平面凸轮连杆机构的计算机辅助分析与仿真

摘要

平面凸轮连杆机构是正在发展中的新型机构，由于其结构较复杂，特别是机构的运动分析和综合十分繁琐，长期以来极大地阻碍了它的发展。计算机技术和现代设计方法的发展，极大地推动了平面凸轮连杆机构研究和应用。所以，计算机仿真技术得以出现并逐步发展成为了现代机械设计不可缺少的辅助手段和方法。
　　 本文从研究机构的基本组成出发，探讨了平面凸轮连杆机构的组成原理，将凸轮连杆机构分解成连杆机构和凸轮机构，分别对连杆机构和凸轮机构这两种基本机构进行机构的运动分析并推导凸轮廓线。首先根据凸轮连杆机构的末端运动规律对包含有两种特殊单杆和RRR、RRP、RPR型II级杆组的连杆机构进行运动分析，并同时推导出凸轮机构的从动件运动规律；再根据已推导出的从动件运动规律求解凸轮廓线，推导各类平面凸轮(移动滚子、移动平底、摆动滚子)廓线的通用公式，并详细介绍了分离法推导平面凸轮(摆动滚子)廓线的方法以及通用公式。在此基础上将机构的已知信息转换成计算机可识别的矩阵信息，从而把机构问题转化成数学问题，即把机构的运动学分析问题转化成数学的矩阵变换问题，并应用MATLAB软件平台建立平面凸轮连杆机构的运动学计算机辅助分析与仿真系统；最后通过部分实例对系统进行了演示，对于任一给定的机构，只要输入其已知信息矩阵和末端运动状态的相关参数，系统将自动完成机构的分析计算并得到其凸轮廓线、仿真图形和所要求点的运动信息(位移、速度和加速度)。

目录

文摘

英文文摘

声明

学位论文主要创新点

第一章 绪论

1.1 凸轮连杆机构的应用及研究现状

1.1.1 凸轮连杆机构的应用

1.1.2 凸轮连杆机构的研究现状

1.2 计算机仿真技术概述

1.2.1 计算机辅助分析与仿真技术的研究目的及意义

1.2.2 计算机辅助分析与仿真技术的发展现状

1.3 本课题的主要研究工作

第二章 平面连杆机构的组成原理和运动学分析

2.1 平面连杆机构的组成原理和结构分类

2.1.1 平面连杆机构的组成原理

2.1.2 平面连杆机构的结构分类

2.2 平面机构运动分析的目的和方法

2.2.1 平面机构运动分析的目的

2.2.2 平面机构运动分析的方法

2.3 平面连杆机构的运动分析

2.3.1 RRR型Ⅱ级杆组的运动学分析

2.3.2 RPR型Ⅱ级杆组的运动学分析

2.3.3 RRP型Ⅱ级杆组的运动学分析

2.3.4 带有转动副固结点的单杆的运动学分析

2.3.5 带有移动副固结点的单杆的运动学分析

2.4 本章小结

第三章 凸轮机构及其分析

3.1 凸轮机构的基本结构、功能和分类

3.1.1 凸轮机构的基本结构、功能和应用

3.1.2 凸轮机构的分类

3.1.3 凸轮机构的名词术语

3.2 平面凸轮机构基本尺寸及其压力角

3.2.1 基本尺寸参数定义及代号

3.2.2 平面凸轮机构的压力角及其许用值

3.3 平面凸轮廓线的设计

3.3.1 统一的推导方法

3.3.2 分离法推导凸轮廓线

3.4. 本章小结

第四章 平面凸轮连杆机构的计算机辅助分析与仿真

4.1 实现运动轨迹的凸轮连杆机构的设计方法

4.1.1 建立已知运动轨迹的参数方程

4.1.2 确定尺寸

4.1.3 求凸轮的理论廓线在与凸轮固结的动坐标系X1OY1中的坐标

4.1.4 求凸轮实际廓线的坐标

4.2 平面凸轮连杆机构的计算机辅助分析与仿真系统简介

4.2.1 系统开发工具

4.2.2 系统的功能

4.2.3 系统总体结构设计

4.3 部分凸轮连杆机构的分析结果

4.4 本章小结

第五章 结论

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文

致谢