机械工程硕士论文 对心直动盘形凸轮机构的反求研究

【英文题名】 Reverse Research of the Disc Cam Mechanism with Translating Follower Along the Axis
【作者中文名】 柳敏飞;
【导师】 钱志良;
【学位授予单位】 苏州大学;
【学科专业名称】 机械设计及理论
【学位年度】 2010
【论文级别】 硕士
【网络出版投稿人】 苏州大学
【网络出版投稿时间】 2010-08-19
【关键词】 反求设计; 凸轮廓线; 曲线拟合; 曲线光顺; 从动件运动规律;
【英文关键词】 Reverse design; cam profile; curve fitting; curve smoothing; motion law of follower;
【中文摘要】 凸轮机构具有函数传动、轨迹导向及工序控制等功能,在各类机械设备中应用广泛。凸轮机构的反求设计研究确定了原型凸轮机构的传动特性和设计意图,可用于设计和制造原型凸轮机构的高质量备份机构,或用于消化吸收原型凸轮机构的设计与制造技术对其进行改造和创新设计,近年来已成为工程领域的研究热点。 凸轮机构反求设计的关键在于:根据原型凸轮机构的凸轮轮廓及机构尺寸的测量值,分析并确定原型凸轮机构从动件或从动系统的运动规律。本文以平面凸轮机构为对象,研究和探索解决上述关键问题的途径和方法,主要内容如下: 介绍了插值样条法、最小二乘法和B样条法等常用的曲线拟合方法,比较了各种拟合方法的优缺点,确定了凸轮轮廓曲线的三次非均匀B样条拟合法及其拟合方程;阐明了反求设计中凸轮轮廓曲线光顺的重要性和必要性,介绍了最小二乘法、最小能量法及离散能量法等常用的曲线光顺方法及其优缺点,确定了凸轮轮廓曲线的离散能量光顺法及其计算流程。 根据三次B样条原理,给出了凸轮轮廓曲线的极径、极径的各阶导函数以及法矢量的表达式,进而用已知的凸轮轮廓参数及机构尺寸,建立了从动件运动量和机构压力角的代数算式。 ...
【英文摘要】 Cam mechanism,which is used extensively in various types of machinery industry, has some functions such as transmission, track-oriented and process control. The reverse design and analysis of cam mechanism, which can determine the transmission characteristics and designhttp://www.elunwen.org/jxgcsslw/2012/0222/420.html   intent of the prototype, are used to design and manufacture high-quality spare parts of the prototype cam or to absorb the design and manufacturing technology of the prototype cam for transformation and innovation in the design of ca...
对心直动盘形凸轮机构的反求研究

中文摘要 1
英文摘要 1-2
第一章 绪论 5-11
    1.1 反求工程概述 5
    1.2 反求工程的国内外发展概况 5-7
        1.2.1 反求工程的国外发展概况 5-6
        1.2.2 反求工程的国内发展概况 6-7
        1.2.3 反求工程的应用领域 7
    1.3 凸轮机构的应用 7-8
    1.4 选题背景及意义 8-9
    1.5 本文的主要内容 9-10
    1.6 小结 10-11
第二章 数据的测量 11-15
    2.1 测量方法的综述 11-13
        2.1.1 三坐标测量仪的应用 11-12
        2.1.2 三坐标测量仪测量的准备工作 12
        2.1.3 三坐标测量仪的测量方式 12-13
    2.2 测量数据预处理 13-14
        2.2.1 数据异常点处理 13-14
        2.2.2 三坐标测量软件对数据的预处理 14
    2.3 小结 14-15
第三章 凸轮廓线的拟合与光顺 15-34
    3.1 凸轮廓线的拟合 15-18
        3.1.1 插值样条 15
        3.1.2 最小二乘法 15-17
        3.1.3 B 样条（B-Spline） 17-18
        3.1.4 三种方法的简单比较 18
    3.2 B 样条基本理论 18-20
        3.2.1 B 样条的递推定义 19
        3.2.2 B 样条性质 19
        3.2.3 B 样条定义域 19-20
    3.3 三次非均匀B 样条的反算过程 20-26
        3.3.1 数据点参数化 20-22
        3.3.2 节点矢量的确定 22-23
        3.3.3 曲线控制点反算 23-26
        3.3.4 曲线拟合流程图 26
    3.4 曲线光顺 26-33
        3.4.1 光顺准则 26-28
        3.4.2 曲线光顺方法 28
        3.4.3 最小能量法 28-30
        3.4.4 离散能量法 30-33
        3.4.5 离散能量法光顺流程图 33
    3.5 小结 33-34
第四章 凸轮从动件运动分析 34-40
    4.1 盘形凸轮廓线参数的求解 34-35
        4.1.1 实际轮廓的极径导数 34-35
        4.1.2 凸轮廓线及其法矢方向角 35
    4.2 对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构的运动分析 35-36
    4.3 对心直动滚子从动件盘形凸轮机构运动分析 36-39
        4.3.1 理论轮廓极径的导数 36-38
        4.3.2 运动分析 38-39
    4.4 小结 39-40
第五章 MATLAB 实例分析及UG 仿真加工 40-65
    5.1 引言 40
    5.2 Matlab 软件简介 40-41
    5.3 用 Matlab 软件进行凸轮反求的优越性 41
    5.4 反求的误差来源 41-42
    5.5 平面凸轮机构的反求实例 42-58
        5.5.1 对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构的反求设计 42-52
            5.5.1.1 凸轮机构设计 42-46
            5.5.1.2 凸轮廓线拟合 46-48
            5.5.1.3 凸轮廓线光顺及运动规律反求 48-52
        5.5.2 对心直动滚子从动件盘形凸轮机构的反求设计 52-58
            5.5.2.1 凸轮机构设计 52-56
            5.5.2.2 凸轮廓线光顺及运动规律反求 56-58
    5.6 UG4.0 凸轮仿真加工 58-64
        5.6.1 UG NX 简介 58-59
        5.6.2 UG 仿真加工过程流程图 59-60
        5.6.3 凸轮仿真加工 60-64
    5.7 小结 64-65
第六章 总结与展望 65-67
    6.1 本文总结 65-66
    6.2 展望 66-67
参考文献 67-70
攻读学位期间本人出版或公开发表的论著、论文 70-71
附录

[1] 夏艳. 盘形凸轮机构的创新性综合实验平台设计研究[D]. 合肥工业大学 , 2010
[2] 柳敏飞. 对心直动盘形凸轮机构的反求研究[D]. 苏州大学 , 2010
[3] 杨富富. 新型负半径滚子从动件盘形凸轮机构的分析综合理论与软件开发[D]. 集美大学 , 2010
[4] 高江红. 盘形凸轮机构专家系统的设计与研究[D]. 东南大学 , 2004
[5] 秦鹏. 平面盘型凸轮机构智能设计和仿真系统的研究及开发[D]. 山东理工大学 , 2006
[6] 王刺梅. 基于Pro/E的平面盘形凸轮CAD系统研究[D]. 兰州理工大学 , 2009
[7] 吴清华. 摆动滚子从动件盘形凸轮机构的反求设计与凸轮数控加工程序的自动生成[D]. 上海海事大学 , 2007
[8] 刘斌. 基于SolidWorks下的凸轮机构CAD系统二次开发[D]. 贵州大学 , 2006
[9] 史义军. 印钞机械共轭盘形凸轮参数设计与数控加工研究[D]. 南京理工大学 , 2006
[10] 孙红霞. 内燃机配气凸轮CAD[D]. 西北农林科技大学 , 2003