关 键 词：

gd518 多臂机 传动 机构 设计 毕业论文 cad 图纸 通过 答辩

资源描述：

内容简介：

购买后包含有 纸和论文 ,咨询 多臂机主传动机构设计 I 摘要 目前市面上大多数喷水织机都是从国外引进，而我国对于喷水织机的需求量又是逐年提高，因此如何自主开发运行稳定，质量上乘的喷水织机成了新的课题。 本课题主要是基于新昌鹤 群机械有限公司开发 要方式是利用日本引进的 计制造 用三维建模仿真来确定方案可行性。通过 对于原凸轮进行仿真，得到所需的数据以及工作曲线，再利用 再 通过 对于反求结果进行仿真和对于原数据的对比，从而实现提高凸轮精度，改善 凸轮质量，进而提升多臂机的转速、寿命以及运行稳定性。 本文主要分为以下几个方面来研究：（ 1）对于整机进行测绘，结合已有数据进行建模。（ 2）对于难以仅仅通过测绘得到的凸轮进行反求计算，以获得可用的凸轮数据。（ 3）所得结果利用三维运动仿真来确定方案的可行性。（ 4）对于加工工序进行简单的分析，利用 进行数控加工仿真，生产加工代码。 关键词 :共轭凸轮机构； ；反求；仿真 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 on of in is by so to of a is is to of to to AM in to of AM of is to (1) of (2) is by to in to AM (3) by to (4) to on nc AM ; 买后包含有 纸和论文 ,咨询 多臂机主传动机构设计 买后包含有 纸和论文 ,咨询 录 摘 要 1 章 绪 论 . 1 题的意义及研究背景 . 我国纺织机械的发展现状 . 我国纺织机械与国际先进水平的比较 .国多臂机的发展方向 . 我国多臂机发展的现状 . 我国新型多臂机的发展途径和方法 .题研究的主要内容 . 机的三维图与仿真 . 对于凸轮的优化与研究 .章小结 . 2 章 三维图及二维工程图的制作 . 8 模软件简介 . 的简介 . 简介 .多臂机介绍 .模难点分析与解决方案 . 原始数据的获得 . 数据的修正 .于凸轮的建模 .章小结 . 3 章 凸轮的轮廓线 与运动分析 . 14 种常见的凸轮运动规律 . 正弦加速度运动规律 . 余弦加速度运动规律 . 多项式运动规律 .凸轮的拟合 . 凸轮的纯数据拟合 . 凸轮的运动仿真 .凸轮的运动曲线拟合 .介 . 利用 合曲线 .凸轮的运动仿真 . 凸轮轮廓线的计算 . 凸轮轮廓线的偏差矫正 . 新凸轮的运动仿真 .买后包含有 纸和论文 ,咨询 多臂机主传动机构设计 V 凸轮的设计 . 26 凸轮设计的必要性 . 26 凸轮的计算方式 . 26 凸轮的共轭性 . 27 章小结 . 28 第 4章 凸轮的制造工艺分析及数控仿真 . 29 轮加工现状分析及存在的问题 . 29 轮加工现 状分析 . 29 轮加工存在问题分析 . 30 轮加工工艺分析 . 33 轮加工要求 . 33 轮轮廓工艺路线 . 33 具的设计 . 33 加工切削参数的选择 . 33 模拟加工过程 . 34 章小结 . 36 第 5章 结论 . 37 参考文献 . 39 致 谢 . 42 附录一：主凸轮计算数据（部分） . 43 附录二： . 61 附录三：凸轮数控加工代码 . 63 附录四：整机爆炸图 . 71 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 多臂机主传动机构设计 1 第 1 章 绪 论 题的意义及研究背景 纺织行业是社会经济发展的重要支柱，而中国作为一个纺织业发展的大 国更是如此。改革开放之后，国外的一些纺织企业进入中国市场，给纺织行业的发展带来了活力。国内纺织企业从最初的单纯引进国外机型，已经发展到吸收、改造和自主开发，取得了长足的进步，但与国外的先进织机相比还是有很大的差距 【 1】 。因此，加强技术的改进与创新，增进先进的设计技术和先进的制造技术的研究和应用已经到了很紧迫的地步 【 2】 。国内纺织行业织造厂引进国外织机很多，由于引进织机价格昂贵，在一定程度上制约了该行业的发展。早期进口的大部分设备己经陈旧，存在着生产率低、故障率高等缺陷，因此对织机的改造势在必行 【 3】 ，将原有 的织机进行改造，通过自主研发的形式改进织机，无论从经济上还是科研上都是一条可行之路。 国纺织机械 的发展现状 中国的纺织机械行业在最近这些年发展最为迅速。目前中国已拥有全球约55%的纺织机，另外纺纱机的占有率也达到了 23%。随着全球经济一体化的不断加快，我国纺织机械工业面临着更大的机遇，同时也是更严峻的挑战。只有不断发展自身优势，积极进取，开拓创新，才能确保在竞争中不断占领更多的市场，提升企业在国内甚至是国际上的竞争力 【 4】 。 多臂机作为现代纺织机械中常用的设备已经经过了 100 多年的发展。目前多臂机的技术已经十分成熟，几乎能与任何织机配套使用。如何有效提高多臂机的生产效率，是当前最需解决的问题。 【 4】【 5】【 6】【 7】 中国的纺织机械企业对于国内市场的了解普遍大于国际市场，因为对于国内市场，企业不仅可以更直接的满足国内市场的需求，而且可以提供更为完善的售后服务。而国外企业虽然有更先进的技术，和专业上的优势，但是对于中国市场，国内企业还是占据了大部分的份额。 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 从中国入世以后，国内纺织企业抓住了这次难得的机遇，大力发展，开拓创新，取得了前所未有的进步。 2000 年中国纺织机械出口突破 2 亿美元大关，仅用 了短短三年的时间 【 8】 ，这就实现了翻一翻。而来自海关总署的统计数据显示， 2011 年 1国纺织机械进出口总额累计为 美元，目前中国纺织机的市场容量大约为 80 亿美元左右，已经占到全球的 30%，预计未来中国的纺织机销售额还将继续增长，前景一片大好 【 9】 。 就国内的纺织产业而言，从其开始到现在经历了从无到有的过程，在这一过程中起到关键作用的就是储纬器等相关器械产品。为了使其具备更为强劲的市场竞争力，多年来在高新技术的推动下更多的科 技元素开始融入相关产品中，带来了生产力的进一步提升 【 10】 。 简单来看，当前相关产品机械的状况日渐呈现以下几个趋势特点：第一，在经济体制上发生了较大的变化，从开始的计划经济转变为如今的市场经济，更为全面的拓展了市场的容量。第二，在产品的附加值上增加了更多的科技元素，为其增值不少。第三，日渐摆脱了过去传统产业的包袱开始朝着高新技术产业的方向靠拢，使其具有的应用领域大为拓展 【 11】【 12】 。 种种迹象表明，当前的相关技术水平已经逐渐进入了一个相对成熟的阶段，这位诸多企业带来了更为理想的市场形势。 国内外优势比较 ： 国内：汇率的优势 人民币汇率水平将由市场力量决定。我国一直努力控制着人民币升值，以确保国际贸易正常进行。国际知名的纺织企业多数都是欧盟国家，也是纺机需求的重地。目前，欧元对美元升值，而中国的人民币是定住美元政策。因此，将会抑制欧盟纺织机械企业进入中国，而这中国纺织机械出口的好机会。根据国内外经济金融形势和中国国际收支状况，中国人民银行决定进一步推进人民币汇率形成机制改革，增强人民币汇率弹性。 