高速凸轮机构动力学试验平台研制开题报告.doc高速凸轮机构动力学试验平台研制开题报告.doc

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浙江理工大学本科毕业设计(论文)开题报告班级机械设计制造及其自动化094班姓名毕昌洪课题名称高速凸轮机构动力学试验平台研制开题报告目录1选题的背景2国内外研究现状和发展趋势21国内对这方面的研究22国外对这方面的研究23凸轮机构的研究发展趋势3研究的基本内容与拟解决的主要问题31研究的基本内容32拟解决的主要问题4研究方案、实施方法、可行性分析及预期研究成果41研究方案42试验台研究的实施方案及实施方法43可行性分析44预期研究成果5研究工作计划(进度安排)参考文献(开题报告全文附后)成绩答辩意见答辩组长签名年月日系主任审核意见签名年月日1高速凸轮机构动力学试验平台研制毕昌洪机械设计制造及其自动化094班B093004031选题的背景与意义凸轮机构是一种典型的常用机构,它可以将回转轴的回转运动输出为所需要的运动形式。由于它能以简单紧凑的结构实现任意复杂的预期运动,并具有良好的重复精度和运动刚性,长期以来被广泛的应用于各种机械。再加上凸轮机构相对于其他机构比如连杆等具有高可靠性、寿命长、易于设计和能准确的预测所产生的运动等优点,特别是在要求机构产生给定的运动、速度和加速度时,这个优点更加明显和突出1。由于以上优点,所以在纺织机械、包装机与食品机械、自动机床、自动化专用机床、数控机床、印刷机、转辙器、内燃机、建筑机械、矿山机械、农业机具等等机械产品中,凸轮被广泛的应用。而在以上应用中,凸轮机构运转速度随着机械工业的发展,和对机械系统技术要求的提高,而表现出逐渐提高的趋势,从而导致系统中运动构件的惯性力急剧增大,构件的弹性形变也随之变大。特别是当机构运行在共振频率附近时,凸轮机构输出端的运动规律可能偏离预期的设计。针对高速凸轮在工程中出现的实际问题,人们从各种不同的角度去研究。但由于对工程问题实验研究的费用较高,花费时间较多,导致通过实验去研究相关问题的相对较少。本文希望能通过实验,在这方面做出一点有益的工作2。2国内外研究现状和发展趋势21国内对这方面的研究目前国内对这方面的研究有如下几个方向1以弹性理论为基础,建立高速凸轮机构的动力学模型及其运动微分方程,通过分析高速凸轮机构动力学模型的运动方程式,并通过正弦加速度运动规律得到了凸轮机构输出端的动态响应,找到确定凸轮机构输出端运动规律。或是在建立一个能较为准确的描述凸轮动力特性的多参数数学模型的基础上,通过仿真分析,去得到高速凸轮机构在不同的轮廓及结构参数下的动力学特性曲线。2从凸轮廓线出发,提出一些适合在高速条件下采用的推杆运动规律,而且还结合现代加工技2术,创造出一些新型凸轮机构,以满足高速工况。这个研究方向主要表现为从简单地考虑几何尺寸、运动分析和静力分析,发展到考虑动力学、润滑、误差影响、弹性变形等。3由于计算机技术和各种机械软件的广泛应用,再加上数值计算方法的发展,使人们摆脱了繁重的重复计算工作,并且在计算机的帮助下实现对凸轮研究的可视化。如凸轮机构的优化设计、凸轮机构的CAD/CAM设计、UG环境下基于虚拟样机技术的凸轮机构动力学仿真分析研究和数字化凸轮及其实现,等等。这些都是国内研究的热门3。22国外对这方面的研究国外对凸轮机构的研究有如下表现在欧美各国,己有很多学者为凸轮机构的研究作出贡献,并且这些研究成果也体现了欧美在凸轮方面研究的动向。比如MCHEW,Y5UNLUSOY等对高速凸轮机构的动力学问题的研究APPISAN。在摩擦及其实验方面的研究、TESAR在其著作中对高速凸轮机构采用的多项式运动规律有较详细的论述、5TASCAN在稳定性方面的研究、PDIEMTMA,JKMI11S4,YPENG5,VYBELRSTIJ6,YWCHAN7等人先后发表T有关凸轮机构优化设计方面的论文、VDBORISOV在计算机辅助设计方面、HJWEDENIVSKI在计算机辅助制造方面和JANGELES在优化设计方面等。最近,德国、英国在高速凸轮机构的研究方面又有了新的突破,对凸轮机构的研究采用了谐分析、谐综合等分析设计方法,使得高速凸轮机构的动力学性能有了很大的改善。