《HQ3620旋转式电子多臂机共轭凸轮运动规律分析及设计开题报告.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《HQ3620旋转式电子多臂机共轭凸轮运动规律分析及设计开题报告.doc（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、附件三： 浙江理工大学本科毕业设计（论文）开题报告班 级机械设计制造及其自动化09（4）姓 名林天锦课题名称HQ系列共轭凸轮反求及设计软件开发开题报告（包括选题意义与可行性分析、研究的基本内容与拟解决的主要问题、总体研究思路及预期研究成果、研究工作计划等内容，非艺术类不少于3000字）目录1 选题的背景及意义1.1 国内外多臂机研究现状和发展趋势1.2 国内外凸轮研究状况 1.2.1 国外凸轮研究状况 1.2.2 国内凸轮研究状况1.3 凸轮运动规律及设计方法1.4 课题研究的意义2 研究的基本内容与拟解决的主要问题2.1 课题研究的基本内容2.2 拟解决的主要问题3 研究思路、可行性分析及预
2、期研究成果3.1 研究思路3.2 课题的可行性分析3.3 预期研究成果4 研究工作计划5 参考文献成绩：答 辩意 见（从选题、任务工作量、质量预期、可行性等几个方面）答辩组长签名： 年 月 日系主任审核意见签名： 年 月 日HQ3620旋转式电子多臂机共轭凸轮运动规律分析及设计林天锦（机械设计制造及其自动化09(4)班 B09300416）1 选题的背景及意义1.1国内外多臂机研究现状和发展趋势Hattersly(哈特斯莱)在1867年研制成功第一台多臂机（复动式半开口梭口），一般称之为Keighley(凯莱)多臂机。此后的近百年时间内，虽然不断进行改进，但没有突破性的技术进展，直至上世纪50
3、年代这种情况才开始改变1。目前，瑞士的Staubli2公司是多臂机生产领域里最大的赢家，其在多臂机的研制上主要经历以下几个阶段：5060年代，典型产品型号为100型、200型、和300型；70年代，典型产品型号为550系列、1200系列、和1400系列（首次转换为旋转式）；80年代至今，典型产品型号为2200系列、2500系列、2600系列3和2800系列。 基于现代电子和计算机相关技术的发展要求，我国在借鉴国外多臂机技术基础上，努力开发适应现代织物织造要求的先进产品，当前走在前沿的最具代表性的主要生产织造厂有以下几家：1、 常熟纺织机械厂有限公司己成为国内最大的各类织机用系列多臂装置提花装置
4、、凸轮开口装置的专业制造和研发企业。该公司经过滚动式的技术改造，装备水平在国内同行中处于领先，现在已经具有年产十万台多臂开口装置的生产能力。2、 浙江新昌鹤群机械有限责任公司生产的“鹤群”牌多臂机系列产品在国纺织行业中有很高的知名度，其生产的GT221/8, GT2003, GD618等多臂装置系列产品以及ZRB561折入边装置系列产品都是国内最具典型的。3、 江苏牛牌纺织机械有限公司是一家国家高新技术企业，创建于1988年，主要从事各种无梭织机开口装置的研发、生产、销售。目前己发展成为国内最大从事喷水织机、喷气织机、剑杆织机开口装置专业研发和生产基地之一，年产系列积极式凸轮开口装置、高速智能
5、化多臂开口装置达两万台。图1 多臂机随着计算机技术和电子技术的发展，结合新的机构设计理论和相关辅助软件的应用，多臂机的发展方向可以按照以下趋势发展: 1.高速化是多臂机一直追求的发展目标。Staubli公司新开发的550系列和2600系列机完全突破了H氏机的框框，如今把多臂机的机速提高到了IOOOr/min以上，已能适应目前的织造要求，但为满足未来发展目标仍需不断突破，比如当前更高速的织机转速需要达到1200r/min以上。2.电子化技术的融洽引进对多臂机在运行和控制各方面起到直接重要作用，改善工人劳动强度和提高产品质量都有不可或缺的作用。3.扩大单一机构产品适应性，把单一产品推向外能化，降低