国内：适应国情的优势 中国很多纺织企业投资了国外设备，但却带来了一系列问题：由于人才等匮乏，国内纺企无法在短期内适应这样的新设备，这不仅发挥不出国外设备优势，购买后包含有 纸和论文 ,咨询 多臂机主传动机构设计 3 而且造成巨大的浪费。因此，国内设备更适合纺织企业人员素质相对比较低的现实，更能结合我国的实际情况。其次是国外企业售后服务，尤其是零配件的供应，还有维修问题困扰。 国内：在某些工序上的优势 国内企业在无梭织机、气流纺的设备有明显的劣势，这些设备所生产的产品的市场也非常有限。因此，这些设备销量也非常有限。国内企业的优势产品如果得到更好的发挥，也会获得很大的市场。例如中国纺织机械的优势在纺织中的前纺工序。国内某纺机企业就是利用了这样的 优势生产出市场上性价比最好的产品，成功拿到了大定单。 国外：生产效率高 一些定位较高的纺织企业仍钟情于进口设备。那是因为国外设备一般都工艺流程短，自动化、信息化程度高，因此，在一些工序中产量大，生产周期短。同时，由于生产效率高，可以减少设备的数量，减少厂房的占用。因此，从效率的角度看国外设备比较适合对交货比较紧、工厂位置地价比较高的纺织企业。 国外：专业化的经营 国外纺织机械企业多数都只专注于某个工序，并且在这个领域做成世界名牌。例如，舒美特公司的优势就是剑杆织机，青泽公司则 更专注于细纱工序。而国内企业大都搞多元化经营，导致没有自己的优势、特色。企业要先做精、后做强、有机会再做大，这才是正确的发展道路。 国外：设备的不可替代性 对于很多纺织企业来说，一些关键的设备，关键的部件国内根本就不能生产，即能使生产也没有经济价值。国外纺织机械有技术含量高，外形轻巧、操作简单等优势，特别是在一些高端领域，国外设备具有绝对的优势。尤其在五梭织机、气流纺、精密纺等工序的优势更加明显，处于垄断地位。国内企业要本着借鉴与学习的态度，不断提高设备的质量、性能和人性化设计 【 13】【 16】【 19】 。 国多臂机的发展方向 国多臂机发展的现状 1980 年前国产 100 多万台有梭织机多臂均是 1511M ， 1515 类老多臂，受力不合理，无法织制高档产品；丝织行业的 毛织行业的 纸和论文 ,咨询 动式全开梭口多臂其水平仅仅是 4O 50 年代水平 【 21】【 22】 。 可喜的是通过“七五”、“八五”近十年的努力由中纺机、成阳纺机、常熟纺机等研制的 相当于 200型积极式多臂 )， 12、 极式 多臂 (相当于 2200 系列 )， 当于 100型 )， 当于 550 系列 )。虽然走 过了一段曲折的路，但相对于老式 1 511M 、1515 类毕竟档次上是提高了一大步。尤其在逐步淘汰老式有梭织机的进程中，这些较新型的多臂已从“提高”阶段 (相对于老式多臂的“提高” )逐 步走向普及的初级阶段 【 24】 . 可以这样说在高档织机未占领国内市场以前，也就是说在国内纺织厂织机设备如以中档作为向织机无梭化过渡的第一阶段为主基调的话，那么 100型及 2200型多臂将会出现一个需 求高峰。但是要注意的是需求的高峰应该是稳步 上升的过程，如果增长太快，必然回落也快。 国新型多臂机的发展途径和方法 无论是对 1 2 或是对 2000 型回转多臂的开发，首先要从观念上进行变革。因为企业生产销售的市场不能仅局限于国内，而应该先国内，后国外，最后国内国外同时开展攻势，这就要使多臂生产手段现代化 【 26】 。 根据回转多臂由箱体、调频齿轮、导键臂、偏心回转薄壁冲压件，大型薄壁形滚珠轴承，等零件组成的特点，多臂制造厂必须加强下列技术改造和管理，以充分保证多臂产品功能的可靠性： 1、高 强度薄壁箱体类铸件的铸造配方，孔系加工。 2、螺旋伞齿轮的加工及热处理。 3、凸轮 (包括凹型及凸型 )精加工，热处理。 4、对主关键实现自动测量，自选补偿分级分组并在精加工工序宴现 100 的检测。 5、回转多臂每单元偏心提综元件冲压件多工位高速精冲工艺 6、大直径特殊滚动轴承的制造手段。 7、回转多臂 (含 2232、 2212 多臂 )专用推拉连杆的冲、挤压工艺。 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 多臂机主传动机构设计 5 8、以计算机、数控机床，成组技术三者为基础向多臂制造柔性化的发展。 9、加强多臂空转、负荷、超负荷、动平衡、振动、噪声，泄漏试验等可靠性工作的研究。 10、加强传感器在数控机床中的应用，控制刀具的自动补偿，保证重复件，结合件尺寸一致性，提高零件互换性。 11、工程塑料配方、模具制造技术，塑料成形设备，工具，检测设备改造。【 28】【 29】 题研究的主要内容 本论文主要有两方面的研究，一是 机的三维图及装配仿真；二是对于凸轮的 再 计算以及优化 机的三维图与仿真 本阶段的任务主要有两点：一是通过现有的二维图数据，配合现场原机的测量进行三维建模；二是将所有部件出图完毕后进行三维总装和仿真动画，使其在理论上完成可行性。 本阶段的主要步骤 对于所有的二维图进行统筹的规划，对于以可用于加工的二维图进行直接处理；对于缺少一些必要数据的二维图，通过计算或者实际测量取得理论值，再根据真实设计需要进行数值上的修正；对于没有二维图的某些部件，通过实际测量原机，以获得可靠的数据，从而进行二维出图和三维出图。 在已完成所有二维图的基础上，利用 进行三维建模，然后再根据所得到的的三维模型和原机进行三维总装，观测是否符合原机的装配。 在原有总装图的基础上，进行三维仿真，观测是否具有干涉，确定所得图在理论上的可行性。 于凸轮的优化与研究 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 阶段的研究主 要有二点：一是根据从动件的运动规律，通过反求的方式来活的原凸轮轮廓曲线的理论值，得到精准的凸轮廓线，这样可以从最大限度上解决因为仅仅通过测量而导致旧凸轮的制造误差、磨损误差、测绘误差、新凸轮的制造误差带来的系列问题 【 31】 ；二是借助数控机床编程的软件 最大的可能减小与原凸轮设计上的差距，通过平衡、校正、样机测试继续升级凸轮的性能，实现产品互换要求。 【 32】 本阶段的主要步骤 ： 对共轭凸轮进行动态分析。建立动力学模型；通过模型简化处理方法，建立单自由 度的动力学模型；建立相应的动力学模型运动方程式；利用计算机软件进行实际动力学参数计算，绘制相应的曲线，得出大量仿真数据，为共轭凸轮设计提供理论支持。 对引纬机构共轭凸轮的轮廓曲线进行反求。根据纺织工艺，结合运动规律，利用计算机编程得出理论轮廓曲线的精准坐标值；开发 制凸轮的理论轮廓曲线图形；绘制凸轮实际轮廓曲线的图形，得到主、回凸轮的精准坐标值。这一研究方法不借助现有产品的数据，只根据产品的使用要求及纺织工艺，经理论分析后得出设计参数，解决了以往凸轮设计采用实测数 据所带来的轮廓误差问题。 对凸轮进行数控加工研究。分析凸轮加工中的一些常用的方法，提出一个可行的方案来进行加工；利用近似双圆弧插值法，提升圆弧加工精度 【 33】 ；利用共轭凸轮进行造型、刀具模拟及实体验证的加工仿真，验证设计的合理性；通过后置处理生成 现共轭凸轮实体的数控加工。采用数控加工解决复杂曲线的加工问题，明显提高凸轮轮廓的精准度。 对加工后的凸轮进行平衡校正及样机测试。在平衡机上进行平衡及校正：对凸轮进行动特性测试；利用零件替换方法，对加工后的凸轮进行样机试验，对非正 常振动、噪声及产品质量参数进行测量 【 34】 。