凸輪機構計算機輔助設計軟件的開發(fā)【任務書+畢業(yè)論文】
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i 凸輪機構計算機輔助設計軟件的開發(fā) 目錄 第 1章 凸輪機構的理論基 礎 . 1 第 2章 凸輪的設計流程 . 3 凸輪機構的設計 . 3 凸輪機構的數字建模 . 5 . 5 . 6 . 7 . 9 . 10 機構分析界面建立驅動 . 11 . 13 . 14 . 15 . 16 . 19 第 3 章 凸輪機構的動力學分析 . 19 . 20 . 20 . 20 . 21 . 22 . 23 . 23 第 4章 軟件的設計 . 26 謝辭 . 18 參考文獻 . 19 1 第 1 章 回轉凸輪機構的理論基礎 擺動型 從動件系統,輸出效率高,在凸輪機構中應用廣泛?;剞D凸輪機構的凸輪輪廓推導略微復雜一些,根據包絡原理,凸輪輪廓是由一簇以支點旋轉的圓包絡而成。 在行程開始之前,從動件的初始位置由 確定: =cl )( 222 式中, 滾子曲線族的通式為: F(x,y, )= 222 s i ns i s =0 式中 = - - 其中 為凸輪自起始位置起的轉角 0)1(co s)s i ns i n(2)1(s i ns i n)co s(2 得輪廓坐標: 2121co s 中 s co s 號用于外包絡線。 壓力角表示為: )s )c t a n wc 2 章 回轉凸輪的設計流程 輪機構的設計 需要設計一平面凸輪,輸出運動形式為擺動,最大擺角為 25 擇機構類型為回轉機構。 根據機構動作要求,設計運動循環(huán)圖,凸輪旋轉一周分為 4各階段,在 0120推程段中推桿由最低擺角點到達最高擺角點,在 120 180休止段中,推桿在最高擺角位置保持靜止,在 180 300回程段中推桿由最高擺角回到最低擺角點,在 300 360休止段中,推桿在最低擺角位置保持靜止。因此凸輪的動程角y為 120,運動循環(huán)圖。 凸輪做等速轉動,從動件可選用修正等速運動規(guī)律,修正等速曲線是在等速曲線的基礎上,在曲線兩端各加上一段 組合簡諧曲線作為過渡曲線,等速曲線最大速度速度 V 連續(xù),試驗表明當,該運動規(guī)律的綜合性能最好,修正等速從動件運動規(guī)律曲線及參數。 確定凸輪機構幾何參數,凸輪按逆時針方向旋轉,主要參數為:凸輪中心與擺桿支點的中心距離 C=180動件擺桿長 L=150動件滾子半徑為 R=15動件初始位置:通過凸輪元件的旋轉約束以及凸輪與從動件滾子的凸輪連接關系,保證擺桿初始位置 0。凸輪機構的主角幾何參數如下圖。 3 、 應用凸輪設計軟件 據上述運動循環(huán)圖及從動件運動規(guī)律,給定凸輪機構的幾何參數,得到凸輪輪廓圖曲線。 輪機構的數字建模 入裝配模式 4 單擊新建命令 彈出如下圖對話框,選擇組件。使其與下圖相同,然后出現后面的對話框,選擇光標所在位置模板: 然后選擇組件選項,然后選擇 5 下面進入安裝主軸。 裝主軸 如下圖所示選擇缺省選項 然后單擊對號按鈕得到后面的圖 6 裝凸輪 單擊菜單中的插入然后是元件再后是裝配選擇 然后轉換到元件放置操控板,選擇銷釘選項如圖: 單擊放置按鈕在約束類型選擇對齊然后分別以 件的軸為元件參照, 7 然后選擇平移選項,在繪圖區(qū)選擇 準平面為組件參照。 再選擇旋轉軸,選擇 件的 準平面為元件參照,組件文件的 離為 0定凸輪轉動的初始位置)。 8 凸輪安裝完成。 裝連桿 單擊菜單中的插入然后是元件再后是裝配選擇 預定義的連接集下選擇銷釘,單擊放置按鈕,選擇軸對齊,_2為元件參照 _4為組件參照;然后 選擇平移選擇 件的 準平面為組件參照,然后單擊對號按鈕連桿安裝完成。 9 然后點擊工具欄中的拖動選項如下圖所示 : 裝從動件滾子 單擊菜單欄中的【插入】,【元件】,【裝配】命令,或單擊【特征】工具欄中的【裝配】按鈕,彈出【打開】對話框。