凸轮机构运动分析与仿真平台开发开题报告

 2021-08-08 02:08

全文总字数:1338字

1. 研究目的与意义

凸轮机构在设计时需要考虑的因素很多,设计过程比较复杂,要保证凸轮机构在既满足工作对从动件提出的运动要求,又具有良好动力特性的情况下,结构尽量紧凑,且各方面性能尽量最佳。因此,单靠人脑来完成凸轮机构的设计会有很大的工作量,而且也很难保证设计精度。

随着计算机的应用日益广泛,在凸轮机构的设计中采用计算机辅助设计的方法已日渐普遍。计算机具有强大的数值计算、逻辑判断和图形绘制功能,在有关软件的支撑下,可以完成凸轮机构设计的各个环节。利用计算机进行凸轮机构设计,不仅可以大大提高设计速度、设计精度和设计自动化程度,还提高凸轮轮廓曲线的设计精度,从而更好地满足设计要求。

本次设计采用MATLAB语言,编制一个的凸轮机构参数化设计软件,人机交互界面友好,可以方便地绘制推杆运动线图、凸轮轮廓曲线和凸轮轮廓曲线压力角变化曲线等图线,而且可以显示不同参数对凸轮轮廓曲线和压力角变化曲线的影响。

在传统的盘形凸轮机构综合研究中,一般对从动件的运动仅限定于2种简单方式,即沿固定导路的移动和绕固定铰链点的摆动。要使从动件实现既移动又摆动的复杂平面运动,凸轮机构的设计是困难的。如果用解析法进行凸轮机构的设计,则所导出的凸轮轮廓线方程将很复杂,因此它的应用受到很大的限制。利用MATLAB强大的计算功能,可以十分方便地进行从动件作平动的凸轮的设计计算和绘制。

2. 国内外研究现状分析

随着电子计算机的广泛应用以矢量法为代表的各种新算法相继出现,把凸轮轮廓参数计算推进到一个崭新的阶段。十多年来,我国无论是在凸轮机构的理论和应用研究,还是在凸轮机构的产品开发和制造方面,都已取得了很大的进步,就理论研究方面而言,已达到了世界先进水平。在凸轮机构制造方面与发达国家相比,还有一定的差距。

3. 研究的基本内容与计划

1.了解计算机辅助分析与仿真技术在凸轮机构设计中的发展现状;

2.熟悉凸轮机构的从动件运动规律和凸轮轮廓线的设计原理,应用MATLAB语言编制凸轮机构轮廓参数化设计的可视化界面。该界面应具有下列功能:

(1)设计要求的输入;

(2)根据使用场合和工作要求,选择凸轮机构类型;

(3)根据工作要求选择或设计从动件运动规律;

(4)根据具体结构条件确定凸轮机构基本参数,如初选凸轮的基圆半径,滚子半径,确定推程和回程许用压力角等;

(5)进行计算机辅助设计,建立凸轮轮廓曲线方程和刀具轨迹,计算凸轮轮廓曲率半径,进行压力角检验及轮廓是否变尖或失真检验,并绘制输出凸轮轮廓曲线和位移、速度、加速度曲线。

2016年3月4日前完成开题报告

2016年4月4日5月23日用MATLAB语言编制凸轮机构轮廓参数化设计的可视化界面。完成仿真平台的开发与设计并撰写论文

2016年5月23日6月12日完善论文并送交指导老师点评参与答辩

4. 研究创新点

针对复杂平面运动从动件盘形凸轮机构设计的困难,介绍一种根据平动从动件凸轮机构的凸轮轮廓线方程和压力角的表达式,利用MATLAB的强大计算功能实现凸轮机构的设计计算,廓线绘制和运动仿真的创新方法。通过凸轮仿真运动过程可判断机构的运动结果是否与设计相致,以保证凸轮机构设计的准确性,这种方具有精度高,快捷,便利的特点。

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