按照论文的设计思路，经数控加工并通过平衡校正后的凸轮，是符合机构的运行要求。 章小结 本章通过对于纺织机械在中国的发展以及与国外先进技术的比较，明确了在购买后包含有 纸和论文 ,咨询 多臂机主传动机构设计 7 国内加强纺织机械设计的迫切性和必要性，又从理论上分析了此次设计的可行性和工作步骤，明确了这次设计的要点和过程，从而可以准确有效的完成此次设计。 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 2 章 三维图及二维工程图的制作 模软件简介 的简介 1985年， 始参数化建模软件的研 究。 1988年，过 10余年的发展， 包括对大型装配体的管理、功能仿真、制造、产品数据管理等等。成最紧密的产品开发环境。【 39】 美国 司首次于 1982年开发的自动 计算机辅助 软件 软件，用于二维绘图、详细绘制、设计文档和基本三维设计 。现已经成为国际上广为流行的绘图工具。 有良好的用户界面，通过交互菜单或命令行方式便可以进行各种操作。它的多文档设计环境，让非计算机专业人员也能很快地学会使用。在不断实践的过程中更好地掌握它的各种应用和开发技巧，从而不断提高工作效率。 有广泛的适应性，它可以在各种操作系统支持的 微型计算机 和工作站上运行。 【 40】 以制止各种变化组织的织物，织物组织最大 循环纬数可达 1200纬，最大提综数 16片，间距 12准配置电动平综装置，可选配手动平综。其性能优良，运行平稳，可适应超宽幅 3600900门幅最高转速可达 600 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 多臂机主传动机构设计 9 图 2多臂机与织机装配图 图 2多臂机机构图 如上图所示（图 2图中 1 为小弧伞齿轮， 2 为大弧伞齿轮， 3 为共轭凸轮机构， 4 为摇臂， 5 为拉钩夹片， 6 为刀钩， 7 为拉钩， 8 为大刀片， 9 为提综臂连片 ， 10 为提综臂， 11 为主轴。 以上部件基本构成了 传动，其简单的工作原理为：部件 1 小弧伞齿轮做输入，带动部件 2 大弧伞齿轮，进而带动部件 11 主轴的旋转。接着利用主轴上的部件 3 共轭凸轮机构的旋转带动部件 4 摆臂的往返运动。通过部件 6 刀钩和部件 7 拉钩的相互作用，带动整个后续机构随摇臂进行往复运动。由于部件 5拉钩夹片的作用，使得部件 8 大刀片可以视为与前面部件为一个整体，最后利用购买后包含有 纸和论文 ,咨询 件 9 提综臂连片带动部件 10 提综臂的运动，从而完成提综的过程。 而在图 2只涉及到一个提综臂的运动，实际的机械中，因为拉钩分为 上拉钩和下拉钩，使得相邻两个提综臂呈现出截然相反的运动方式，而正是这种排列的交替，最终完成整个多臂机主传动的完成。 模难点分析与解决方案 始数据的获得 如绪论中所述，建模的最大难点在于没有所有的完整的图纸，因此大部分建模是基于现场测绘加之理论分析的。图 2图 2多臂机实物图 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 多臂机主传动机构设计 11 图 2多臂机 为了获取没有的数据，我们对于大部分零件进行了测 量，测量时主要采用日本三丰公司出产的三坐标测量仪，以此获得了大部分零件的原始数据，以此为基础获得建模时所应得到的数据。 通过实际测量，得到大部分数据以后，即可利用现有的数据配合 图获得相应的二维图纸，但由于大部分的测量数据存在测量误差亦或者是原件存在加工误差，因此很多图纸还要进行理论性的修正。如图 2零件在得到原始数据的情况下，三维建模无法完成贴合的装配，因此在不改变原来的运动规律的基础上将其数据进行适当的修正，最后获得合适的二维图如图 2买后包含有 纸和论文 ,咨询 2钩原图 经过角度上细微的修正以后在仿真中和实际生产中可以做到更好的贴合 图 2钩 设计图 于凸轮的建模 通过三坐标测量仪，以每 取一点，整个凸轮廓线共取 3600 个点，通过这些点导入 ，可以得到凸轮轮廓曲线，将导入得到以后的凸轮进行动态仿真以后发现，运动规律中加速度呈现出跳动的情况，同时观测凸轮的曲率可以明显看到有很大的波动因此为了整机运动的稳定性和使用的寿命，对于凸轮必须进 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 多臂机主传动机构设计 13 行再设计。具 体整改方案在第三章中进行论述。 章小结 本章 先对 臂机的机构进行了分析，再 通过 对 建模 过程的分析 阐述了此次设计中建模 的重点和难点。 对于大部分零件可以通过简单的方式整改，但凸轮 等部件需要进行再计算以获得新的凸轮数据，为接下来的凸轮计算创造了先提条件。购买后包含有 纸和论文 ,咨询 3 章 凸轮的轮廓线与运动分析 种常见的凸轮运动规律 正弦加速度运动规律（又称摆线运动规律， 其推程时的运动方程为 20020000,/),/2s 2/2co 2s 3 回程时的运动方程为 20020000,/),/2s 2/1/2co /13 其推程时的运动线图如图 3示。由图可见，其既无刚性冲击也无柔性冲击。 (a) (b) 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 多臂机主传动机构设计 15 (c) 图 3弦运动规律位移速度加速度示意图 余弦加速度运动规律（又称简谐运动规律， 推程时的运动方程为 200220002/)/co s (2/s co 3 回程时的运动方程为 200220002/)/co s (2/s 3 其推程时的运动线图如图 3示。由图可 见，在首末两点推杆的加速度有突变，故有柔性冲击而无刚性冲击。 (d) 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 e) (f) 图 3弦运动规律位移速度加速度示意图 推杆多项式 运动规律的一般表达式为 22110 式 (3式中， 为凸轮转角； 1,， 利用边界条件 等来确定。常用的又以下几种多项式运动规律：一次多项式运动规律，二次多项式运动规律，五次多项式运动规律。而一般在实际应用当中我们普遍使用五次多项式运动规律。 五次多项式运动规律，其表达式为 325224232245342321443322110201262/5432/3因待定系数有 6个，故可设定 6个边界条件为 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 多臂机主传动机构设计 17 在始点处 =0， s=0， v=0,a=0 在终点处 = 0， s=h， v=0,a=0 代入式 0=2=0， 0h/ 03,15h/ 04， h/ 05，故其位移方程式为 505404303 /6/15/10 式 (3式 3此运动规律既无刚性冲击也无柔性冲击。 如果工作中有多种要求，只需吧这些要求裂成相应的边界条件，并增加多项式中的方次，即可求得推杆相应的运动方程式。但当边界条件增多时，会使设计计算复杂，加工精度也难以达 到，故通常不宜采用太高次数的多项式。 【 41】 凸轮的拟合 利用三坐标测量仪得到的凸轮轮廓曲线，通过导入 生成测量得到的原凸轮如图 3图 3凸轮 三维图 但测量其曲率可以发现其曲率呈现出极大的不稳定性（见图 跳动很明显，购买后包含有 纸和论文 ,咨询 此跳动必然会影响整机运行的稳定性和寿命，因此需要重新拟合，获得新凸轮数据，以替代此凸轮。 