凸轮开口装置的数字化设计与动力学研究

发布时间：2017-07-27 01:18

  本文关键词：凸轮开口装置的数字化设计与动力学研究

  更多相关文章： 凸轮开口机构 反求设计 动力学分析 精度分析 谐波运动规律

【摘要】：本文通过动力学和精度分析的方法对共轭凸轮开口机构做了研究,同时对共轭凸轮的反求提出了新的方法,并对谐波运动规律的算法做了优化,且将此运动规律运用在了织机的凸轮设计中。本文主要工作有以下几项内容：(1)共轭凸轮的反求与凸轮开口装置数字化样机的建立。本文介绍了一种共轭凸轮反求的方法,根据测绘出凸轮廓面数据,通过Pro/E建立共轭凸轮机构的三维模并进行运动学仿真分析,得到反求前从动件的运动学曲线。将其无量纲化后得到特征参数,并采用有控制条件的多项式运动规律重新设计凸轮。在Pro/E中对两者的运动学曲线进行比较,通过仿真和试制表明这种反求方法可以有效地提高凸轮开口装置的动态性能,现已大批量生产应用。根据凸轮开口装置的二维图纸,利用Pro/E建立了开口装置的数字化模型,为后续的研究打好基础。(2)对单自由度共轭凸轮开口机构进行了动力学分析。先对开口机构进行了运动学分析,在此基础上对其进行了静态动力学求解,建立了拉格朗日动力学方程。利用动力学仿真软件ADAMS对其进行动力学仿真分析,其结果表明验证了凸轮反求的成功性。(3)从微分法和概率论出发,对凸轮开口机构进行了精度分析。建立了凸轮开口机构的误差模型,对摆臂的输出误差进行了分析,并提出了控制的方法。通过分析得到了初始角、输入角和各杆长误差对摆臂输出的影响关系,同时也指出输入角和初始角是影响机构误差的最大因素。此结论可直接应用于实际生产中,并对此机构的优化设计指明了方向。(4)对谐波运动规律的算法进行了优化。通过对谐波运动规律设计凸轮时停留误差的大小与最大加速度之间的关系的研究,表明增大停留误差可有效地降低最大加速度。提出了一种通过增加停留误差来降低最大加速度的方法,并给出了对比证明。最后将谐波运动规律运用在织机的凸轮设计中,通过和其他运动规律设计的凸轮做比较,发现运用谐波运动规律设计的凸轮在最大速度和加速度上有了很明显的降低。
【关键词】：凸轮开口机构 反求设计 动力学分析 精度分析 谐波运动规律
【学位授予单位】：陕西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TS103;TH112.2
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 选题目的及意义9
• 1.2 国内外研究动态和水平9-13
• 1.3 主要研究内容13-15
• 2 织机与开口机构概述15-19
• 2.1 织机的机构原理15-16
• 2.2 开口机构简介16-19
• 2.2.1 综框的运动规律16
• 2.2.2 开口机构的种类16-19
• 3 开口装置数字化模型的建立与凸轮机构的反求设计19-29
• 3.1 数字化设计19-22
• 3.1.1 数字化设计简介19-21
• 3.1.2 凸轮开口装置数字化模型的建立21-22
• 3.2 共轭凸轮机构的反求设计22-27
• 3.2.1 多项式运动规律22-23
• 3.2.2 共轭凸轮机构23-24
• 3.2.3 运动规律特征参数的分析24-25
• 3.2.4 凸轮的反求设计25-26
• 3.2.5 反求结果分析26-27
• 3.3 本章小结27-29
• 4 凸轮开口机构的动力学分析29-49
• 4.1 凸轮开口机构分析29-34
• 4.1.1 凸轮开口机构简图29
• 4.1.2 自由度的计算29-30
• 4.1.3 机构的运动学分析30-34
• 4.2 凸轮开口机构的动力学分析34-39
• 4.3.1 机械系统动力学理论34
• 4.3.2 单自由度凸轮开口机构的动态静力分析34-39
• 4.3 基于ADAMS凸轮开口机构的动力学仿真分析39-47
• 4.3.1 ADAMS多刚体动力学方程的建立39-40
• 4.3.2 凸轮开口机构仿真约束的添加40
• 4.3.3 ADAMS仿真求解参数的设置40-43
• 4.3.4 凸轮与滚子之间接触力的添加43-46
• 4.3.5 凸轮开口机构的仿真模拟结果分析46-47
• 4.4 本章小结47-49
• 5 凸轮开口装置的精度分析49-55
• 5.1 精度分析的随机方法49-50
• 5.2 凸轮开口机构误差的计算50-53
• 5.3 误差的分析与控制53-54
• 5.4 本章小结54-55
• 6 谐波运动规律在织机开口机构中的应用55-69
• 6.1 谐波运动规律的理论基础55-56
• 6.2 谐波运动规律算法的改进56-63
• 6.2.1 最大加速度与停留误差之间的关系56-58
• 6.2.2 增大停留误差的方法58-59
• 6.2.3 加权系数法的使用59-63
• 6.3 谐波运动规律在织机中的应用63-68
• 6.3.1 单停留共轭凸轮机构63-66
• 6.3.2 双停留共轭凸轮机构66-68
• 6.4 本章小结68-69
• 7 总结与展望69-71
• 7.1 总结69-70
• 7.2 展望70-71
• 致谢71-73
• 参考文献73-79
• 攻读学位期间发表的学术论文目录79-81

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本文编号：579231