選擇 彈出【元件放置】操控板。在【預定義的連接集】下拉列表中選擇【銷釘】選項。 單擊操控板中的【放置】按鈕,在彈出的上滑面板選擇【軸對齊】選項,在繪圖區(qū)選擇 件的軸 元件參照 ,件的軸組件參照;選擇【平移】選項,在繪圖區(qū)選擇 件的 件的 圖所示。 單擊按鈕,安裝完成從動件滾子 件后,組件模型如圖所示 10 入機構分析界面建立驅動 進入機構分析操作界面,定 義伺服電動機 (名稱為: 選取電動機的驅動軸,給定伺服電動機的轉速 ( V=100s,并注意給定電動機初始轉動位置,定義完成后,電動機“位移 (、“速度( 和“加速度 ( 11 點擊圖形工具欄中的曲線選項 12 出現下圖曲線 : 立凸輪從動機構連接 在機構分析界面,點擊凸輪從動機構連接圖標 ,分別選取凸輪輪廓面和從動件滾 子表面定義凸輪從動件機構的連接,定義完成的直動回轉凸輪機構如圖所示 13 義分析 完成連接和定義驅動后,點擊分析滋圖標,定義機構運動,名稱為默認: 擇分析類型為:“運動學 (,設置終止時間14 為 3 6s(凸輪旋轉一周 ),電動機選擇: 在分析定義窗口下點擊運行 . 涉檢測 從整個機構看,從動件滾子作擺動運動時,在如圖下所示位置,有可能發(fā)生連 桿 (凸輪 (摩擦 對機構進行沖突檢測設置 ( 選取連桿元件與凸輪元件作為檢測對象,察看機構運動情況,機構運轉正常,在整個機 構運轉過程中,系統沒有出現碰撞報警聲或動畫回放被終止的情況。 分析表明,機構無干涉。 15 量結果 點擊生成測量結果隧圖標,在圖形區(qū)選擇 件中軸 運動軸,測量轉動時的角位移,角速度和角加速度,如圖 所示,測量機構的“位移 (、“速度 (和“加速度 (曲線如圖所示。 16 17 18 析結果 通過凸輪機構的運動仿真,很直觀地查看了凸輪機構的運動情況,繪制了精確的運 動輸出位移、速度、加速度曲線,與設計要求相比,完全滿足要求。 第 3 章 凸輪機構的動力學分析 本節(jié)將在裝配的基礎上,對回轉凸輪機構動力學分析。 19 義重力 打開已經裝配好的機構文件,然后單擊菜單欄中的【 應用程序】,【機構】命令,系統進入機構分析環(huán)境。開始定義重力。 義質量屬性 單擊【動態(tài)】工具欄中的【質量】按鈕,彈出【質量屬性】對話框,在【參照類型】選項組下拉列表中選擇【組件】選項。然后在模型樹中選擇 ” ,在【定義屬性】選項組下拉列表中選擇【密度】選項,在【零件密度】文本框中輸入“ e ”,單擊【確定】按鈕,單擊彈出對話框中的【是】按鈕,將密度應用到全部的組件零件,完成質量屬性的定義 。 義扭矩 單擊菜單欄中的【插入】,【力 /扭矩】命令,或單擊【動態(tài)】工具欄中的【力 /扭矩】按鈕,彈出【力 /扭矩定義】對話框,接受默認名稱“ 在20 【力 /扭矩定義】對話框中的【類型】選項組下拉列表中選擇【主體扭矩】選項。如圖所示的主體,在【常數】文本框中輸入 100,單擊【方向】選項卡,輸入如圖所示的向量坐標。單擊【確定】按鈕,完成力 /扭矩的定義。 加阻尼器 單擊菜單欄中的【插入】,【阻尼器】命令,或單擊【動態(tài)】工具欄中的【阻尼器】按鈕 ,在屏幕上方出現【阻尼器定義】操控板,如下圖。單擊操控板中的【阻尼器旋轉運動】按鈕,選擇如圖所示的運動軸,在【阻尼器定義】操控板的21 【 C】文本框中輸入 10. 義分析 單擊菜單欄中的【分析】?!緳C構分析】命令,或單擊【運動】工具欄中的【機構分析】按鈕,彈出【分析定義】。接受默認名稱“ 在【類型】選項組下拉列表中選擇【動態(tài)】選項,在【優(yōu)先選項】選項卡的【持續(xù)時間】文本框中輸入 輪旋轉一周),其他設置如圖所示;單擊【外部負荷】選項卡, 勾選【啟用重力】和【啟用所有摩擦】復選欄,如圖,單擊【運行】按鈕,完成機構動態(tài)仿真運動,可在繪圖區(qū)查看機構運動情況。 22 存并查看結果 分析定義完成后,單擊【運動】工具欄中的【回放】按鈕,彈出【回放】對話框。 