6、因产业织物和特种织物的不断更新而频繁换用各种产品的复杂性，使单一产品朝向多功能化方向发展。能否设计出结构简单紧凑，运行稳定和适应轻重不同的织物是多臂机永远追求的目标。1.2国内外凸轮机构研究凸轮机构是一个具有曲线轮廓或凹槽的常用构件，只要适当地设计出凸轮的轮廓曲线，就可以使推杆得到各种预期的运动规律，而且响应快速，机构简单紧凑2。由于其平稳性好、运动特性好、重复精度高、构件少、体积小、寿命长等优点，因而在各种机械中被广泛应用。共轭凸轮是凸轮的组合形式，也称复式凸轮，由主、副凸轮合为一体构成一对共扼凸轮。自瑞士苏尔泽(Sulzer)公司把共轭凸轮专利技术应用于织机开始，共轭凸轮机构已在织机的几大
7、机构上得到了应用。综框的上下运动、筘座的前后摆动。剑杆的往复运动等往复式的运动均能由共轭凸轮实现3。1.2.1 国外多凸轮机构研究在欧美各国，凸轮机构的研究从单纯的运动分析到动力学研究，从经验设计到优化设计，从手工加工到CAM发展，很多学者为此做出贡献。三十年代，主要的研究分析对象是低速凸轮机构的运动规律。至四十年代，凸轮机构的研究从经验设计过渡到有理论依据的动力学分析和运动学。六十年代，出现了比较完整的运动规律设计， Tesar在其著作中对高速凸轮机构中采用的多项式运动规律做了详细的论述。八、九十年代，J.Angeles、S.K.Saha等学者先后发表了多篇有关凸轮机构优化设计方面、凸轮振动
8、和动态响应等动力学性能方面的论文4。后来多种仪器，如高速摄影机、动态应变仪和加速度分析仪等的应用，促进了高速凸轮的动力学研究。此外，日本也特别重视凸轮机构的研究，不少专家学者和凸轮制造公司为此做出贡献。精密间歇机械凸轮分度器专业生产厂家株式会社三共制作所（SANKYO），对凸轮有50年的研究、开发、生产的历史。山梨大学牧野洋教授研发了几乎包括全部凸轮曲线的三角函数通用凸轮曲线。日本学者注重将研究成果应用到实际产品的开发中，重视凸轮机构与电子技术的结合，拓宽了凸轮机构的应用范围。1.2.2 国内凸轮机构研究我国对凸轮机构的研究有多年的历史，自80年代以来取得较大的成果：1983年全国第三届机构学
9、学术研究会上，仅8篇有关凸轮机构的论文。至1988年第六届会议，已经增加到20篇。1990年第七届会议，论文数增加至22，并且增加了CAD/CAM等研究方向5。90年代，各大高等院校对凸轮研究做出巨大贡献：如上海交通大学、合肥工业大学等在凸轮理论应用研究方面取得较大科研成果；天津大学关于分度凸轮机构的研究，取得国家自然科学基金的支持；陕西大学因“高速高精度间歇转位凸轮分度机构CAD/CAM”获得陕西科技进步二等奖6。尽管如此，与世界先进国家相比较，我国对凸轮的研究、设计、制造和应用还存在较大的差距，特别是对于共轭凸轮的轮廓曲线设计以及凸轮轮廓曲面的制造。共轭凸轮应根据剑杆的运动特性和动作配合要
10、求来设计，主要采用逆向设计的思维进行凸轮轮廓的设计，然后进行曲线和曲面的功能优化分析7。1.3 凸轮运动规律及设计方法 凸轮机构常用的运动规律主要有以下几种：（1）余弦加速度运动规律，又称为简谐运动规律，它的加速度按余弦规律变化，位移按简谐运动规律变化；（2）正弦加速度度运动规律，又称摆线运动规律，它的加速度按正弦规律变化，位移按摆线在纵坐标上的投影规律变化；（3）3-4-5次多项式运动规律，它的位移按3-4-5次多项式变化；（4）改进等速运动规律，这种运动规律中间有一段为等速运动规律，始末两段用其他曲线过渡，一般多用正弦加速度运动规律过渡，可避免冲击；（5）改进梯形加速度运动规律，这种运动规
