。远休止角从动件在距凸轮回转中心的最远点静止不动时，对应凸轮所转过的角度，用表示。近休止角从动件在距凸轮回转中心的最近点静止不动时，对应凸轮所转过的角度，用表示。凸轮转角凸轮绕自身转过的角度。般情况下，凸轮转角从行程的起始点在基圆上开始度量，它的值等于行程起点和从动件的运动方向线与基圆的交点所组成的圆弧对应的基圆圆心角，用表示。从动件的位移凸轮转过转角时，从动件所运动的距离，用表示。位移从距凸轮回转中心的最近点开始度量，对于摆动从动件，其位移为角位移，需要把直动从动件的运动参数转化为相应的摆动运动参数。.从动件运动规律从动件的运动般作为凸轮机构的输出运动，而且凸轮的轮廓曲线往往也由从动件的运动规律来确定，所以正确的选择跟设计从动件的运动规律是凸轮设计的项重要工作。从动件的运动规律就是指的是从动件的位移，速度，加速度和凸轮转角或者时间之间的函数关系，从动件的运动规律的般方程式为。凸轮机构的原动件是凸轮，并且般作匀速回转运动。假设凸轮的角速度为，那么从动件的位移速度和加速度与凸轮的转角间的关系是而对于摆动从动件，就需要把式子中的位移速度和加速度替换为角位移角速度和角加速度。多项式类型运功规律和三角函数类型运动规律是常见的两种从动件的运动规律。多项式类型运动规律多项式类型运动规律的从动件的般形式为式中，均为待定常系数。等速运动等加速运动等跃度运动五次项运动和七次项运动等运动规律均属于此种类型。当时，上述运动规律为次项运动规律，就是等速运动规律，它的位移线图为条斜直线。该运动规律用于“停升停”类型的凸轮机构时，理论上从动件在行程的起点和终点处有无穷大的加速度。因此会导致剧烈的冲击刚性冲击，所以单纯采用等速运动规律来实现“停升停”规律是不合适的，需要在行程的起始部分和终点部分用其他类型的运动规律来进行修正。等速运动规律仅仅适用在低速运动，从动件质量不大的凸轮机构。当时，运动规律为次项运动规律，也就是等加速等减速运动规律，其位移曲线为抛物线。等加速等减速运动在运动的起始位置衔接点和终止位置上的加速度产生定幅度的突变，使得凸轮,机构,运动,分析,创新,立异,设计,试验,实验,平台,研制,毕业设计,全套,图纸浙江理工大学本科毕业设计论文题目凸轮机构运动分析及创新设计试验平台研制学院机械与自动控制学院专业班级机械设计制造及其自动化班姓名景坷学号指导教师唐浙东系主任胡明学院院长胡旭东二〇三年五月十九日浙江理工大学机械与自动控制学院毕业设计诚信说明我谨在此保证本人所做的毕业设计，凡引用他人的研究成果均已在参考文献或注释中列出。设计说明书与图纸均由本人独立完成，没有抄袭剽窃他人已经发表或未发表的研究成果行为。如出现以上违反知识产权的情况，本人愿意承担相应的责任。声明人签名年月日摘要凸轮机构是工程中用来实现机械化和自动化的重要驱动和控制机构之，在轻工食品纺织印刷医药标准零件制造交通运输等领域运行的工作机械中都获得广泛应用。但随着社会发展和科技进步，为了提高产品的质量和生产率，作为机械设备核心部件的凸轮机构而言，必须进步提高它的设计水平，在解析法设计的基础上开展计算机辅助设计的研究和推广应用。因此，开展对凸轮机构运动分析的研究，对于揭示机构的运动性能，进行机构的优化设计和动力学分析有着重要的实际意义。本文首先介绍了凸轮机构的发展概况，提出课题的背景和意义，接着指出国内外研究的趋势和国内高校凸轮机构实验仅局限于对运动参数的测量与分析，然后提出以现实生活中最常用的些凸轮为基础来研究凸轮机构试验平台中从凸轮轮廓设计到加工到试验这整个系统构成。凸轮轮廓线的设计在解析法的基础上用计算机软件进行绘制。凸轮加工的方法用最常见的线切割加工，用线切割软件来辅助写代码。平台可测量盘形凸轮，圆柱凸轮，直动从动件及摆动从动件组成的不同的凸轮机构的运动特性。从动件的回复力采用恒定重力的重力回复，直动的轨道用直线导轨，进步的提高测量精度。在实验台中各个传感器的设计位置，可以让学生直观去观察从动件的速度加速度同时，为了让实验台的测量数据更加丰富，在实验台上加上旋转编码器，就可以观察和研究凸轮机构的在运行中输入轴的速度，让整个实验台的功能更加的强大，实验内容更加丰富，对凸轮机构运动研究也很有帮助。关键词凸轮机构运动分析解析法试验台软件辅助设计摘要第章绪论.引言.凸轮机构的研究现状和发展趋势国内外凸轮机构研究现状凸轮机构研究趋势.课题设计的内容和意义第章凸轮机构的设计理论.凸轮机构的基本参数.从动件运动规律.凸轮轮廓曲线设计第章凸轮的加工方法.划线加工.万能铣床加工.数控机床加工.仿形机床加工.电火花机床加工第章凸轮机构实验平台.凸轮实验平台的组成直动从动件结构摆动从动件结构圆柱凸轮结构.凸轮机构实验台传动设计选择传动方案选择电动机涡轮蜗杆减速器同步带传动设计从动件组件设计.传感器选择传感器概述传感器选用原则角位移传感器的选择直线位移传感器选择第章试验台运动仿真.运动仿真简介.仿真简介.凸轮机构试验平台运动仿真第章总结和展望参考文献致谢第章绪论.引言凸轮机构是种重要的驱动和控制机构用来实现机械化跟自动化，广泛的应用在轻工发动机纺织印刷等工业机械中。凸轮机构是由凸轮从动件和机架组成的传动机构。三者之中凸轮是的主要运动方法是连续的等速回转，因此设计不同形状的凸轮轮廓曲线就可以使从动件按照你想要的运动规律来进行运动。凸轮机构之所以能如此广泛的应用是因为有许多其他机构比不上的优点，如设计方便，适应性好，可以实现从动件的复杂运动规律的要求结构简单紧凑，控制准确而有效，运动的特性好，使用方便性能稳定，故障少，维护保养方便。实际