單擊【回放】對話框中的【播放當前結果集】按鈕。彈出【動畫】對話框,單擊播放按鈕,擦看機構運動情況。 力學分析 單擊【運動】工具欄中的【測量】按鈕。彈出【 測量結果】對話框。單擊該對話框中的【創(chuàng)建新測量】按鈕,彈出【測量定義】對話框。在【名稱】文本欄中輸入“ 在【類型】選項組下拉列表中選擇【凈負荷】選項,在繪圖區(qū)選擇阻尼器,如圖所示,單擊【確定】按鈕。 使用相同的方法在【名稱】文本框中分別輸入“ 在【類型】選項組下拉列表中分別選擇【連接反作用】選項,在繪圖區(qū)選擇凸輪連接。 使用相同的方法在【名稱】文本框中輸入“ 在【類型】選項組下拉列表中選擇【主體】選項。選擇如圖所示的主 體,在【屬性】選項組下拉列表中選擇【質心慣量】選項,如圖所示單擊【確定】按鈕。 【 測 量 結 果 】 對 話 框 如 圖 所 示 , 在 【 結 果 集 】 列 表 框 中 選 擇“ 在【值】列中顯示測量值。在【測量】列表框中選擇“ 并按住 鍵復選“ “ 勾選【分別繪制測量圖形】復選框。單擊【繪制選定結果集所選測量的圖形】按鈕,系統進行運算,彈出【圖形工具】對話框,繪制阻23 尼器凈負荷、凸輪連接反作用和連桿的質心慣量曲線圖。 最后,單擊【圖形工具】對話庫中的【文件】,【輸出 令,將當前的分析結果保存為 件名稱為“ 24 25 4 軟件總體設計 在本次的設計中,軟件部分用到了通用的 言進行編程, 采用面向對象技術和面向過程技術相結合的方式,以動態(tài)鏈接庫 ( 的形式,實現凸輪參數化設計二次開發(fā),并編寫出相應的應用程序軟件 ,并且結合了 二次開發(fā),完善了凸輪機構廓線的生成與校驗。 軟件的選擇 B, 從 1991年誕生以來,現在已經 18年了 , 是目前應用最為廣泛的、易學易用的面向對象的開發(fā)工具之一。 容豐富,涉及很多的方面, 它 是一種可視化的、面向對象和采用事件驅動方式的結構化高級程序設計語言,可用于開發(fā) 其具有以下特點 : 1、是一種基于窗口操作平臺上的可視化開發(fā)工具,使編程輕松簡單且能大大提高編程效率,并能夠創(chuàng)建友好的用戶界面,是目前相當流行的一種工具軟件。 2、最新版本的 1) 支持連接在 2) 支持開放的數據庫連接標準 (遠程數據對象 3) 具有彈性標準,允許通過網絡和 數據對象 利用這些數據庫編程對象,可以方便的訪問數據庫,并且可以更新數據庫中的數據和擴充數據庫。 3、是一種支持 個技術標準,以前被稱為 宗旨是在 許這些應用程序間相互溝通、相互控制??梢哉{用一些具有 4、 能上也提供了不少為用戶設想的簡便之處。 為系統開發(fā)工具的 了保證仿真結果的更真實性,希望能夠利用一種技術比較成熟的通用的 此希望能夠在設計軟件中直接調用某種通用的 26 一個通用計算機輔助設計 (件。由于它易于使用、性能超群、適用性強 (可用于機械、電子、建筑、航天、化工、冶金、氣象等工程領域 ),易于二次開發(fā),同 時隨著信息技術的飛速發(fā)展, 能越來越強大和完善,更便于操作和使用,是當今世界上最暢銷的圖形軟件之一。 我國大部分制造企業(yè)也都是 時, 就是說完全可以作為服務程序,用戶可以從其他 以可以在 而達到了直接調用 此選用目前 制凸輪的輪廓曲線,這樣可以充分利用 補 計算機輔助設計 輯判斷能力、大量存儲能力、圖像顯示能力和人機對話能力,與設計者的經驗與思維能力相結合,為快速完成高質量的設計工作提供可能性。即計算機輔助設計可以將計算機與人有機結合起來,共同進行設計工作 設計者進行整體的構思,并將原則與設計要求通過計算機,由計算機對 運動規(guī)律、幾何參數、運動與動力特性進行大量的資料檢索與計算,利用軟件進行多方案的優(yōu)化選擇。 凸輪設計系統一般采用人機交互式界面。人機交互式界面可以使計算機和人隨時交換信息,在一個系統中相互配合,以完成全部設計任務。