畢業(yè)論文-凸輪機構建摸受力分析和運動仿真與分析研究-文庫吧

【正文】 ............................................................................................ 20 滾子從動件盤形 凸輪輪廓的設計 ......................................................................... 20 3 凸輪機構的三維造型及仿真 ..................................................................................................... 22 .............................................................................................................................. 22 ...................................................................................................... 23 ................................................................................. 23 凸輪機構的仿真 ............................................................................................................ 27 .................................................................................................. 27 ，就可以進行運動分析了 ................................................................... 27 蘭州交通大學畢業(yè)設計（論文） II 總結 ........................................................................................................................................... 32 致謝 ........................................................................................................................................... 33 參考文獻 .................................................................................................................................... 34 蘭州交通大學畢業(yè)設計（論文） 1 凸輪廓線精確設計及運動仿真 1 緒論 選題意義 在產(chǎn)品的開發(fā)過程中，有關產(chǎn)品的結構、功能、操作性能、生產(chǎn)工藝、裝配性能，甚至維護性能等等許多問題都需要在開發(fā)過程的前期解決。一般，人們借助理論分析、CAD 系統(tǒng)和各種比例的實物模型，或參考先前產(chǎn)品的開發(fā)經(jīng)驗來解決有關新產(chǎn)品開發(fā)的各種問題。由于有關裝配、操作和維修的問題往往只會在產(chǎn)品開發(fā)的后期或在最終產(chǎn)品試車過程中、甚至在投入使用一段時間后才能暴露出 來，尤其是有關維修的問題往往是在產(chǎn)品已經(jīng)售出很長是以后才能被發(fā)現(xiàn)。為了解決這些問題，有時產(chǎn)品就不得不返回到設計構造階段以便進行必要的設計變更。這樣的產(chǎn)品開發(fā)程序不但效率低、耗時，費用也高。 為了解決這些問題，虛擬仿真技術應運而生。仿真技術是利用計算機技術對所要進行的生產(chǎn)和制造活動進行全面的建摸和仿真，包括產(chǎn)品的設計、加工、裝配、各參數(shù)的設定改進等等。在產(chǎn)品的設計階段就實時地模擬出產(chǎn)品的形狀和工作狀況、制造過程、檢查產(chǎn)品的可制造性和設計合理性，以便及時修改設計，更有效地靈活組織生產(chǎn)，縮短產(chǎn)品研制周期 ，獲得最好的產(chǎn)品質量和效益。仿真技術這個術語在近兩年的文獻中已不罕見。 仿真技術是一門多學科的綜合性技術，它以控制論、系統(tǒng)論、相似原理和信息技術為基礎，以計算機和專用設備為工個具，利用系統(tǒng)模型對實際的 或設想的系統(tǒng)進行動態(tài)試驗。例如，汽車或飛機的駕駛訓練模擬器，就是應用仿真技術的成果。信息處理技術 和網(wǎng)絡技術的發(fā)展，實際上已經(jīng)完全改變?yōu)榉抡娴母拍?。