凸轮廓线精确设计及运动仿真 毕业论文

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1、摘要凸轮是一具有曲面轮廓的构件，一般多为原动件（有时为机架）；当凸轮为原动件时，通常作等速连续转动或移动，而从动件则按预期输出特性要求作连续或间隙的往复运动、移动或平面复杂运动。本文主要介绍凸轮的大体概念与凸轮廓线的设计计算，以及后期使用Pro/E软件仿真其廓线。凸轮轮廓曲线是凸轮机构设计的关键，常用的设计方法有解析法和图解法。本文将对这两这种方法进行大致分析与应用设计，利用Pro/E软件绘制凸轮机构实体模型，并用Pro/E软件自带的Pro/MECHANICAMotion插件设计凸轮机构运动模型，进行机构运动学仿真分析，可以较准确掌握

2、机械产品零部件的位移、速度和加速度等动力学参数，进而可分析机构动作的可靠性。主要技术要求为：熟悉凸轮设计基本原理及相关理论计算；凸轮机构运动仿真及受力分析；指定内容的翻译和Pro/E软件的熟练应用。本文将重点研究凸轮机构建摸，受力分析和运动仿真与分析。通过理论上的计算和研究，结合图解以及解析的方法，算出凸轮廓线的大致数据，用Pro/E软件将其绘制出，进行运动仿真，记录和研究其位移、速度和加速度等动力参数，最后分析出机构动作的可靠性。使以后工作中，可以更准确掌握机械产品零部件的动力方面个参数，减少事故的发生，降低设计的难度。关键词：凸轮

3、；廓线设计；Pro/E；三维造型；仿真。目录1绪论11.1选题意义11.2仿真技术的发展31.3Pro/Engineer在机械制造中的应用51.3.1Pro/Engineer软件介绍51.3.2Pro/E在我国机械行业中的应用82凸轮轮廓线的设计102.1绪论102.2凸轮机构的分类112.2.1按两活动构件之间的相对运动特性分类112.2.2按从动件运动副元素形状分类112.2.3按凸轮高副的锁合方式分类112.3从动件运动规律122.3.1基本运动规律122.4凸轮轮廓线的设计142.4.1凸轮轮廓曲线的计算142.5凸轮机构基本

4、尺寸的确定172.5.1凸轮机构的压力角及许用值172.6.2凸轮理论轮廓的外凸部分。182.7图解法求解凸轮轮廓曲线202.7.1反转法原理202.7.2滚子从动件盘形凸轮轮廓的设计203凸轮机构的三维造型及仿真223.1引言223.2凸轮机构的三维造型233.2.1凸轮机构各零件的实体造型233.3凸轮机构的仿真273.3.1创建伺服电动机273.3.2完成定义后，就可以进行运动分析了27总结32致谢32参考文献33凸轮廓线精确设计及运动仿真1绪论1.1选题意义在产品的开发过程中，有关产品的结构、功能、操作性能、生产工艺、装配性能

5、，甚至维护性能等等许多问题都需要在开发过程的前期解决。一般，人们借助理论分析、CAD系统和各种比例的实物模型，或参考先前产品的开发经验来解决有关新产品开发的各种问题。由于有关装配、操作和维修的问题往往只会在产品开发的后期或在最终产品试车过程中、甚至在投入使用一段时间后才能暴露出来，尤其是有关维修的问题往往是在产品已经售出很长是以后才能被发现。为了解决这些问题，有时产品就不得不返回到设计构造阶段以便进行必要的设计变更。这样的产品开发程序不但效率低、耗时，费用也高。为了解决这些问题，虚拟仿真技术应运而生。仿真技术是利用计算机技术对所要进行

6、的生产和制造活动进行全面的建摸和仿真，包括产品的设计、加工、装配、各参数的设定改进等等。在产品的设计阶段就实时地模拟出产品的形状和工作状况、制造过程、检查产品的可制造性和设计合理性，以便及时修改设计，更有效地灵活组织生产，缩短产品研制周期，获得最好的产品质量和效益。仿真技术这个术语在近两年的文献中已不罕见。仿真技术是一门多学科的综合性技术，它以控制论、系统论、相似原理和信息技术为基础，以计算机和专用设备为工个具，利用系统模型对实际的或设想的系统进行动态试验。例如，汽车或飞机的驾驶训练模拟器，就是应用仿真技术的成果。信息处理技术和网络技

7、术的发展，实际上已经完全改变为仿真的概念。将先进的仿真技术手网络技术相结合，由真实装备和计算机仿真系统综合仿真系统组成仿真环境，用计算机网络把新武器系统和分散在不同地点的研制者、用户联系在一起，让用户在仿真环境中提前“使用”正在研制的武器，让研制者能提前了解武器的作战使用，双方共同研究，及时发现和解决问题。这样不仅加快了武器系统的研制进度，也缩短了新武器形成战斗力的时间。在部队训练方面，仿真技术同样大有用武之地。美国陆军到80年代末，训练士兵还是采用野战训练和模拟训练两种方法。战训练的主要问题是燃料、弹药消耗大，场地、都有困难，组织大

8、规模演习费时又费力；模拟训练，所用的模拟器可能比其它所模拟的真实装备还要贵。为了解决部队训练问题，美国国防部高级研究计划局1983年开始实施模拟器联网计划，把分散在各地的训练器用计算机联成网络，形成分布式交互仿真，实现异