基于ProE的CNC自动换刀装置组合凸轮机构建模及仿真研究毕业设计.doc

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1、湖南理工学院毕业设计(论文)基于ProE的CNC自动换刀装置组合凸轮机构建模及仿真研究毕业设计目录摘要IABSTRACTII1绪论11.1Pro/Engineer简介11.2运动仿真概述31.2.1计算机仿真的基本概念及特点31.2.2计算机仿真技术应用31.3课题研究的背景及意义41.4主要研究内容和主要工作52CNC自动换刀系统总体概况62.1加工中心自动换刀装置的发展和特点62.2凸轮式自动换刀装置的特点62.3空间凸轮机构简介62.3.1凸轮结构原理72.3.2凸轮机构特点72.4ATC的作用及其组成72.4.1ATC的作用72.4.2ATC的主要组成83运动循环的设

2、计及分析113.1确定换刀机械手的运动循环113.2确定运动循环组成区段113.3确定运动循环内各段的分配轴转角及时间123.4运动循环图的优化设计124数学模型的建立144.1凸轮从动件运动规律144.1.1凸轮从动件常用运动规律分析144.1.2自动换刀机械手中凸轮从动件运动规律的选择144.2双半球形滚子齿式弧面凸轮分度机构的啮合原理154.2.1坐标系的建立154.2.2共轭条件及其廓面方程的求解174.2.3双半球滚子齿式弧面凸轮分度机构的啮合特性分析184.3媒介点啮合的技术214.3.1媒介点啮合的由来214.3.2点啮合的媒介共轭方法214.4媒介点啮合的诱导

3、曲率和接触域234.4.1点啮合的诱导曲率234.4.2点啮合的接触迹244.5双半球形滚子齿式弧面凸轮分度机构的点啮合方法274.5.1双半球形滚子齿式弧面凸轮分度机构点啮合方案构思27-II-湖南理工学院毕业设计(论文)4.5.2双半球形滚子齿式弧面凸轮分度机构的接触迹284.5.3双半球形滚子齿式弧面凸轮分度机构的诱导曲率和接触域295基于Pro/E的空间凸轮机构仿真325.1机构参数325.2空间凸轮理轮廓面325.3凸轮机构实体模型的建立335.3.1弧面凸轮胚体的建立335.3.2分度盘实体模型的建立345.4建立运动关系355.5空间凸轮轮廓面375.6弧面凸轮

4、分度机构的仿真及分析385.6.1创建凸轮随动件连接385.6.2定义伺服马达395.6.3运动仿真及分析396结论40参考文献41致谢43附录英文翻译44-II-湖南理工学院毕业设计(论文)1绪论1.1Pro/Engineer简介Pro/Engineer系统是由美国参数化技术公司PTC（ParametricTechnologyCorporation）生产的优秀产品，提供了产品的三维模型设计、加工、分析及制图等功能完善的CAD/CAE/CAM解决方法。该软件以使用便捷、参数化建模和系统的全相关性为人称道。目前Pro/Engineer软件在国内的机械、家电、电子、塑料模具、工业

5、设计、自行车、航天、汽车、家电、玩具等行业获得了广泛运用，该软件在我国的应用数量相比同类型的其他国外产品超过了很多[1]。Pro/Engineer可以说是个全方位的3D产品研发软件，集零件设计、模具开发、产品组合、铸造件设计、钣金件设计、NC加工、造型设计、逆向工程、应力分析、机构仿真、自动测量、产品数据管理于一身，由众多模块组成，主要有以下六大主模块：工业设计（CAID）、机械设计（CAD）、功能仿真（CAE）、制造（CAM）、数据管理（PDM）和数据交换（GeometryTranslator）。这里将介绍一下Pro/Engineer的主要特点：（1）相关性（FullAss

6、ociability）相关性是指所有Pro/Engineer的功能互相都是相关联的。这就是说在开发产品的过程中，任何时候用户所做的变更，都会相应扩展到整个设计中，同时所有工程文档如部件、加工以及产品信息管理等都会自动更新。全相关性鼓励在开发周期的任一点进行更改，同时却没有任何损失——这样使并行工程成为可能，所以使开发后期的一些功能得以提前发挥作用。Pro/Engineer的系统开发环境是其最重要的功能，支持通过一系列形式的并行工程，足够的性能，适合所有的相关性能的解决方案，使用户能够同时处理的技术产品的型号。这些能力包括设计，机械设计，功能设计，加工，产品信息管理。[2]Pr

7、o/Engineer的参数化设计提供最单一数据库的特征。所有在设计过程使用的尺寸是存储在Pro/Engineer的同一个数据库中，修改CAD模型和图纸将不会是一个艰巨的任务，设计人员只需要更改的三维零件的大小，二维图纸会按大小相应改变，同样二维绘图修改大小，三维实体模型其相关的数据会自动修改，而组装，制造等相关的设计也将被自动修改，这样就保证了准确性的数据，这是一个问题的设计变更工作，一致性更改地图，以避免遗漏人类病例，许多人改变计划，以减少时间和精力的消耗。这是因为有设计参数，用户可以使用功能强大的数