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（優秀畢業全套設計）GD518多臂機主傳動機構設計

圖型多臂機實物圖圖型多臂機為了獲取沒有的數據，我們對于大部分零件進行了測量，測量時主要采用日本三豐公司出產的三坐標測量儀，以此獲得了大部分零件的原始數據，以此為基礎獲得建模時所應得到的數據。數據的修正通過實際測量，得到大部分數據以后，即可利用現有的數據配合制圖獲得相應的二維圖紙，但由于大部分的測量數據存在測量誤差亦或者是原件存在加工誤差，因此很多圖紙還要進行理論性的修正。如圖，此零件在得到原始數據的情況下，三維建模無法完成貼合的裝配，因此在不改變原來的運動規律的基礎上將其數據進行適當的修正，最后獲得合適的二維圖如圖。圖拉鉤原圖經過角度上細微的修正以后在仿真中和實際生產中可以做到更好的貼合圖拉鉤設計圖.關于凸輪的建模通過三坐標測量儀，以每.度取點，整個凸輪廓線共取個點，通過這些點導入，可以得到凸輪輪廓曲線，將導入得到以后的凸輪進行動態仿真以后發現，運動規律中加速度呈現出跳動的情況，同時觀測凸輪的曲率可以明顯看到有很大的波動因此為了整機運動的穩定性和使用的壽命，對于凸輪必須進行再設計。具體整改方案在第三章中進行論述。.本章小結本章先對多臂機的機構進行了分析，再通過對建模過程的分析闡述了此次設計中建模的重點和難點。對于大部分零件可以通過簡單的方式整改，但凸輪等部件需要進行再計算以獲得新的凸輪數據，為接下來的凸輪計算創造了先提條件。第章凸輪的輪廓線與運動分析.幾種常見的凸輪運動規律正弦加速度運動規律正弦加速度運動規律又稱擺線運動規律其推程時的運動方程為式回程時的運動方程為式其推程時的運動線圖如圖所示。由圖可見，其既無剛性沖擊也無柔性沖擊。圖正弦運動規律位移速度加速度示意圖余弦加速度運動規律余弦加速度運動規律又稱簡諧運動規律，其推程時的運動方程為式回程時的運動方程為式其推程時的運動線圖如圖所示。由圖可見，在首末兩點推桿的加速度有突變，故有柔性沖擊而無剛性沖擊。圖正弦運動規律位移速度加速度示意圖多項式運動規律推桿多項式運動規律的般表達式為式式中，為凸輪轉角為推桿位移,???，為待定系數，可利用邊界條件等來確定。常用的又以下幾種多項式運動規律次多項式運動規律，二次多項式運動規律，???五次多項式運動規律。而般在實際應用當中我們普遍使用五次多項式運動規律。五次多項式運動規律，其表達式為式因待定系數有個，故可設定個邊界條件為在始點處,在終點處,代入式可解的故其位移方程式為式式稱為五次多項式或多項式，。此運動規律既無剛性沖擊也無柔性沖擊。如果工作中有多種要求，只需吧這些要求裂成相應的邊界條件，并增加多項式中的方次，即可求得推桿相應的運動方程式。但當邊界條件增多時，會使設計計算復雜加工精度也難以達到，故通常不宜采用太高次數的多項式。.原凸輪的擬合凸輪的純數據擬合利用三坐標測量儀得到的凸輪輪廓曲線，通過導入生成測量得到的原凸輪如圖所示圖原凸輪三維圖但測量其曲率可以發現其曲率呈現出極大的不穩定性見圖.，跳動很明顯，而此跳動必然會影響整機運行的穩定性和壽命，因此需要重新擬合，獲得新凸輪數據，以替代此凸輪。圖原凸輪曲率分析凸輪的運動仿真因為要通過原始凸輪產生新凸輪，而凸輪的運動規律和原始凸輪又不能有太大的差距，因此需先將純數據得到的凸輪進行動態仿真，裝配圖如圖圖原凸輪裝配仿真利用兩根軸建立擺臂與凸輪基圓的位置關系，在通過滾子與凸輪建立凸輪約束，即可獲得組件的裝配關系，利用此裝配進行運動仿真獲得動畫圖，再進行必要的運動分析圖，對擺臂的位移，速度，加速度進行分析可以獲得三個運動關系圖圖原凸輪仿真設定參數圖原凸輪仿真所得結果圖原凸輪仿真位移速度加速度圖示將三幅圖的數據導入，得到三張圖整體的圖形圖。