图 3凸轮曲率分析 因为要通过原始凸轮产生新凸轮，而凸轮的运动规律和原始凸轮又不能有太大的差距，因此需先 将纯数据得到的凸轮进行动态仿真， 装配图如图 3 3凸轮装配仿真 利用两根轴建立摆臂与凸轮基圆的位置关系，在通过滚子与凸轮建立凸轮约束，即可获得组件的装配关系，利用此装配进行运动仿真获得动画（图 3再进行必要的运动分析（图 3对摆臂的位移，速度，加速度进行分析可以获得三个运动关系（图 3 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 多臂机主传动机构设计 19 图 3凸轮仿真设定参数 图 3凸轮仿真所得结果 图 3凸轮仿真位移速度加速度图示 将三幅图的数据导入 到三张图整体的图形（图 3 同时还可以购买后包含有 纸和论文 ,咨询 此得到位移的最大值最小值，速度的最大最小值等一系列的数据 图 3- 9 原凸轮位移速度加速度 示 分析三张图表我们可以发现凸轮运动的位移和速度都是基本平滑的变 化，唯独加速度的变化呈现出跳动的形态，对比之前得到的曲率的变化，我们可以明确地得出因为曲率变化的跳动性，直接导致了加速度的不确定变化，因此在设计凸轮的时候我们需要尽量的拟合原凸轮的曲线据此得到一个较为理想的加速度变化曲线，从而得到凸轮的轮廓曲线。 凸轮的 运动曲线 拟合 由美国 司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使 用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如 C、编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。 称为四大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。 以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用购买后包含有 纸和论文 ,咨询 多臂机主传动机构设计 21 于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测 、金融建模设计与分析等领域。 基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用 解算问题要比用 C， 语言完成相同的事情简捷得多，并且 吸收了像 软件的优点，使 为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对 C， C+， 支持。可以直接调用 ,用户也可以将自己编写的实用程序导入到 数库中方便自己以后调用，此外许多的 好者都编写了一些经典的程序，用户可以直接进行下载就可以 用。 合曲线 由于之前得到的点过于零散，因此需要利用 于点进行重新的拟合， 拟合的数据见附录，据此即可获得经过拟合以后更为平整曲线的点， 以获得最新的可以参数化的平滑的位移曲线，速度曲线，以及加速度曲线， 将这些曲线与原曲线进行比较（图 3我们可以看到速度与位移基本处于完全吻合的状态，而加速度也不再波动，因此根据此数据得出来的凸轮曲线可以最大程度上还原原设计凸轮。 图 3拟合凸轮位移速度加速度 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 凸轮 的运动仿真 由于已经得到了凸轮的位移及相应的角度，而且摆臂长，基圆圆心与摆臂旋转中心的距离也是已知，如图 3示。 图 3凸轮机构简图 因此可以计算出滚子在凸轮上运动的理论轮廓线，而这个轮廓线经过减去滚子半径以后即可获得凸轮轮廓线。计算过程如下 )+2 0 . 1 5+C O S ( (*L*L*2-2L+2(121 上述式子其实为余弦定理的一个变形，其中 L 是我们需要求得的滚子中心与凸轮基圆的距离， 摆臂长度， 摆臂中心与基圆中心的 距离， 为为初始位置滚子与基圆连线还有摆臂中心与基圆连线的夹角，而 则是通过拟合所得的角位移。而因为计算时起始位置的角位移为 ，因此在计算角度时，我们在后面增加了一个 -（ 即 。 上述计算 已经使我们得到了理论上的轮廓曲线（极径和角度一一对应）。但我们在实际的仿真以后发现存在很小的偏差，具体分析得到结果为因为滚子位置的变化使得滚子与基圆的连线和中心距之间的夹角存在一个极小的变化，正是这购买后包含有 纸和论文 ,咨询 多臂机主传动机构设计 23 个角度的 变化使得我们算出来的极径不应与原来的角度（没 一个极径）相对应，这个角度应该存在一个变化值才能完全的贴合原凸轮。具体的计算方式如下。 2)3 2 . 3 9 1 4 3 7 7 )* 1 2 ) / ( 2 2+A C O S ( ( L 2 2 显然 是我们所期望求得的产生偏差的角度，而这个偏差的角度和原角度进行相加，就得到了我们所得极径对应的正确的 角度 具体（计算数据见附录）。 首先将新凸轮和旧凸轮进行一下重叠，见图 3以发现肉眼上看，两者是基本重叠的，这就保证了新凸轮不会与设计原凸轮 有太大的不同，保证了再设计的还原性。 图 3凸轮与旧凸轮重叠比较 同时，观察凸轮的曲率变化 （图 3，可以发现曲率不再进行跳跃，而是呈现出平滑的形态，这就从最大限度上保证了 整机的运动稳定性和寿命。 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 3凸轮曲率分析 然后将新凸轮按照 所述进行装配，装配所得结果如图 3 图 3凸轮装配仿真 此装配图与原先的装配图也类似 。同 样的，将新凸轮与摆臂滚子进行凸轮约束，然后以基圆圆心为旋转中心，进行动态仿真（图 3再将此次的仿真结果进行位移，速度，加速的的确认，所得图 3 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 多臂机主传动机构设计 25 图 3凸轮仿真参数设定 图 3凸轮仿真位移速度加速度图示 从图 3，我们可以清楚的看到，这次的仿真结果，在保证了原凸轮的位移和速度的基础上，加速度 和曲率一样 不会再出现和之前一样跳跃的情况 。至此就可以基本保证了凸轮运动的稳定性。 将所得的运 动数据导出，将点导入 原先的仿真曲线进行重叠比较（图 3我们发现位移的拟合度可以达到 97%以上，这就保证了新凸轮在购买后包含有 纸和论文 ,咨询 动规律上与原凸轮的设计基本处于相同的情况。至此，从理论上新凸轮可以代替原凸轮进行装机。 图 3凸轮与旧凸轮位移对比图示 凸轮的设计 计的必要性 由于机构为凸轮组，因此，而共轭凸轮组的共轭性是机组运动稳定的基础，因此必须通过主凸轮来推算副凸轮，才能在共轭性上获得提高 。对比与之前主副凸轮的共轭性观察，我们发现，此凸轮具有一定的干涉，因此，加强了需要再设计副凸轮的要求。 由图 3以观察到，可以通过主凸轮的数据来确定副凸轮的 外轮廓 ， 这样可以最大限度的保证两个凸轮的共轭性完好。 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 多臂机主传动机构设计 27 图 3轮机构示意图 由于摆臂的长度已知，摆臂之间的角度已知，基圆中心与摆臂中心之间的距离已知，而主凸轮与滚子之间的极径是在之前所求得的，因此可通过以下的计算来求得副凸轮的外轮廓数据。 )+2 0 . 1 5+72( 3 2 . 3 9 1 4 3 7 S ( ( 9 0 . 6 8*L*L*2-2L+2121 上述式子也可以视为是余弦定理的变式，式中 摆臂中心与基圆中心的连线距离， 为计算所得的主副凸轮的滚子的夹角， 则是为主凸轮转过的角度，以此来推出副凸轮的角度以保证副凸轮和主凸轮的共轭性。所求的的 去滚子半径即为副凸轮的外轮廓线。 虽然 上述计算的副凸轮在理论上的共轭性可以达到完全，但是由于计算误差，数位省略和其他一系列原因，必然会存在 一定的误差，因此，共轭性观测一般只需将两凸轮装配在 中进行肉眼观测即可。 但为了验证数据的准确性，我们利用 进行碰撞试验，分别用两个凸轮进行约束进行两次碰撞试验，发现两个凸轮并不会产生干涉，因此可以认定共轭凸轮的共轭性良好。 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 章小结 本章 着重介绍了凸轮的计算的过程 ，其中包括两点，一是主 _浙江理工大学机械与自动控制学院本科生毕业设计（论文）质量监控表 _ 机械与自动控制学院本科生毕业设计（论文）修改意见表 、 序号 j 答辩委员会提出的修改意见（答辩成员执笔填写，不够另行附页 ) 10 姓名秦滅 学号 如今 2。 指导 教师 沈毅 1 班级 09机制（ 4) 是否 二辩 ！ 论文题目 靖處琳检 0f 填写人员签字：一 日期： 整改结论 导师签名： n m： 说明： 答辩组成员填写答辩委员会的修改意见，并签字。 表返还给导师，由导师监促学生整改，学生修改完毕后由导师逐条确认修改情 况并签名，再交给答辩组长签收，将本表和毕业设计 (论文 )资料一起交学院存档。 本科毕业设计（论文） 题 目 臂机主传动机构设计 学 院 机械与自动控制学院 专业班级 09 机制 4 班 姓 名 孟筱斌 学 号 指导教师 沈毅 系 主 任 胡明 学院院长 胡旭东 二 O 一三 年 五 月 五 日浙 江 理 工 大 学 机械与自动控制学院 毕业设计诚信声明 我谨在此保证：本人所做的毕业设计，凡引用他人的研究成果均已在参考文献或注释中列出。设计说明书与图纸均由本人独立完成，没有抄袭、剽窃他人已经发表或未发表的研究成果行为。如出现以上违反知识产权的情况，本人愿意承担相应的责任。 声明人（签名）： 年 月 日 附件九：浙江理工大学毕业设计（论文）成绩评定表 毕业设计（论文）题目 姓名 指导教师评分 (35%) 孟筱斌 学号 评阅教师评分 (35%) 业 答辩小组评分 (30%) 机械设计制造及其自动化 合计 答辩委员会评语 : 成绩等级： 学院答辩委员会主任签 字 : 月 (学院公章） 附件七 江理工大学毕业设计（论文）指导教师评语表 指导教师评语： 该生在企业参与了产品幵发过程，主要完成了 研发工作，选题与本专业的培养目标紧密相关，具有良好的实际应用价值。 该生能够积极主动地进行毕业设计工作，甚至寒假期间也能坚持在企业工作， 完成企业工程师要求的工作，定期向导师汇报和基本按进度完毕业设计的内容。 查阅了国内外相关文献，有较大的阅读量，论述尚全面，文献综述完成质量较 好。 外文 翻译文句流畅准确，译文基本符合要求，字数达到规定要求，开题报告顺 利通过开题答辩。 主要工作有：完成了 过仿真提 i 出改进设计，针对关键的共辄凸轮机构进行了反求及改进设计，改善了机构运动学 i 及动力学性能，并完成了共辄凸轮加工代码的生成及加工仿真。 i 论文结构合理，格式规范，文句流畅，条理清楚，论述有据，设计说明基本正 i 确，图纸工作量饱满，达到了设计任务书的要求，总体完成质量较好。 综上表明作者已掌握 了较为扎实的基础理论知识和一定的专业技能，具有一定 的从事机械设计工作的能力，巳达到本科毕业设计要求，同意进行毕业答辩。 毕业设计（论文）题目 姓名 孟彼斌 学号 业 机械设计制造及其自动化 义献 综述 8 毕业设计 1 1 丁 (论文） 1 53 ：丁 /:现 (60%) 1 i 9 其他 (20%) 17 价 分数 1 87 指导教师（签章） 其他是指开题报告、外文翻译及毕业实习报告等。 2013年 5月 20日 班级 09机制（ 4) 学生姓名 孟筱斌 总进程 2012年 2月一 2013年 5月总计 20周 设计（论文）题目 日期 指导内容 存在问题 指导教师、学生签字 叫 ,If 叫繊 俄 r/ 夢鄉 元 . 参产 侧 1、 咖 t. . 、 糾：？ _細 冬 0卿抓 . 、 鄉 ,_爾 彻 如沟谓 (丨m I. 胸 ， 外 足 . I. 衫辦 # m% 附件四：浙江理工大学本科毕业设计（论文）指导记录卡 附件七 江理工大学毕业设计（论文）答辩小组评语表 毕业设计（论文）题目 答辩小组评语： 孟筱斌题为 “的毕业设计选题合理，具有一定的 研究意义和应用价值，符合本专业的培养目标。 ； 论文研究方案较合理，结构较完整，论述基本符合逻辑，文字通顺，仿真分析正 确。作者阅读了国内外一定量的相关文献，文献综述符合要求，质 量一般。外文资料 翻译较准确，符合标准要求。论文格式基本符合规范化要求。答辩中较为正确地回答 了答辩小组提出的问题，表明作者能够掌握和运用有关基本理论，表述概念较正确。 答辩小组一致同意通过孟彼斌本科毕业设计答辩。 姓名 孟筱斌 学 号 叫 和 专业 机械设计制造及其自动化 毕业设计 (论文） (40%) 答辩情况 (60%) 合计 分数 答辩小组组长（签章） K 阵 附件十：浙江理工大学毕业设计（论文）答辩记录表 14 多臂机主传动机构设计 I 摘要 目前市面上大多数喷水织机都是从国外引进，而我国对于喷水织机的需求量又是逐年提高，因此如何自主开发运行稳定，质量上乘的喷水织机成了新的课题。 本课题主要是基于新昌鹤 群机械有限公司开发 要方式是利用日本引进的 计制造 用三维建模仿真来确定方案可行性。通过 对于原凸轮进行仿真，得到所需的数据以及工作曲线，再利用 再 通过 对于反求结果进行仿真和对于原数据的对比，从而实现提高凸轮精度，改善 凸轮质量，进而提升多臂机的转速、寿命以及运行稳定性。 本文主要分为以下几个方面来研究：（ 1）对于整机进行测绘，结合已有数据进行建模。（ 2）对于难以仅仅通过测绘得到的凸轮进行反求计算，以获得可用的凸轮数据。（ 3）所得结果利用三维运动仿真来确定方案的可行性。（ 4）对于加工工序进行简单的分析，利用 进行数控加工仿真，生产加工代码。 关键词 :共轭凸轮机构； ；反求；仿真 on of in is by so to of a is is to of to to AM in to of AM of is to (1) of (2) is by to in to AM (3) by to (4) to on nc AM ; 多臂机主传动机构设计 录 摘 要 1章 绪 论 . 1 题的意义及研究背景 . 1 国纺织机械的发展现状 . 1 国纺织机械与国际先进水平的比较 . 2 国多臂机的发展方向 . 3 国多臂机发展的现状 . 3 国新型多臂机的发展途径和方法 . 4 题研究的主要内容 . 5 机的三维图与仿真 . 5 于凸轮的优化与研究 . 5 章小结 . 6 第 2章 三维图及二维工程图的制作 . 