日本在第二次世界大战以后致力于发展实用的自动设备,特别重视对凸轮机构的研究。日本近期在凸轮技术的发展上所做的工作主要在以下方面,可以看出其实用化的目的非常明确在机构设计方面,致力于寻求凸轮机构的精确解和使凸轮曲线多样化、加强凸轮机构动力学和振动的研究、研制新的凸轮加工设备、致力于轮机构的小型化和大型化已生产出世界上最小和最大的蜗杆凸轮机构,前者中心矩为28INLN,后者为800INLN、加强凸轮机构的标准化。发展凸轮机构的CAD/CAM系统8。23凸轮机构的研究发展趋势L在从动件运动规律的研究方面,除了继续寻找更好的运动规律外,要研究有效的分析方法。2在几何学和运动学的研究方面,要综合考虑各种凸轮机构,尽可能导出普遍适用的计算公式。已有研究大多集中于平面和圆柱凸轮,而且是一种凸轮一种研究方法,因而设计公式过多,近似较多,并影响到其他方面CAD的应用等的研究。33发展通用而有效CAD系统。由于种种原因,计算机在凸轮机构设计中的应用一直被局限于几种平面和圆柱凸轮机构,且每一程序一般只能处理一、二种机构,对比较完整的CAD系统的研究,在近十几年才开始,且很不完善。4引入专家系统或人工智能CAD系统。由于凸轮机构不是标准机构,种类多,应用广,加之许多已有的知识不能公式化,所以应用普通的CAD系统,有时效果并不很理想。如果引入专家系统,则可以获得较为理想的结果。5动力学研究的深化及研究成果的进一步实用化。由于动力学间题本身的复杂性,导致研究主要集中于低、中速凸轮机构,对高速凸轮机构的动力学研究还不够深入、完善,所以,人们对这些研究成果的可靠性存在怀疑,这些成果的应用尚不广泛。6加强对凸轮机构的运动学特性和动力学特性的计算机模拟,以提高设计质量和缩短产品研制周期。7研究CAD/CAM的一体化。8凸轮机构作为引导机构的研究和应用3研究的基本内容与拟解决的主要问题31研究的基本内容本课题重点完成实验台传动电机及调速方法选择、相应传感器的按装设计、机械结构设计,其主要内容有1、了解高速凸轮机构动力学试验平台研制、研究目的。理解各种典型凸轮机构结构及其特点,确定完整实验系统总体方案。2、相关测试用传感器、型号选定及安装机架设计。3、高速凸轮机构动力学试验台各部分的具体结构设计,利用AUTOCAD软件绘制机械装配图一份及主要零件加工图若干份,并利用PRO/ENGINEER软件建立三维模型。4、高速凸轮机构动力学建模分析。32拟解决的主要问题目前大部分的凸轮试验台仅仅针对凸轮的运动规律进行分析,这些完全是建立在主动件是弹性体的基础上。即凸轮机构在低转速、系统刚性较大、运动构件质量较轻等情况时,可忽略构件弹性变形的影响,可将整个系统近似简化为一个刚性系统。在此种情况下,凸轮廓线和系统的机械传动比决定了工作端的运动规律。如果机械传动比为常数,则工作端和凸轮4端的运动规律保持一定的比例关系。将凸轮机构作为刚性系统处理时,不涉及弹性变形,完全是一个单纯的刚体运动学问题。但是当凸轮机构的运转速度较高时,系统中从动件的惯性力剧增,构件弹性变形的影响会导致工作端运动规律偏离预定的要求,产生不容忽视的动态运动偏差,甚至会激起强烈的震动、噪声,加剧凸轮副的磨损,因此,分析高速运转的凸轮机构时,必须进行动态分析和动态设计。因此,在设计高速凸轮动力学试验台时,在考虑现存在的凸轮试验台基础之上,主要去改变试验台的组成以实现对凸轮的动力分析是设计的关键。在解决核心问题的同时,应解决1、电动机带凸轮转动时,使用同步带带传动,这样就可以保证电机转动与凸轮轴转动的同步性,既传动比固定。2、传感器的类别很多,如何选用合适的位移传感器及加速度传感器;如何安装传感器,传感器的选择与安装方位对数据的采集、传送都有影响。3、整个系统的设计、如何实现数据采集与传送。4研究方案、实施方法、可行性分析及预期研究成果41研究方案图41试验台简图
编号:201312100911081428    类型:共享资源    大小:106.00KB    格式:DOC    上传时间:2013-12-10
  
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