凸轮开口装置的数字化设计与动力学研究

作     者：张双琳 

作者单位：陕西科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：葛正浩

授予年度：2016年

学科分类：0821[工学-纺织科学与工程] 08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 082101[工学-纺织工程] 

主      题：凸轮开口机构 反求设计 动力学分析 精度分析 谐波运动规律 

摘      要：本文通过动力学和精度分析的方法对共轭凸轮开口机构做了研究,同时对共轭凸轮的反求提出了新的方法,并对谐波运动规律的算法做了优化,且将此运动规律运用在了织机的凸轮设计中。本文主要工作有以下几项内容：(1)共轭凸轮的反求与凸轮开口装置数字化样机的建立。本文介绍了一种共轭凸轮反求的方法,根据测绘出凸轮廓面数据,通过Pro/E建立共轭凸轮机构的三维模并进行运动学仿真分析,得到反求前从动件的运动学曲线。将其无量纲化后得到特征参数,并采用有控制条件的多项式运动规律重新设计凸轮。在Pro/E中对两者的运动学曲线进行比较,通过仿真和试制表明这种反求方法可以有效地提高凸轮开口装置的动态性能,现已大批量生产应用。根据凸轮开口装置的二维图纸,利用Pro/E建立了开口装置的数字化模型,为后续的研究打好基础。(2)对单自由度共轭凸轮开口机构进行了动力学分析。先对开口机构进行了运动学分析,在此基础上对其进行了静态动力学求解,建立了拉格朗日动力学方程。利用动力学仿真软件ADAMS对其进行动力学仿真分析,其结果表明验证了凸轮反求的成功性。(3)从微分法和概率论出发,对凸轮开口机构进行了精度分析。建立了凸轮开口机构的误差模型,对摆臂的输出误差进行了分析,并提出了控制的方法。通过分析得到了初始角、输入角和各杆长误差对摆臂输出的影响关系,同时也指出输入角和初始角是影响机构误差的最大因素。此结论可直接应用于实际生产中,并对此机构的优化设计指明了方向。(4)对谐波运动规律的算法进行了优化。通过对谐波运动规律设计凸轮时停留误差的大小与最大加速度之间的关系的研究,表明增大停留误差可有效地降低最大加速度。提出了一种通过增加停留误差来降低最大加速度的方法,并给出了对比证明。最后将谐波运动规律运用在织机的凸轮设计中,通过和其他运动规律设计的凸轮做比较,发现运用谐波运动规律设计的凸轮在最大速度和加速度上有了很明显的降低。