同時還可以因此得到位移的最大值最小值，速度的最大最小值等系列的數據圖原凸輪位移速度加速度圖示分析三張圖表我們可以發現凸輪運動的位移和速度都是基本平滑的變化，唯獨加速度的變化呈現出跳動的形態，對比之前得到的曲率的變化，我們可以明確地得出因為曲率變化的跳動性，直接導致了加速度的不確定變化，因此在設計凸輪的時候我們需要盡量的擬合原凸輪的曲線據此得到個較為理想的加速度變化曲線，從而得到凸輪的輪廓曲線。.新凸輪的運動曲線擬合簡介是由美國公司發布的主要面對科學計算可視化以及交互式程序設計的高科技計算環境。它將數值分析矩陣計算科學數據可視化以及非線性動態系統的建模和仿真等諸多強大功能集成在個易于使用的視窗環境中，為科學研究工程設計以及必須進行有效數值計算的眾多科學領域提供了種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統非交互式程序設計語言如的編輯模式，代表了當今國際科學計算軟件的先進水平。和并稱為四大數學軟件。它在數學類科技應用軟件中在數值計算方面首屈指?？梢赃M行矩陣運算繪制函數和數據實現算法創建用戶界面連接其他編程語言的程序等，主要應用于工程計算控制設計信號處理與通訊圖像處理信號檢測金融建模設計與分析等領域。的基本數據單位是矩陣，它的指令表達式與數學工程中常用的形式十分相似，故用來解算問題要比用，等語言完成相同的事情簡捷得多，并且也吸收了像等軟件的優點，使成為個強大的數學軟件。在新的版本中也加入了對，的支持?？梢灾苯诱{用,用戶也可以將自己編寫的實用程序導入到函數庫中方便自己以后調用，此外許多的愛好者都編寫了些經典的程序，用戶可以直接進行下載就可以用。利用擬合曲線由于之前得到的點過于零散，因此需要利用對于點進行重新的擬合，擬合的數據見附錄，據此即可獲得經過擬合以后更為平整曲線的點，以獲得最新的可以參數化的平滑的位移曲線，速度曲線，以及加速度曲線，將這些曲線與原曲線進行比較圖，我們可以看到速度與位移基本處于完全吻合的狀態，而加速度也不再波動，因此根據此數據得出來的凸輪曲線可以最大程度上還原原設計凸輪。圖新擬合凸輪位移速度加速度.新凸輪的運動仿真凸輪輪廓線的計算由于已經得到了凸輪的位移及相應的角度，而且擺臂長，基圓圓心與擺臂旋轉中心的距離也是已知，如圖所示。圖主凸輪機構簡圖因此可以計算出滾子在凸輪上運動的理論輪廓線，而這個輪廓線經過減去滾子半徑以后即可獲得凸輪輪廓線。計算過程如下上述式子其實為余弦定理的個變形，其中是我們需要求得的滾子中心與凸輪基圓的距離，為擺臂長度，為擺臂中心與基圓中心的距離，為為初始位置滾子與基圓連線還有擺臂中心與基圓連線的夾角，而則是通過擬合所得的角位移。而因為計算時起始位置的角位移為.度，因此在計算角度時，我們在后面增加了個.，即.。凸輪輪廓線的偏差矯正上述計算已經使我們得到了理論上的輪廓曲線極徑和角度對應。但我們在實際的仿真以后發現存在很小的偏差，具體分析得到結果為因為滾子位置的變化使得滾子與基圓的連線和中心距之間的夾角存在個極小的變化，正是這個角度的變化使得我們算出來的極徑不應與原來的角度沒.度個極徑相對應，這個角度應該存在個變化值才能完全的貼合原凸輪。具體的計算方式如下。顯然是我們所期望求得的產生偏差的角度，而這個偏差的角度和原角度進行相加，就得到了我們所得極徑對應的正確的角度具體計算數據見附錄。新凸輪的運動仿真首先將新凸輪和舊凸輪進行下重疊，見圖，可以發現肉眼上看，兩者是基本重疊的，這就保證了新凸輪不會與設計原凸輪有太大的不同，保證了再設計的還原性。圖新凸輪與舊凸輪重疊比較同時，觀察凸輪的曲率變化圖，可以發現曲率不再進行跳躍，而是呈現出平滑的形態，這就從最大限度上保證了整機的運動穩定性和壽命。圖新凸輪曲率分析然后將新凸輪按照中所述進行裝配，裝配所得結果如圖。圖新凸輪裝配仿真此裝配圖與原先的裝配圖也類似。