CT36-110型弹簧操动机构中盘形凸轮的优化设计和数控加工

摘要

本论文阐述了目前国内外对凸轮的研究状况、发展动态和发展方向，根据云南开关厂CT36-110型弹簧操动机构中盘形凸轮机构的从动件——滚轮易损坏的生产实际，深入调查研究，在掌握大量生产应用实际资料的基础上，提出了对盘形凸轮进行优化设计的思想，并在充分比较和论证的基础上提出了盘形凸轮的优化数学模型。 以大型通用有限元分析软件ANSYS为工具，介绍了优化设计分析的有限元法的基本理论，建立了CT36-110型弹簧操动机构中盘形凸轮的有限元计算模型，对其进行了强度分析，生成了分析文件，以接触应力最小为目标函数对盘形凸轮进行了优化设计，对优化前后凸轮的机械性能进行了对比分析，论证了优化结果的可行性。 使用国内较优秀的CAM软件——CAXA制造工程师2004，对盘形凸轮进行了三维建模，在图形终端上进行了刀具粗、精加工轨迹的模拟切削，并在计算机上自动生成了盘形凸轮的数控加工代码，大大缩短了编程时间，避免了手工编程过程中的人为误差，提高了效率，减少了损失和浪费。 本文的研究所提出的CT36-110型弹簧操动机构中盘形凸轮优化设计的数学模型和优化方法对高压开关行业进一步推广应用CAD/CAE/CAM技术，开展优化设计研究具有一定的理论意义和实用价值。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1凸轮机构简介

1.2凸轮机构的研究和发展概况

1.2.1欧美国家的凸轮机构研究的总体情况和特点

1.2.2日本凸轮机构研究的大体情况

1.2.3我国在凸轮机构方面的研究情况

1.3研究凸轮机构的学术背景及其意义

1.4 CT36-110型弹簧操动机构中盘形凸轮的优化设计问题的提出

1.5本文选题意义及研究的主要内容

1.5.1课题内容

1.5.2选题意义

第二章CT36-110型弹簧操动机构工作原理及待改进的主要问题

2.1 CT36-110型弹簧操动机构工作原理介绍

2.2高压断路器对操动机构的要求

2.3 CT36-110型弹簧操动机构有待解决的问题及本文工作所要达到的目标

2.3思路和主要方法介绍

第三章盘形凸轮的优化数学模型

3.1优化数学模型的基本理论

3.2建立优化数学模型的条件和原则

3.3建立数学模型的步骤和方法

3.4问题描述

3.5数学建模

3.5.1设计变量的确定

3.5.2目标函数的确定

3.5.3凸轮机构优化设计的约束条件

3.6优化方法的选用

第四章基于有限元软件ANSYS的优化设计过程

4.1有限元方法基本理论

4.1.1有限元方法概述

4.1.2有限元法的基本概念及原理

4.1.3有限单元法的一般程序结构

4.1.4运用有限元法解决实际问题的特点

4.1.5有限元软件的选用

4.2 ANSYS有限元分析软件简介

4.2.1 ANSYS的发展

4.2.2 ANSYS软件的特点

4.2.3 ANSYS软件的主要功能

4.3 ANSYS中的优化设计

4.3.1基本概念

4.3.2优化设计的步骤

4.4盘形凸轮的优化设计

4.4.1盘形凸轮有限元模型的生成

4.4.2凸轮模型的单元划分

4.4.3凸轮材料属性

4.4.4凸轮的约束与载荷

4.4.5凸轮的有限元求解及结果分析

4.4.6凸轮结构优化的数学模型

4.4.7凸轮优化结果分析

第五章盘形凸轮的数控加工及动态模拟

5.1数控自动编程系统概述

5.1.1数控自动编程技术的历史

5.1.2数控加工技术的发展趋势

5.1.3国内外研究现状

5.2盘形凸轮的数控加工

5.2.1 CAM软件的选用

5.2.2加工中心简介

5.2.3数控技术的一些基本概念

5.2.4数控加工系统的功能和工作流程

5.2.5与刀具运动轨迹生成技术相关的术语[50][51]

5.2.6盘形凸轮粗、精加工轨迹的生成

5.2.7数控加工后置处理技术

第六章结论与展望

6.1工作要点和主要研究成果

6.2今后工作展望

致谢

参考文献

附录1凸轮数控加工过程图片

附录2优化前凸轮数控粗加工代码

附录3优化前凸轮数控精加工代码