沟槽凸轮机构的设计和运动仿真

摘要

在当今经济全球化、市场竞争日趋激烈的时代，新产品的开发时间成为企业能否在激烈的市场竞争中取胜的关键因素。传统的产品设计过程中重复计算、重复建模等工作量很大，一直困扰着产品开发人员，严重影响了产品的设计质量和效率。这种现象在凸轮的设计中尤为突显。针对这一问题，本课题利用Pro/E软件中的运动仿真模块对凸轮机构运动进行模拟仿真。

本论文的主要研究内容有：

1、沟槽凸轮设计

2、沟槽凸轮机构的零部件的实体建模

3、沟槽凸轮机构的运动仿真

关键词：沟槽凸轮实体建模运动仿真

ABSTRACT

In the competitive era of economic globalization and increasingly markets, the development time for new product become a key factor to win in the fierce competition market. The traditional product design process of double counting, such as repeated heavy workload and modeling have troubled the product development staff, a serious impact on product design quality and efficienct. This phenomenon is particularly on the design of cam highlights. Address with this problem, the subject of using the movement simulation module of Pro / E software on the cam movement simulation.

In this paper, the main research contents are as follows:

1. Designing the groove cam

2. Modeling the mechanism parts of groove cam

3. Motion simulating of the groove cam mechanism

Key Words: Cam groove, Modeling, Motion Simulation

目录

绪论 (1)

1.1 本文研究的背景 (1)

1.1.1 我国凸轮机构的研究现状 (1)

1.1.2 我国凸轮机构CAD/CAM的研究现状 (1)

1.1.3 国外凸轮机构及其 CAD/CAM的研究现状 (2)

1.1.4 我国凸轮CAD系统存在的问题 (2)

1.2 本文研究的主要内容 (2)

1.3 本文意义 (3)

1.4 本章小结 (3)

2 凸轮机构设计分析 (4)

2.1 从动件运动规律的选取 (4)

2.1.1 从动件常用的基本运动规律 (4)

2.1.2 从动件运动规律的选取原则 (4)

2.2 凸轮机构基本尺寸的设计 (5)

2.2.1 凸轮机构压力角和基圆半径 (5)

2.2.2 凸轮机构的偏距 (6)

2.2.3 凸轮滚子半径 (6)

2.3 凸轮轮廓设计 (7)

2.4 机构简介 (8)

2.5 本章小结 (9)

3 凸轮机构的实体建模与装配 (10)

3.1 Pro/E软件简介 (10)

3.2 零部件的实体建模 (10)

3.3 装配原理简介与装配模型的建立 (12)

3.3.1 Pro/E仿真装配原理介绍 (12)

3.3.2 装配模型建立 (14)

3.4 本章小结 (17)

4 凸轮机构的运动仿真 (18)

4.1 计算机仿真概述 (18)

4.1.1 计算机仿真的基本概念及特点 (18)

4.1.2 计算机仿真技术在制造业中的应用 (18)

4.2 Pro/E运动仿真简介 (19)

4.2.1 Pro/E运动仿真的特点 (19)

4.2.2 Pro/E运动仿真的基本术语 (20)

4.2.3 Pro/E运动仿真的步骤 (21)

4.3 凸轮机构的运动仿真 (21)

4.3.1 设置机构环境 (21)

4.3.2 分析 (25)

4.4 本章小结 (29)

结论 (30)

致谢 (31)

参考文献 (32)

绪论

1.1 本文研究的背景

1.1.1 我国凸轮机构的研究现状

凸轮机构是典型的常用机构之一。凸轮机构是能使从动件按照给定的运动规律运动的高副机构，可以实现任意给定的位移、速度、加速度等运动规律，而且与其它机构配合可以实现复杂的运动要求。工程中，几乎所有简单的、复杂的重复性机械动作都可由凸轮机构或者包括凸轮机构的组合机构来实现。又由于凸轮机构具有平稳性好，重复精度高，运动特性良好，机构的构件少，体积小，刚性大，周期控制简单，可靠性好，寿命长等优点，因而是现代工业生产设备中不可缺少的机构之一，被广泛用于各种自动机中。例如，自动包装机、自动成型机、自动装配机、自动机床、纺织机械、农用机械、印刷机械加工中心环刀机构、高速压力机械等。

我国以前对凸轮机构深入系统地研究较少，仅在内燃机配气凸轮机构有较深入研究。1990年以来，有关凸轮机构的应用研究取得了一大批成果，许多己应用于生产。陕西科技大学完成的(高速高精度间歇转位凸轮分度机构CAD/CAM)，1995年获陕西省科技进步二等奖：开发的“凸轮分度机构传动装置”获中国轻工总会优秀新产品一等奖；加工弧面凸轮的“XK5001双回转坐标数控铣床”获实用新型专利。天津大学关于分度凸轮机构的研究，得到了国家自然科学基金的支持；研究开发的两片式平行分度凸轮机构达到了国内领先水平。此外，上海交通大学、大连轻工业学院、合肥工业大学和山东大学(山东工业大学)等在理论应用研究方面都取得了很多具有国际或国内先进水平的科研成果。

尽管我国对凸轮机构的应用和研究也有多年的历史，对凸轮机构的设计、运动规律、轮廓线、动力学、优化设计等方面的研究都取得了很多科研成果。但是，与先进国家相比，我国对凸轮机构的设计和制造上都还存在较大的差距，尤其在制造方面。在国外核心技术也只是集中在少数的几家公司和科研机构中，而且由于技术保密等因素，具有一定参考价值的相关资料很少公开发表。这样就在无形中制约着我国凸轮机构设计和制造水平的提高，造成高速、高精度的凸轮机构必须依赖进口的被动局面。

1.1.2 我国凸轮机构CAD/CAM的研究现状

我国凸轮机构运动学的理论研究己经达到了较高的水平，为凸轮机构设计奠定了坚实的理论基础。当今，凸轮机构设计己广泛采用解析法并借助于计算机来完成，数控机床用于凸轮加工也有很长的历史。我国发表的凸轮机构CAD/CAM方面的文献较多。但这些凸轮的CAD/CAM系统核心技术仅被某些