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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GD518型多臂机展开的，主要方式是利用日本引进的GD50型多臂机进行再设计和改造，设计制造GD518型多臂机。利用三维建模仿真来确定方案可行性。通过Pro/E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MATLAB对于凸轮进行反求，再通过Pro/E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Pro/E进行数控加工仿真，生产加工代码。
关键词:共轭凸轮机构；MATLAB；Pro/E；反求；仿真
ABSTRACT
Currently on the market most of the water jet loom are introduced from abroad, the demand for water jet loom in the our country is improving year by year, so how to independent development stable running, good quality of the water jet loom has become a new topic.
This topic is mainly based on Xinchang Hequn machinery co., LTD enjoys developing GD518 type dobby, main way is to use Japan imported GD50 dobby design and renovation, design and manufacture of dobby GD518 type. Using three-dimensional modeling simulation to determine project feasibility. Through the Pro/E simulation for the CAM, to get the required data and the working curve, using the MATLAB for CAM reverse, in through the Pro/E for reverse result the simulation and comparison for the original data, to improve precision of the CAM and improve the quality of CAM, thus improve the speed, the life of dobby and running stability.
This paper is mainly divided into the following several aspects to study: (1) for the whole machine of surveying and mapping, combined with the existing data modeling. (2) is obtained by surveying and mapping for difficult to just reverse calculation of CAM, in order to obtain the available CAM data. (3) the results obtained by using three dimensional motion simulation to determine project feasibility. (4) for processing procedure to carry on the simple analysis, using Pro/E nc machining simulation, the production and processing code.
Keywords: Conjugate CAM mechanism; MATLAB; Pro/E; Reverse; The simulation
目录
摘 要
Abstract
第1章 绪 论 1
1.1 选题的意义及研究背景 1
1.1.1我国纺织机械的发展现状 1
1.1.2我国纺织机械与国际先进水平的比较 2
1.2 我国多臂机的发展方向 3
1.2.1我国多臂机发展的现状 3
1.2.2我国新型多臂机的发展途径和方法 4
1.3 课题研究的主要内容 5
1.3.1 GD518整机的三维图与仿真 5
1.3.2 对于凸轮的优化与研究 5
1.4 本章小结 6
第2章 三维图及二维工程图的制作 8
2.1 建模软件简介 8
2.1.1 Pro/E的简介 8
2.1.2 AutoCAD的简介 8
2.2 GD518型多臂机介绍 8
2.3 建模难点分析与解决方案 10
2.3.1 原始数据的获得 10
2.3.2数据的修正 11
2.4 关于凸轮的建模 12
2.5 本章小结 13
第3章 凸轮的轮廓线与运动分析 14
3.1 几种常见的凸轮运动规律 14
3.1.1正弦加速度运动规律 14
3.1.2余弦加速度运动规律 15
3.1.3多项式运动规律 16
3.2 原凸轮的拟合 17
3.2.1凸轮的纯数据拟合 17
3.2.2凸轮的运动仿真 18
3.3 新凸轮的运动曲线拟合 20
3.3.1MATLAB简介 20
3.3.2利用MATLAB拟合曲线 21
3.4 新凸轮的运动仿真 22
3.4.1凸轮轮廓线的计算 22
3.4.2凸轮轮廓线的偏差矫正 22
3.4.3新凸轮的运动仿真 23
3.5 副凸轮的设计 26
3.5.1副凸轮设计的必要性 26
3.5.2副凸轮的计算方式 26
3.5.3副凸轮的共轭性 27
3.6 本章小结 28
第4章 凸轮的制造工艺分析及数控仿真 29
4.1 凸轮加工现状分析及存在的问题 29
4.1.1凸轮加工现状分析 29
4.1.2凸轮加工存在问题分析 30
4.2 凸轮加工工艺分析 33
4.2.1凸轮加工要求 33
4.2.2凸轮轮廓工艺路线 33
4.2.3夹具的设计 33
4.2.4精加工切削参数的选择 33
4.3 Pro/E模拟加工过程 34
4.4本章小结 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：MATLAB凸轮仿真程序 61
附录三：凸轮数控加工代码 63
附录四：整机爆炸图 71
第1章 绪 论
1.1 选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。
1.1.1我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1-12月，我国纺织机械进出口总额累计为76.10亿美元，同比增长25.6%，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】。
1.1.2我国纺织机械与国际先进水平的比较
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，
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
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