8 模软件简介 . 8 的简介 . 8 简介 . 8 多臂机介绍 . 8 模难点分析与解决方案 . 10 始数据的获得 . 10 据的修正 . 11 于凸轮的建模 . 12 章小结 . 13 第 3章 凸轮的轮廓线 与运动分析 . 14 种常见的凸轮运动规律 . 14 弦加速度运动规律 . 14 弦加速度运动规律 . 15 项式运动规律 . 16 凸轮的拟合 . 17 轮的纯数据拟合 . 17 轮的运动仿真 . 18 凸轮的运动曲线拟合 . 20 介 . 20 用 合曲线 . 21 凸轮的运动仿真 . 22 轮轮廓线的计算 . 22 轮轮廓线的偏差矫正 . 新凸轮的运动仿真 .凸轮的设计 . 副凸轮设计的必要性 . 副凸轮的计算方式 . 副凸轮的共轭性 .章小结 . 4 章 凸轮的制造工艺分析及数控仿真 . 29 轮加工现状分析及存在的问题 . 凸轮加工现 状分析 . 凸轮加工存在问题分析 .轮加工工艺分析 . 凸轮加工要求 . 凸轮轮廓工艺路线 . 夹具的设计 . 精加工切削参数的选择 . 模拟加工过程 .章小结 . 5 章 结论 . 37 参考文献 . 39 致 谢 . 42 附录一：主凸轮计算数据（部分） . 43 附录二： 轮仿真程序 . 61 附录三：凸轮数控加工代码 . 63 附录四：整机爆炸图 . 71 多臂机主传动机构设计 1 第 1 章 绪 论 题的意义及研究背景 纺织行业是社会经济发展的重要支柱，而中国作为一个纺织业发展的大 国更是如此。改革开放之后，国外的一些纺织企业进入中国市场，给纺织行业的发展带来了活力。国内纺织企业从最初的单纯引进国外机型，已经发展到吸收、改造和自主开发，取得了长足的进步，但与国外的先进织机相比还是有很大的差距 【 1】 。因此，加强技术的改进与创新，增进先进的设计技术和先进的制造技术的研究和应用已经到了很紧迫的地步 【 2】 。国内纺织行业织造厂引进国外织机很多，由于引进织机价格昂贵，在一定程度上制约了该行业的发展。早期进口的大部分设备己经陈旧，存在着生产率低、故障率高等缺陷，因此对织机的改造势在必行 【 3】 ，将原有 的织机进行改造，通过自主研发的形式改进织机，无论从经济上还是科研上都是一条可行之路。 国纺织机械 的发展现状 中国的纺织机械行业在最近这些年发展最为迅速。目前中国已拥有全球约55%的纺织机，另外纺纱机的占有率也达到了 23%。随着全球经济一体化的不断加快，我国纺织机械工业面临着更大的机遇，同时也是更严峻的挑战。只有不断发展自身优势，积极进取，开拓创新，才能确保在竞争中不断占领更多的市场，提升企业在国内甚至是国际上的竞争力 【 4】 。 多臂机作为现代纺织机械中常用的设备已经经过了 100 多年的发展。目前多臂机的技术已经十分成熟，几乎能与任何织机配套使用。如何有效提高多臂机的生产效率，是当前最需解决的问题。 【 4】【 5】【 6】【 7】 中国的纺织机械企业对于国内市场的了解普遍大于国际市场，因为对于国内市场，企业不仅可以更直接的满足国内市场的需求，而且可以提供更为完善的售后服务。而国外企业虽然有更先进的技术，和专业上的优势，但是对于中国市场，国内企业还是占据了大部分的份额。 自从中国入世以后，国内纺织企业抓住了这次难得的机遇，大力发展，开拓创新，取得了前所未有的进步。 2000 年中国纺织机械出口突破 2 亿美元大关，仅用 了短短三年的时间 【 8】 ，这就实现了翻一翻。而来自海关总署的统计数据显示， 2011 年 1国纺织机械进出口总额累计为 美元，目前中国纺织机的市场容量大约为 80 亿美元左右，已经占到全球的 30%，预计未来中国的纺织机销售额还将继续增长，前景一片大好 【 9】 。 就国内的纺织产业而言，从其开始到现在经历了从无到有的过程，在这一过程中起到关键作用的就是储纬器等相关器械产品。为了使其具备更为强劲的市场竞争力，多年来在高新技术的推动下更多的科 技元素开始融入相关产品中，带来了生产力的进一步提升 【 10】 。 简单来看，当前相关产品机械的状况日渐呈现以下几个趋势特点：第一，在经济体制上发生了较大的变化，从开始的计划经济转变为如今的市场经济，更为全面的拓展了市场的容量。第二，在产品的附加值上增加了更多的科技元素，为其增值不少。第三，日渐摆脱了过去传统产业的包袱开始朝着高新技术产业的方向靠拢，使其具有的应用领域大为拓展 【 11】【 12】 。 种种迹象表明，当前的相关技术水平已经逐渐进入了一个相对成熟的阶段，这位诸多企业带来了更为理想的市场形势。 国内外优势比较 ： 国内：汇率的优势 人民币汇率水平将由市场力量决定。我国一直努力控制着人民币升值，以确保国际贸易正常进行。国际知名的纺织企业多数都是欧盟国家，也是纺机需求的重地。目前，欧元对美元升值，而中国的人民币是定住美元政策。因此，将会抑制欧盟纺织机械企业进入中国，而这中国纺织机械出口的好机会。根据国内外经济金融形势和中国国际收支状况，中国人民银行决定进一步推进人民币汇率形成机制改革，增强人民币汇率弹性。 国内：适应国情的优势 中国很多纺织企业投资了国外设备，但却带来了一系列问题：由于人才等匮乏，国内纺企无法在短期内适应这样的新设备，这不仅发挥不出国外设备优势，多臂机主传动机构设计 3 而且造成巨大的浪费。因此，国内设备更适合纺织企业人员素质相对比较低的现实，更能结合我国的实际情况。其次是国外企业售后服务，尤其是零配件的供应，还有维修问题困扰。 国内：在某些工序上的优势 国内企业在无梭织机、气流纺的设备有明显的劣势，这些设备所生产的产品的市场也非常有限。因此，这些设备销量也非常有限。国内企业的优势产品如果得到更好的发挥，也会获得很大的市场。例如中国纺织机械的优势在纺织中的前纺工序。国内某纺机企业就是利用了这样的 优势生产出市场上性价比最好的产品，成功拿到了大定单。 国外：生产效率高 一些定位较高的纺织企业仍钟情于进口设备。那是因为国外设备一般都工艺流程短，自动化、信息化程度高，因此，在一些工序中产量大，生产周期短。同时，由于生产效率高，可以减少设备的数量，减少厂房的占用。因此，从效率的角度看国外设备比较适合对交货比较紧、工厂位置地价比较高的纺织企业。 国外：专业化的经营 国外纺织机械企业多数都只专注于某个工序，并且在这个领域做成世界名牌。例如，舒美特公司的优势就是剑杆织机，青泽公司则 更专注于细纱工序。而国内企业大都搞多元化经营，导致没有自己的优势、特色。企业要先做精、后做强、有机会再做大，这才是正确的发展道路。 国外：设备的不可替代性 对于很多纺织企业来说，一些关键的设备，关键的部件国内根本就不能生产，即能使生产也没有经济价值。国外纺织机械有技术含量高，外形轻巧、操作简单等优势，特别是在一些高端领域，国外设备具有绝对的优势。尤其在五梭织机、气流纺、精密纺等工序的优势更加明显，处于垄断地位。国内企业要本着借鉴与学习的态度，不断提高设备的质量、性能和人性化设计 【 13】【 16】【 19】 。 国多臂机的发展方向 国多臂机发展的现状 1980 年前国产 100 多万台有梭织机多臂均是 1511M ， 1515 类老多臂，受力不合理，无法织制高档产品；丝织行业的 毛织行业的 O 50 年代水平 【 21】【 22】 。 可喜的是通过“七五”、“八五”近十年的努力由中纺机、成阳纺机、常熟纺机等研制的 相当于 200型积极式多臂 )， 12、 极式 多臂 (相当于 2200 系列 )， 当于 100型 )， 当于 550 系列 )。