谐波运动规律及其在凸轮机构中的应用研究

发布时间：2017-10-05 19:20

  本文关键词：谐波运动规律及其在凸轮机构中的应用研究

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【摘要】：凸轮机构的设计过程中选用合理的运动规律是非常关键的，运动规律是否理想直接影响凸轮机构的性能、精度和寿命等。随着工作精度等要求的提高，研究设计出综合性能更好的通用运动规律是设计环节的首要任务。 文中介绍了一种由多个谐波分量叠加而成的谐波运动规律，它的基本思想是参考理想设计要求位移图，采用优化的方法确定谐波分量的系数。谐波运动规律是由k阶谐波分量叠加而成，能够避免k阶以上的谐波函数引发的机构共振并且在一个运动周期内能用一个数学公式来表达，能够无限次求导，较已有的大多曲线更为光滑，在端点连续而无冲击，更适合中、高速场合。本文将从以下几方面对谐波运动规律进行研究设计与说明： （1）对选题的背景意义及国内外现状进行了分析，提出了研究谐波运动规律的必要性。 （2）对谐波运动规律进行了详细的设计说明。作者将谐波运动规律的表达式分为两种情况：一般凸轮机构和分度凸轮机构，其设计思想相同。首先完善谐波运动规律的理论知识，采用优化的方法对谐波分量的系数进行计算从而得到谐波运动规律的表达式，其次在后续章节简单介绍了谐波运动规律的MATLAB实现。 （3）介绍了谐波运动规律在凸轮机构中的应用，用单停留、双停留及分度凸轮机构的设计案例将谐波运动规律与常用的运动规律（如摆线运动规律、修正正弦运动规律）进行对比，体现出谐波运动规律的优点。 （4）建立了凸轮机构的单自由度有黏性阻尼的动力学模型，列出系统的微分方程。系统的计算出谐波运动规律、摆线运动规律、修正正弦运动规律、4-5-6-7多项式等运动规律激励下的凸轮机构单自由度系统的响应方程，列举实例分析各种运动规律激励下的凸轮机构单自由度系统的响应曲线并与谐波运动规律激励下的响应曲线做比较，验证谐波运动规律的优势。最后总结出相关系统参数对振动系统的影响。 （5）在以上理论研究基础上，基于MATLAB GUI开发具有良好用户界面的谐波运动规律通用设计软件，，使谐波运动规律能更容易被广泛应用。
【关键词】：谐波运动规律 凸轮机构 单自由度模型 响应曲线 图形用户界面
【学位授予单位】：陕西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH112.2
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 1 绪论11-15
• 1.1 选题背景及意义11-12
• 1.2 国内外相关研究现状12-13
• 1.3 主要研究内容13
• 1.4 小结13-15
• 2 凸轮机构谐波运动规律设计的理论基础15-17
• 2.1 引言15
• 2.2 谐波运动规律的理论基础15-17
• 3 谐波运动规律在凸轮机构中的应用17-45
• 3.1 引言17-20
• 3.1.1 摆线运动规律17-18
• 3.1.2 修正正弦运动规律18-19
• 3.1.3 运动规律的无量纲化19-20
• 3.2 谐波运动规律在一般凸轮机构中的应用20-30
• 3.2.1 单停留凸轮机构（升-降-停型）20-24
• 3.2.2 双停留凸轮机构（升-停-降-停型）24-28
• 3.2.3 谐波阶数对一般凸轮运动曲线的影响28-30
• 3.3 谐波运动规律在分度凸轮机构中的应用30-43
• 3.3.1 用于分度凸轮机构的谐波运动规律30-35
• 3.3.2 谐波运动规律中的相关参数对分度凸轮运动性能的影响35-43
• 3.4 小结43-45
• 4 凸轮机构单自由度系统在各种运动规律激励下的响应45-73
• 4.1 引言45
• 4.2 凸轮机构单自由度动力学模型分析45-49
• 4.2.1 建立凸轮机构系统的单自由度动力学模型45-47
• 4.2.2 运动微分方程的求解47-49
• 4.3 几种运动规律激励下凸轮机构单自由度系统的响应49-56
• 4.3.1 有量纲摆线运动规律49-50
• 4.3.2 修正正弦运动规律50-53
• 4.3.3 4-5-6-7 多项式运动规律53-54
• 4.3.4 谐波运动规律54-56
• 4.4 案例分析56-62
• 4.4.1 选用摆线运动规律设计凸轮56-57
• 4.4.2 选用修正正弦运动规律设计凸轮57-59
• 4.4.3 选用 4-5-6-7 多项式运动规律设计凸轮59-60
• 4.4.4 选用谐波运动规律设计凸轮60-61
• 4.4.5 结论61-62
• 4.5 凸轮机构单自由度系统的相关参数对系统的影响62-71
• 4.5.1 摆线运动规律激励下的系统参数对系统的影响62-66
• 4.5.2 谐波运动规律激励下的系统参数对系统的影响66-71
• 4.6 小结71-73
• 5 基于 MATLAB 的谐波运动规律通用界面开发73-89
• 5.1 引言73-75
• 5.1.1 GUI 图形界面概述73
• 5.1.2 设计原则和步骤73-74
• 5.1.3 句柄图形74-75
• 5.2 谐波运动规律设计的 MATLAB 实现75-78
• 5.2.1 谐波系数的求解程序76
• 5.2.2 谐波运动规律位移/速度/加速度/跃度图象显示程序76-77
• 5.2.3 生成 txt 数据文件程序77-78
• 5.3 静态界面设计78-81
• 5.3.1 构思草图79-80
• 5.3.2 设计界面80-81
• 5.4 动态功能的程序实现81-83
• 5.4.1 主界面动态功能的实现81-82
• 5.4.2 参数输入界面动态功能的实现82-83
• 5.5 设计实例83-87
• 5.6 小结87-89
• 6 结论与展望89-91
• 致谢91-93
• 参考文献93-97
• 攻读学位期间发表的学术论文目录97-98

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 宗节保;段柳云;王莹;段柳浠;李昕;;基于MATLAB GUI软件制作方法的研究与实现[J];电子设计工程;2010年07期

2 陈婀娜;;基于MATLAB的连杆机构设计[J];贵州科学;2012年01期

3 邱金蕙;王w藁

本文编号：978379