這種人機會話型系統對于 一方面在設計過程中,容易發(fā)現錯誤并隨時修正,使復雜的設計順利進行 ;另一方面,在對設計結果進行評價時,設計者可以利用自身的工程經驗和直覺判斷,反復修改參數,有計算機自動更新 . 關于此設計,根據要求設定了三個窗體進行 數據的顯示和驗證。以下做簡要說明。 窗體: 在此代碼段采用了一個計時器,可以使字體和“ 滾動的形式出現在封面上,增加了封面的視覺感,給人以活靈活現之感。 窗體:參數設置( 如圖 4 27 在設計中,此窗體相比而言比較復雜,其控件包括:三個 個個 二個 點說明一下從動件的運動曲線的實現。 在 度、加速度曲線的繪出。首先通過語句 1 1 給 后利用 用四種運動規(guī)律,即: 當 1 時調用 余弦加速度運動規(guī)律圖 當 2 時調用 正弦加速度運動規(guī)律圖 當 3 時 調用 五項式運動規(guī)律圖 當 4 時調用 修正正弦加速度運動規(guī)律圖 在編寫各自的子過程中,同一種運動規(guī)律下又分為:推程和回程,這是利用推程段 循環(huán) 到 在回程段 循環(huán) 到 設定位移、速度、加速度的數組,對于不同的 1(I)、 )、)和 )、 )、 )的值 。在繪圖過程中,由于速度和加速度的峰圖 4數設置( 數設置 . 28 值過大,故縮小了其真實值,以類速度和類加速度的曲線顯示在頁面上。 窗體: 結果 . 如圖 4 在此窗體中,顯示了一系列的數據,其中包括了初始參數的設置值,例如關于主凸輪的值有:中心距 a、桿長 L、 凸輪推程階段: 360、 程階段: 凸輪的參數有: 回程階段: 程階段: 360。 圖 4體: 算結果 . 29 模塊的語句編程 其各段包括:各種變量的聲明段、給各個已知值賦初值、求反正切語句、求反正弦與反正切的公式轉換、求反余弦與反正切的公式轉換、凸輪輪廓的單值計算、主凸輪的計算、副凸輪的計算、不同運動的運動規(guī)律最終主凸輪和副凸輪的 賦初值 在運行程序中,需要給 中心距 a、基圓半徑 桿長 L、滾子半徑 程運動角 休止角 程運動角 大理論輪廓半徑 叉的夾角 程運動規(guī)律 實現凸輪廓線的繪出,其是通過窗體 示出來,不同的參數設定必定繪出不同的凸輪輪廓廓線。同時也要注意各個初值不是任一的值,其是相互關聯且有一定的限制,需特別注意此點。 凸輪輪廓的單值計算 這一部分是對凸輪的極值和極角的計算所做的通用公式,通過調用此程序段可以簡化在主凸輪和副凸輪中的計算。這些單值計 算部分已經在第三章作了說明,公式參考( 3 凸輪的計算 主凸輪的計算包括其推程計算和回程計算,在第三章也已經做了一些介紹,這里需要補充的是關于其數據的保存。例如主凸輪的推程輪廓數據的保存是通過一下語句實現: 凸輪輪廓 s #1 1, 1 1,主凸輪推程輪廓數據(主凸輪為同向凸輪) 1 2 1, 主凸輪推程輪廓數據(主凸輪為異向凸輪) 2 副凸輪的推程和回程輪廓數據的保存基本一樣。這樣方便了對程序的理解和檢驗,例如數據:見附錄一。這無疑是對數據的最好解釋和說明,同時驗證了凸輪廓線的反轉法和解析法的數值正確性,給凸輪一個具體的數值待以說明解釋。 運動規(guī)律 推桿的不同的運動規(guī)律會導致凸輪的不同的輪廓廓線。 在此程序中,設定了推桿常見的四種運動規(guī)律,在此僅用 別見圖 4444圖 44規(guī)律的30 兩個事例圖。 圖 4弦加速度運動規(guī)律 圖 4弦加速度運動規(guī)律 圖 4次多項式運動規(guī)律 圖 4正正弦運動規(guī)律 圖 4弦與正弦組合的運動規(guī)律 圖 4次多項式與修正正弦 31 組合的運動規(guī)律 主凸輪、副凸輪的 用戶根據自身的專業(yè)需求,對 其專業(yè)化和用戶化 ,稱為對 發(fā),這樣大大提高了 在 先在全局模塊中定義 后創(chuàng)建引用 引用程序中還要檢測當前目錄下是否有 用 可以利用在 法和屬性進行繪圖仿真了。 