基于Matlab的槽轮机构优化设计.doc

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1、第一章绪论槽轮机构由槽轮和圆柱销组成的单向间歇运动机构，又称马尔他机构。它常被用来将主动件的连续转动转换成从动件的带有停歇的单向周期性转动。槽轮机构有外啮合和内啮合以及球面槽轮等。外啮合槽轮机构的槽轮和转臂转向相反,而内啮合则相同，球面槽轮可在两相交轴之间进行间歇传动。槽轮机构结构简单，易加工，工作可靠，转角准确，机械效率高。但是其动程不可调节，转角不能太小，槽轮在起、停时的加速度大，有冲击，并随着转速的增加或槽轮槽数的减少而加剧，故不宜用于高速。槽轮机构有外啮合和内啮合两种形式。外啮合槽轮机构的槽轮和转臂转向相反,

2、而内啮合则相同。单臂外啮合槽轮机构(如图1-1)由带圆柱销的转臂、具有4条径向槽的槽轮和机架组成。当连续转动的转臂上的圆柱销进入径向槽时;当圆柱销转出径向槽后,槽轮停止转动。转臂转一周，槽轮完成一次转停运动。为了保证槽轮停歇，可在转臂上固接一缺口圆盘，其圆周边与槽轮上的凹周边相配。这样,既不影响转臂转动,又能锁住槽轮不动。为了使槽轮能完成周期性的转停运动，槽轮上的径向槽数不能少于3。为了避免冲击,圆柱销应切向进、出槽轮，即径向槽与转臂在此瞬间位置要互相垂直。在满足不同间停的要求时，可采用多臂的和非对称槽的槽轮机构。图

3、1-11.1槽轮机构的应用槽轮机构具有结构简单、制造容易、工作可靠和机械效率较高等优点。但是槽轮机构在工作时有冲击，随着转速的增加及槽数的减少而加剧，故不宜用于高速，其适用范围受到一定的限制。槽轮机构一般用于转速不是很高的自动机械、轻工机械和仪器仪表中。例如图1-2a所示的电影放映机中的送片机构。由槽轮带动胶片，作有停歇的送进，从而形成动态画面。此外也常与其它机构组合，在自动生产线中作为工件传送或转位机构。如图1-2b，为蜂窝煤制机模盘转位机构。图1-2a电影胶片抓拍机构图1-2b蜂窝煤制机模盘转位机构1.2槽轮机构

4、的工作原理槽轮机构的运动特性槽轮机构的主要参数是槽数z和拨盘圆柱销数k。在一个运动循环内，槽轮2的运动时间对拨盘1运动时间t之比值τ称为运动特性系数。设一槽轮机构，槽轮上有z个槽，拨盘上均匀分布的圆柱销数为K，则运动特性系数为因为：图1-3外啮合槽轮机构讨论：1、τ=0，槽轮始终不动；τ>0，∴Z≥3。2、槽轮的运动时间总小于静止时间。设k为均匀分布的圆销数，由上式可知：当Z=3时，圆销的数目可为1～5；当Z=4或5时，圆销的数目可为1～3；而当Z≥6时，圆销的数目可为1～2。一般情况下Z=4～8。1.3本论文的主要

5、工作应用MATLAB优化工具箱求解优化问题，具有编程工作量小，初始参数输入简单，符合工程设计语言，提高设计效率等优点，对于槽轮机构的设计是一种行之有效的优化设计方法。本课题主要进行以下内容：槽轮机构生产研究现状；槽轮机构的运动分析；槽轮机构的工作原理；槽轮的定位；槽轮的机构运动系数；槽轮机构优化设计的数学模型。第二章MATLAB介绍MATLAB自1982年由美国Mathwork公司开发的一套高性能的数值计算和可视化软件。它集数值分析、矩阵计算、信号分析与图形显示为一体，构成的一个方便的、界面友好的用户环境。历经二十几

6、年的发展和竞争，现已成为（IEEEE祥述）国际公认的最优秀的科技应用软件。Matlab最突出的特点就是简洁、它用直观的、符合人们思维习惯的代码、代替C语言和FORTRAN语言的冗长代码。为此，Matlab获得了对应用学科（特别是边缘学科和交叉学科）的极强适应力。在国内外高校、Matlab已成为大学生，硕士生、博士生必须掌握的基本技能。在设计研究学位和工业部门，Matlab已经成为研究和解决各种具体工程问题的一种标准软件。信号分析与处理是科研生产中的重要环节，也是目前国内外出现的信号处理的新研究课题。信号分析与处理，可

7、以研究系统的稳定性，选择系统参数，验证系统的理论和算法。Matlab软件广泛用于数字信号分析，系统识别，时序分析与建模，神经网络、动态仿真等方面有着广泛的应用。利用Matlab这个最优秀的科技软件，把计算机技术与信号分析紧密地结合起来，对信号进行分析处理仿真研究，经实例验证，取得了非常好的效果，具有一定的实用价值。2.1MATLAB语言简介MATLAB是集数值计算、符号运算及图形处理等强大功能于一体的科学计算语言。作为强大的科学计算平台，它几乎能够满足所有的计算需求。MATLAB为用户提供了具有条件控制、函数调用、数

8、据输入输出及面向对象等特性的高层的、完备的编程语言。MATLAB语言语法简单，程序调试和维护容易，其编程效率远远高于BASIC、PISCAL及C等高级语言。新版本的MATLAB语言是基于最为流行的C语言基础上的，因此语法特征与C语言极为相似，而且更加简单，更加符合科技人员对数学表达式的书写格式。使之更利于非计算机专业的科技人员使用。具有可移植性