同樣的，將新凸輪與擺臂滾子進行凸輪約束，然后以基圓圓心為旋轉中心，進行動態仿真圖，再將此次的仿真結果進行位移，速度，加速的的確認，所得圖。圖新凸輪仿真參數設定圖新凸輪仿真位移速度加速度圖示從圖中，我們可以清楚的看到，這次的仿真結果，在保證了原凸輪的位移和速度的基礎上，加速度和曲率樣不會再出現和之前樣跳躍的情況。至此就可以基本保證了凸輪運動的穩定性。將所得的運動數據導出，將點導入，與原先的仿真曲線進行重疊比較圖，我們發現位移的擬合度可以達到以上，這就保證了新凸輪在運動規律上與原凸輪的設計基本處于相同的情況。至此，從理論上新凸輪可以代替原凸輪進行裝機。圖新凸輪與舊凸輪位移對比圖示.副凸輪的設計副凸輪設計的必要性由于機構為凸輪組，因此，而共軛凸輪組的共軛性是機組運動穩定的基礎，因此必須通過主凸輪來推算副凸輪，才能在共軛性上獲得提高。對比與之前主副凸輪的共軛性觀察，我們發現，此凸輪具有定的干涉，因此，加強了需要再設計副凸輪的要求。副凸輪的計算方式由圖可以觀察到，可以通過主凸輪的數據來確定副凸輪的外輪廓，這樣可以最大限度的保證兩個凸輪的共軛性完好。圖凸輪機構示意圖由于擺臂的長度已知，擺臂之間的角度已知，基圓中心與擺臂中心之間的距離已知，而主凸輪與滾子之間的極徑是在之前所求得的，因此可通過以下的計算來求得副凸輪的外輪廓數據。上述式子也可以視為是余弦定理的變式，式中為擺臂中心與基圓中心的連線距離，為擺臂的長度，.度為計算所得的主副凸輪的滾子的夾角，而則是為主凸輪轉過的角度，以此來推出副凸輪的角度以保證副凸輪和主凸輪的共軛性。所求的的即為滾子在副凸輪上的運動軌跡，減去滾子半徑即為副凸輪的外輪廓線。副凸輪的共軛性雖然上述計算的副凸輪在理論上的共軛性可以達到完全，但是由于計算誤差，數位省略和其他系列原因，必然會存在定的誤差，因此，共軛性觀測般只需將兩凸輪裝配在中進行肉眼觀測即可。但為了驗證數據的準確性，我們利用進行碰撞試驗，分別用兩個凸輪進行約束進行兩次碰撞試驗，發現兩個凸輪并不會產生干涉，因此可以認定共軛凸輪的共軛性良好。.本章小結本章著重介紹了凸輪的計算的過程，其中包括兩點，是主凸輪的設計，二是副凸輪的設計。主凸輪主要是利用現有的測量數據帶入獲得大致曲線，通過擬合獲得比較平穩的數據，計算求得凸輪廓線。再通過仿真來驗證所求得凸輪與原凸輪的差距，以此確定新設計的凸輪是否符合設計要求。副凸輪主要通過主凸輪的設計數據，利用角度關系求得新凸輪的副凸輪。保證了副凸輪可以與主凸輪有良好的共軛性。第章凸輪的制造工藝分析及數控仿真.凸輪加工現狀分析及存在的問題我國的紡織企業目前有很多的紡織機械，其中主要分為有梭織機和無梭織機兩大類，而目前，新型織機以無梭為主，有片梭織機劍桿織機噴氣織機噴水織機四種類型。高速噴氣織機的應用范圍十分廣泛，但由于先進機械都是進口于外國，價格昂貴，而國內織機需求數量又大，需要很多的外匯才能購買。因而，在使用國外先進裝備的同時，通過對先進技術工藝的消化吸收，在此基礎上仿制研制國產新型紡機設備已成為紡織機械行業的迫切又重要的課題。開口設備如多臂開口機構,提花開口裝置,凸輪從動件運動是個重要的部分的織機,開口機構運動特性的控制凸輪曲線,所以凸輪輪廓曲線曲面的設計制造是好還是壞是織機的重要組成部分的成功發展。凸輪零件精度和加工過程直接決定了產品的質量,保證制造精度,對凸輪零件合理的加工工藝和優良的加工設備是實現這目標的必要條件。數控銑床數控加工中心數控磨床凸輪端面磨成型磨床和其他先進的數控設備是凸輪輪廓曲線面可以滿足技術設計要求。般平面凸輪和共軛凸輪,可在復制表面磨銑,數控磨床加工,精密零件可以基本上滿足設計要求。通常,由于這些因素的影響如材料熱處理研磨副通?？赡艿某Ｒ姽收闲问降耐馆?如接觸疲勞磨損粘著磨損磨料磨損腐蝕磨損振動和噪聲。關于凸輪加工現狀和問題做出簡要分析。凸輪