在 先繪出主凸輪的輪廓廓線,然后繪出副凸輪的輪廓廓線,最終實現輪廓的仿真。 32 參 考 文 獻 1 申永勝 北京:清華大學出版社, 1999 2 趙韓, O l h o f f N L a u r i s t e n S . 凸輪機構運動幾何學的通用解析公式 ):223 張嘉鈺 統的開發(fā) 2004(3):494 陳建臨 , 王愛國 機械工程師 ,2008,(01):1405 鄒慧君,董師予等 上海 :上海交通大學出版 社, 1991 6 肖正揚,彭國勛 北京 :機械工業(yè)出版社, 1990 7 薛小雯 沈愛紅 . 用 件實現擺動從動件盤形凸輪機構在 2007(6) 8 張晉西 次開發(fā) 華大學出版社, 2002 9 牛又奇,孫建國 序設計教程 學出版社, 2002 1 附錄一 1 M= a= L= 0 )= 0 )= 0 )= 0 )= 0 )= 10 )= 10 )= 10 )= 10 )= 10 )= 20 )= 20 )= 20 )= 20 )= 20 )= 30 )= 30 )= 30 )= 30 )= 30 )= 40 )= 40 )= 40 )= 40 )= 40 )= 50 )= 50 )= 50 )= 50 )= 50 )= 60 )= 60 )= 60 )= 60 )= 60 )= 70 )= 70 )= 70 )= 70 )= 70 )= 80 )= 80 )= 80 )= 80 )= 80 )= 88 )= 88 )= 88 )= 88 )= 1 M= a= L= 2 0 )= 0 )= 0 )= 0 )= 10 )= 10 )= 10 )= 10 )= 20 )= 20 )= 20 )= 20 )= 30 )= 30 )= 30 )= 30 )= 40 )= 40 )= 40 )= 40 )= 50 )= 50 )= 50 )= 50 )= 60 )= 60 )= 60 )= 60 )= 70 )= 70 )= 70 )= 70 )= 80 )= 80 )= 80 )= 80 )= 90 )= 90 )= 90 )= 90 )= 98 )= 98 )= 98 )= 98 )= 1 M= a = L = 0 )= 0 )= 0 )= 0 )= 10 )= 10 )= 10 )= 3 10 )= 20 )= 20 )= 20 )= 20 )= 30 )= 30 )= 30 )= 30 )= 40 )= 40 )= 40 )= 40 )= 50 )= 50 )= 50 )= 50 )= 60 )= 60 )= 60 )= 60 )= 70 )= 70 )= 70 )= 70 )= 80 )= 80 )= 80 )= 80 )= 88 )= 88 )= 88 )= 88 )= 1 M= a = L = 0 )= 0 )= 0 )= 0 )= 10 )= 10 )= 10 )= 10 )= 20 )= 20 )= 20 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編號:16595
類型:共享資源
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格式:RAR
上傳時間:2016-11-30
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凸輪機構計算機輔助設計軟件的開發(fā)
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凸輪機構計算機輔助設計軟件的開發(fā)【任務書+畢業(yè)論文】,凸輪,機構,計算機輔助設計,軟件開發(fā),任務書,畢業(yè)論文,凸輪機構,凸輪機構計算機輔助設計軟件的開發(fā)
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