虽然走 过了一段曲折的路，但相对于老式 1 511M 、1515 类毕竟档次上是提高了一大步。尤其在逐步淘汰老式有梭织机的进程中，这些较新型的多臂已从“提高”阶段 (相对于老式多臂的“提高” )逐 步走向普及的初级阶段 【 24】 . 可以这样说在高档织机未占领国内市场以前，也就是说在国内纺织厂织机设备如以中档作为向织机无梭化过渡的第一阶段为主基调的话，那么 100型及 2200型多臂将会出现一个需 求高峰。但是要注意的是需求的高峰应该是稳步 上升的过程，如果增长太快，必然回落也快。 国新型多臂机的发展途径和方法 无论是对 1 2 或是对 2000 型回转多臂的开发，首先要从观念上进行变革。因为企业生产销售的市场不能仅局限于国内，而应该先国内，后国外，最后国内国外同时开展攻势，这就要使多臂生产手段现代化 【 26】 。 根据回转多臂由箱体、调频齿轮、导键臂、偏心回转薄壁冲压件，大型薄壁形滚珠轴承，等零件组成的特点，多臂制造厂必须加强下列技术改造和管理，以充分保证多臂产品功能的可靠性： 1、高 强度薄壁箱体类铸件的铸造配方，孔系加工。 2、螺旋伞齿轮的加工及热处理。 3、凸轮 (包括凹型及凸型 )精加工，热处理。 4、对主关键实现自动测量，自选补偿分级分组并在精加工工序宴现 100 的检测。 5、回转多臂每单元偏心提综元件冲压件多工位高速精冲工艺 6、大直径特殊滚动轴承的制造手段。 7、回转多臂 (含 2232、 2212 多臂 )专用推拉连杆的冲、挤压工艺。 多臂机主传动机构设计 5 8、以计算机、数控机床，成组技术三者为基础向多臂制造柔性化的发展。 9、加强多臂空转、负荷、超负荷、动平衡、振动、噪声，泄漏试验等可靠性工作的研究。 10、加强传感器在数控机床中的应用，控制刀具的自动补偿，保证重复件，结合件尺寸一致性，提高零件互换性。 11、工程塑料配方、模具制造技术，塑料成形设备，工具，检测设备改造。【 28】【 29】 题研究的主要内容 本论文主要有两方面的研究，一是 机的三维图及装配仿真；二是对于凸轮的 再 计算以及优化 机的三维图与仿真 本阶段的任务主要有两点：一是通过现有的二维图数据，配合现场原机的测量进行三维建模；二是将所有部件出图完毕后进行三维总装和仿真动画，使其在理论上完成可行性。 本阶段的主要步骤 对于所有的二维图进行统筹的规划，对于以可用于加工的二维图进行直接处理；对于缺少一些必要数据的二维图，通过计算或者实际测量取得理论值，再根据真实设计需要进行数值上的修正；对于没有二维图的某些部件，通过实际测量原机，以获得可靠的数据，从而进行二维出图和三维出图。 在已完成所有二维图的基础上，利用 进行三维建模，然后再根据所得到的的三维模型和原机进行三维总装，观测是否符合原机的装配。 在原有总装图的基础上，进行三维仿真，观测是否具有干涉，确定所得图在理论上的可行性。 于凸轮的优化与研究 本阶段的研究主 要有二点：一是根据从动件的运动规律，通过反求的方式来活的原凸轮轮廓曲线的理论值，得到精准的凸轮廓线，这样可以从最大限度上解决因为仅仅通过测量而导致旧凸轮的制造误差、磨损误差、测绘误差、新凸轮的制造误差带来的系列问题 【 31】 ；二是借助数控机床编程的软件 最大的可能减小与原凸轮设计上的差距，通过平衡、校正、样机测试继续升级凸轮的性能，实现产品互换要求。 【 32】 本阶段的主要步骤 ： 对共轭凸轮进行动态分析。建立动力学模型；通过模型简化处理方法，建立单自由 度的动力学模型；建立相应的动力学模型运动方程式；利用计算机软件进行实际动力学参数计算，绘制相应的曲线，得出大量仿真数据，为共轭凸轮设计提供理论支持。 对引纬机构共轭凸轮的轮廓曲线进行反求。根据纺织工艺，结合运动规律，利用计算机编程得出理论轮廓曲线的精准坐标值；开发 制凸轮的理论轮廓曲线图形；绘制凸轮实际轮廓曲线的图形，得到主、回凸轮的精准坐标值。这一研究方法不借助现有产品的数据，只根据产品的使用要求及纺织工艺，经理论分析后得出设计参数，解决了以往凸轮设计采用实测数 据所带来的轮廓误差问题。 对凸轮进行数控加工研究。分析凸轮加工中的一些常用的方法，提出一个可行的方案来进行加工；利用近似双圆弧插值法，提升圆弧加工精度 【 33】 ；利用共轭凸轮进行造型、刀具模拟及实体验证的加工仿真，验证设计的合理性；通过后置处理生成 现共轭凸轮实体的数控加工。采用数控加工解决复杂曲线的加工问题，明显提高凸轮轮廓的精准度。 对加工后的凸轮进行平衡校正及样机测试。在平衡机上进行平衡及校正：对凸轮进行动特性测试；利用零件替换方法，对加工后的凸轮进行样机试验，对非正 常振动、噪声及产品质量参数进行测量 【 34】 。按照论文的设计思路，经数控加工并通过平衡校正后的凸轮，是符合机构的运行要求。 章小结 本章通过对于纺织机械在中国的发展以及与国外先进技术的比较，明确了在多臂机主传动机构设计 7 国内加强纺织机械设计的迫切性和必要性，又从理论上分析了此次设计的可行性和工作步骤，明确了这次设计的要点和过程，从而可以准确有效的完成此次设计。 第 2 章 三维图及二维工程图的制作 模软件简介 的简介 1985年， 始参数化建模软件的研 究。 1988年，过 10余年的发展， 包括对大型装配体的管理、功能仿真、制造、产品数据管理等等。成最紧密的产品开发环境。【 39】 美国 司首次于 1982年开发的自动 计算机辅助 软件 软件，用于二维绘图、详细绘制、设计文档和基本三维设计 。现已经成为国际上广为流行的绘图工具。 有良好的用户界面，通过交互菜单或命令行方式便可以进行各种操作。它的多文档设计环境，让非计算机专业人员也能很快地学会使用。在不断实践的过程中更好地掌握它的各种应用和开发技巧，从而不断提高工作效率。 有广泛的适应性，它可以在各种操作系统支持的 微型计算机 和工作站上运行。 【 40】 以制止各种变化组织的织物，织物组织最大 循环纬数可达 1200纬，最大提综数 16片，间距 12准配置电动平综装置，可选配手动平综。其性能优良，运行平稳，可适应超宽幅 3600900门幅最高转速可达 600 多臂机主传动机构设计 9 图 2多臂机与织机装配图 图 2多臂机机构图 如上图所示（图 2图中 1 为小弧伞齿轮， 2 为大弧伞齿轮， 3 为共轭凸轮机构， 4 为摇臂， 5 为拉钩夹片， 6 为刀钩， 7 为拉钩， 8 为大刀片， 9 为提综臂连片 ， 10 为提综臂， 11 为主轴。 以上部件基本构成了 传动，其简单的工作原理为：部件 1 小弧伞齿轮做输入，带动部件 2 大弧伞齿轮，进而带动部件 11 主轴的旋转。接着利用主轴上的部件 3 共轭凸轮机构的旋转带动部件 4 摆臂的往返运动。通过部件 6 刀钩和部件 7 拉钩的相互作用，带动整个后续机构随摇臂进行往复运动。由于部件 5拉钩夹片的作用，使得部件 8 大刀片可以视为与前面部件为一个整体，最后利用部件 9 提综臂连片带动部件 10 提综臂的运动，从而完成提综的过程。 而在图 2只涉及到一个提综臂的运动，实际的机械中，因为拉钩分为 上拉钩和下拉钩，使得相邻两个提综臂呈现出截然相反的运动方式，而正是这种排列的交替，最终完成整个多臂机主传动的完成。 模难点分析与解决方案 始数据的获得 如绪论中所述，建模的最大难点在于没有所有的完整的图纸，因此大部分建模是基于现场测绘加之理论分析的。