11、律由5段曲线组成，第一、三、五为正弦加速度运动规律，一般采用Ta=1/8；而第二、四段为等加速度、等减速运动规律；（6）改进正弦加速度运动规律，这种运动规律由三段组成，在行程的中间一段为周期较长的正弦加速度运动规律，而在行程的始末两段为周期较短的正弦加速度运动规律。这样可使行程的始末部分位移变化比较明显，便于制造和检测。同时可使行程中间部分的速度和加速度变化比较缓和，运动学性能更好7。凸轮廓线的设计方法有图解法和解析法两大类. 图解法一般采用反转法，按比例作图求解，繁琐且误差较大，工程实际中应用较少，目前采用解析法设计凸轮廓线的一般编程算法为：首先输入参数，然后用循环语句逐一判断其是否在推程、
12、远休止段、回程、近休止段中，接着选择其从动件运动规律并计算位移等数据，最后绘出凸轮廓线 67。国内的凸轮设计和制造技术水平与国外相比还有一定的差距，特别是对于共轭凸轮的轮廓曲线设计以及凸轮轮廓曲面的制造。共轭凸轮应根据剑杆的运动特性和动作配合要求来设计，主要采用逆向设计的思维进行凸轮轮廓的设计，然后进行曲线和曲面的功能优化分析8。1.4 课题研究的意义纺织业作为国民经济中的重要部门，对国家经济的发展有着巨大的影响。其中控制左右纺织产品产量和质量的直接作用者纺织机械，一直以来都被视为促进纺织企业发展、提升纺织产业国际竞争力的关键因素。多臂机作为纺织机械中的一种重要纺织配套装备，在提高纺织产品生产
13、效率和提升纺织产品质量上都起到了至关重要的作用。但是，国内的凸轮设计和制造技术与国外相比还有一定的距离，高精度共轭凸轮的设计和制造一直是各大科研院校和制造厂家所要攻克的难点。目前，国内企业设计不完善，通常是通过反复测量后进行仿造，不知道其机理，如图1所示，制造出来的凸轮产品性能较差，大大降低了凸轮的使用寿命。此外，如果能有方法简便地计算凸轮，对于纺织机械来说解决了一个难点。因此,该课题研究的意义可总结为以下3点：1、市场需求2、企业需求3、行业需求。图2 测绘的凸轮2 研究的基本内容与拟解决的主要问题2.1 课题研究的基本内容 本课题使用office、matlab、Pro/e和AutoCAD等
14、软件工具对公司提供的凸轮原型进行以下几个方面的工作：1、共轭凸轮数据采集图3 凸轮数据采集2、测得的点以ibl格式导入Pro/e，并三维建模9;3、使用Pro/e运动仿真，进行动力学分析，建立动力学模型；4、利用matlab软件10，对共轭凸轮进行动态特性分析，研究从动件的运动规律及动态响应，以求获得较好的特性参数111213；5、从运动学角度，通过对凸轮外轮廓线的理论计算，对原先凸轮进行重新设计14【15】6、HQ凸轮设计软件的开发。2.2拟解决的主要问题 由于本课题所用到的软件工具较多，涉及的知识面广，所以在设计过程中将面临以下的困难：1、对各个软件工具要能够熟练使用；2、要熟悉二阶导数以
15、及积分的运算；3、运动规律曲线分析、拟合时，计算量大，且对拟合的方程类型和条件需要经过多次反复探索以达到最优解的效果；4、凸轮再设计，既要满足或接近原凸轮的运动规律，又要有好的机械性能。3 研究思路、可行性分析及预期研究成果3.1 研究思路 1、加强理论知识学习，了解多臂机及其原理，掌握其运动规律；2、测绘提供的零件，分析测量数据，并导入Pro/e进行三维建模；3、对三维模型进行运动仿真，输出位移、速度和加速度曲线，分析其规律选择参数并确定方程类型。4、反复计算，优化方程，寻找方程的最优解，用最优解生成凸轮，对重新生成的凸轮进行运动仿真，对比前后两次的相似度；5、编写凸轮设计软件；3.2 课题的可行性分析 旋转式电子多臂机共轭凸轮实际已投入生产，是一个完整的设计过程。本次课题，借用原有的共轭凸轮，结合所学相关知识，利用逆向设计的二次开发的方法，理论上具有一定的可操作性。 在本次设计中，本人对理论知识加强学习，查阅相关资料，练习各种软件工具的使用，并结合大学已学的内容。设计过程中遇到困难能积极面对，寻找方法解决。因此，本人具备完成此次