图 2图 2多臂机实物图 多臂机主传动机构设计 11 图 2多臂机 为了获取没有的数据，我们对于大部分零件进行了测 量，测量时主要采用日本三丰公司出产的三坐标测量仪，以此获得了大部分零件的原始数据，以此为基础获得建模时所应得到的数据。 通过实际测量，得到大部分数据以后，即可利用现有的数据配合 图获得相应的二维图纸，但由于大部分的测量数据存在测量误差亦或者是原件存在加工误差，因此很多图纸还要进行理论性的修正。如图 2零件在得到原始数据的情况下，三维建模无法完成贴合的装配，因此在不改变原来的运动规律的基础上将其数据进行适当的修正，最后获得合适的二维图如图 2图 2钩原图 经过角度上细微的修正以后在仿真中和实际生产中可以做到更好的贴合 图 2钩 设计图 于凸轮的建模 通过三坐标测量仪，以每 取一点，整个凸轮廓线共取 3600 个点，通过这些点导入 ，可以得到凸轮轮廓曲线，将导入得到以后的凸轮进行动态仿真以后发现，运动规律中加速度呈现出跳动的情况，同时观测凸轮的曲率可以明显看到有很大的波动因此为了整机运动的稳定性和使用的寿命，对于凸轮必须进 多臂机主传动机构设计 13 行再设计。具 体整改方案在第三章中进行论述。 章小结 本章 先对 臂机的机构进行了分析，再 通过 对 建模 过程的分析 阐述了此次设计中建模 的重点和难点。 对于大部分零件可以通过简单的方式整改，但凸轮 等部件需要进行再计算以获得新的凸轮数据，为接下来的凸轮计算创造了先提条件。第 3 章 凸轮的轮廓线与运动分析 种常见的凸轮运动规律 正弦加速度运动规律（又称摆线运动规律， 其推程时的运动方程为 20020000,/),/2s 2/2co 2s 3 回程时的运动方程为 20020000,/),/2s 2/1/2co /13 其推程时的运动线图如图 3示。由图可见，其既无刚性冲击也无柔性冲击。 (a) (b) 多臂机主传动机构设计 15 (c) 图 3弦运动规律位移速度加速度示意图 余弦加速度运动规律（又称简谐运动规律， 推程时的运动方程为 200220002/)/co s (2/s co 3 回程时的运动方程为 200220002/)/co s (2/s 3 其推程时的运动线图如图 3示。由图可 见，在首末两点推杆的加速度有突变，故有柔性冲击而无刚性冲击。 (d) (e) (f) 图 3弦运动规律位移速度加速度示意图 推杆多项式 运动规律的一般表达式为 22110 式 (3式中， 为凸轮转角； 1,， 利用边界条件 等来确定。常用的又以下几种多项式运动规律：一次多项式运动规律，二次多项式运动规律，五次多项式运动规律。而一般在实际应用当中我们普遍使用五次多项式运动规律。 五次多项式运动规律，其表达式为 325224232245342321443322110201262/5432/3因待定系数有 6个，故可设定 6个边界条件为 多臂机主传动机构设计 17 在始点处 =0， s=0， v=0,a=0 在终点处 = 0， s=h， v=0,a=0 代入式 0=2=0， 0h/ 03,15h/ 04， h/ 05，故其位移方程式为 505404303 /6/15/10 式 (3式 3此运动规律既无刚性冲击也无柔性冲击。 如果工作中有多种要求，只需吧这些要求裂成相应的边界条件，并增加多项式中的方次，即可求得推杆相应的运动方程式。但当边界条件增多时，会使设计计算复杂，加工精度也难以达 到，故通常不宜采用太高次数的多项式。 【 41】 凸轮的拟合 利用三坐标测量仪得到的凸轮轮廓曲线，通过导入 生成测量得到的原凸轮如图 3图 3凸轮 三维图 但测量其曲率可以发现其曲率呈现出极大的不稳定性（见图 跳动很明显，而此跳动必然会影响整机运行的稳定性和寿命，因此需要重新拟合，获得新凸轮数据，以替代此凸轮。 图 3凸轮曲率分析 因为要通过原始凸轮产生新凸轮，而凸轮的运动规律和原始凸轮又不能有太大的差距，因此需先 将纯数据得到的凸轮进行动态仿真， 装配图如图 3 3凸轮装配仿真 利用两根轴建立摆臂与凸轮基圆的位置关系，在通过滚子与凸轮建立凸轮约束，即可获得组件的装配关系，利用此装配进行运动仿真获得动画（图 3再进行必要的运动分析（图 3对摆臂的位移，速度，加速度进行分析可以获得三个运动关系（图 3 多臂机主传动机构设计 19 图 3凸轮仿真设定参数 图 3凸轮仿真所得结果 图 3凸轮仿真位移速度加速度图示 将三幅图的数据导入 到三张图整体的图形（图 3 同时还可以因此得到位移的最大值最小值，速度的最大最小值等一系列的数据 图 3- 9 原凸轮位移速度加速度 示 分析三张图表我们可以发现凸轮运动的位移和速度都是基本平滑的变 化，唯独加速度的变化呈现出跳动的形态，对比之前得到的曲率的变化，我们可以明确地得出因为曲率变化的跳动性，直接导致了加速度的不确定变化，因此在设计凸轮的时候我们需要尽量的拟合原凸轮的曲线据此得到一个较为理想的加速度变化曲线，从而得到凸轮的轮廓曲线。 凸轮的 运动曲线 拟合 由美国 司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使 用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如 C、编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。 称为四大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。 以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用多臂机主传动机构设计 21 于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测 、金融建模设计与分析等领域。 基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用 解算问题要比用 C， 语言完成相同的事情简捷得多，并且 吸收了像 软件的优点，使 为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对 C， C+， 支持。可以直接调用 ,用户也可以将自己编写的实用程序导入到 数库中方便自己以后调用，此外许多的 好者都编写了一些经典的程序，用户可以直接进行下载就可以 用。 合曲线 由于之前得到的点过于零散，因此需要利用 于点进行重新的拟合， 拟合的数据见附录，据此即可获得经过拟合以后更为平整曲线的点， 以获得最新的可以参数化的平滑的位移曲线，速度曲线，以及加速度曲线， 将这些曲线与原曲线进行比较（图 3我们可以看到速度与位移基本处于完全吻合的状态，而加速度也不再波动，因此根据此数据得出来的凸轮曲线可以最大程度上还原原设计凸轮。 图 3拟合凸轮位移速度加速度 凸轮 的运动仿真 由于已经得到了凸轮的位移及相应的角度，而且摆臂长，基圆圆心与摆臂旋转中心的距离也是已知，如图 3示。 图 3凸轮机构简图 因此可以计算出滚子在凸轮上运动的理论轮廓线，而这个轮廓线经过减去滚子半径以后即可获得凸轮轮廓线。计算过程如下 )+2 0 . 1 5+C O S ( (*L*L*2-2L+2(121 上述式子其实为余弦定理的一个变形，其中 L 是我们需要求得的