將先進的仿真技術手網(wǎng)絡技術相結合，由真實裝備和 計算機仿真系統(tǒng)綜合仿真系統(tǒng)組成仿真環(huán)境，用計算機網(wǎng)絡把新武器系統(tǒng)和分散在不同地點的研制者、用戶聯(lián) 系在一起，讓用戶 在仿真環(huán)境中提前 “ 使用 ” 正在研制的武器，讓研制者能提前了解武器的作戰(zhàn)使用，雙方共同 研究，及時發(fā)現(xiàn)和解決問題。這樣不僅加快了武器系統(tǒng)的研制進度，也縮短了新武器形成戰(zhàn)斗力的時間。在部 隊訓練方面，仿真技術同樣大有用武之地。美國陸軍到 80 年代末，訓練士兵還是采用野戰(zhàn)訓練和模擬訓練兩種方法。戰(zhàn)訓練的主要問題是燃料、彈藥消耗大，場地、都有困難，組織大規(guī)模演習費時又費力；模擬訓練，所用的 模擬器可能比 其 它所模擬的真實裝備還要貴。為了解決部隊訓練問題，美國國防部高級研究計劃局蘭州交通大學畢業(yè)設計（論文） 2 1983年開始實施模擬器聯(lián)網(wǎng)計劃，把分散在各 地的訓練器用計算機聯(lián)成網(wǎng)絡，形成分布式交互仿真，實現(xiàn)異地聯(lián)通與互操作。仿真技術是一項國防關鍵技術，對提高武器系統(tǒng)的研制效率、改善部隊訓練和提高戰(zhàn)斗力將發(fā)揮越來越大的作用 ，已成為發(fā)達國家實現(xiàn)質量建軍的一種重要手段。 目前，機械行業(yè)有多款仿真設計軟件，但其中功能最為強大，使用最廣的是一款名為 Pro/Engineer 的軟件，此次設計也使用該軟件。 凸輪 機構廣泛應用于各種自動機械、儀器和操縱控制裝置。凸輪機構之所以得到如此廣泛的應用，主要是由于凸輪機構可以實現(xiàn)各種復雜的運動要求，而且結構簡單、緊湊。 但是在凸輪的 傳統(tǒng)設計過程中，設計著主要根據(jù)以往的設計經(jīng)驗，結合大量的經(jīng)驗公式和設計參數(shù)來進行具體的設計，很難實現(xiàn)凸輪的優(yōu)化設計。加上凸輪在加工過程中也比較復雜的問題，造成了凸輪的設計周期長，設計成本高，傳動質量較低的問題。本文把仿真技術應用到凸輪輪廓線設計中，實現(xiàn)對凸輪輪廓的優(yōu)化，了解其運動的各參數(shù)，如速度、加速度、轉角等等。 蘭州交通大學畢業(yè)設計（論文） 3 仿真技術的發(fā)展 仿真技術經(jīng)過半個多世紀的發(fā)展，從研究簡單系統(tǒng)到現(xiàn)在已經(jīng)成為人們研究復雜系統(tǒng)的有力工具，大致經(jīng)歷了三個階段。 發(fā)展階段二次大戰(zhàn)末期，火炮控制 與飛行控制動力學系統(tǒng)的研究促進了仿真技術的發(fā)展， 20世紀 40年代研制成功第一臺通用電子模擬計算機。 50年代末期到 60 年代，導彈和宇宙飛船的姿態(tài)及軌道動力學的研究。仿真技術在阿波羅登月計劃及核電站的廣泛應用。以及 50 年代末第一臺混合計算機系統(tǒng)用于洲際導彈的仿真，促進了仿真技術的發(fā)展。這是仿真技術的發(fā)展階段。 成熟階段在軍事需求推動下， 70年代中期，仿真技術不但在軍事領域迅速發(fā)展，而且擴展到許多領域。在這個時期出現(xiàn)了用于培訓民航客機駕駛員和軍用飛機飛行員的飛行訓練模擬器和培訓復雜工業(yè)系統(tǒng)操作人員的仿真系統(tǒng)等產(chǎn)品 。相繼出現(xiàn)了一些從事仿真設備和仿真系統(tǒng)生產(chǎn)的專業(yè)化公司。例如美國的 GSE 公司。 E＆ S 公司。 ABB 公司。 Dyics 公司等，使仿真技術達到了產(chǎn)業(yè)化階段。這標志著仿真技術進入了成熟階段。 70 年代末，國際政治軍事格局的改變，為仿真技術的發(fā)展創(chuàng)造了新的機遇。一方面，隨著世界范圍內冷戰(zhàn)狀態(tài)的緩和，各國政府紛紛把投資重點轉向了本國的經(jīng)濟建設，并開始大規(guī)模地削減常規(guī)軍隊，大規(guī)模的軍事演習不僅受到政治環(huán)境的約束，同時也受到經(jīng)濟狀況的制約，與之相矛盾的是現(xiàn)代戰(zhàn)爭越來越強調部隊聯(lián)合作戰(zhàn)能力的培訓以及戰(zhàn)略戰(zhàn)術的運用；另一方 面，現(xiàn)代武器系統(tǒng)裝備越來越復雜，武器系統(tǒng)研制的費用越來越高，研制周期越來越長，培訓使用操作人員的時間也越來越長，必須找到研制開發(fā)新武器系統(tǒng)的更加有效的途徑和方法，形成一個新武器的決策者。開發(fā)者與使用者協(xié)調配合。共同參與的武器研制體系，縮短武器系統(tǒng)研制開發(fā)的周期和成本，這成為各國軍方都在探索的問題。仿真技術為解決這些問題提供了一條有效的技術途徑。 同樣，隨著技術進步，工業(yè)生產(chǎn)設備越來越復雜，操作水平要求越來越高，面臨著與武器系統(tǒng)裝備同樣的問題。這種技術需求推動了仿真技術快速發(fā)展。 高級階段 20世紀 80年代初 以美國國防高級研究計劃局 (DARPA)和美國陸軍共同制定和執(zhí)行的 SIMNET(SimMlators Network)研究計劃和美國三軍建立先進的半實物仿真試驗室為標志，標志著仿真技術發(fā)展到了一個新的高級階段。 SIMNET 計劃是分布交互仿真的初型和開始。到 90 年代，各個部門相繼建蘭州交通大學畢業(yè)設計（論文） 4 設分布交互仿真系統(tǒng)。并行分布交互仿真系統(tǒng)。聚合級仿真系統(tǒng)。這些仿真系統(tǒng)絕大多數(shù)是針對某領域的具體需求而建立的，它們之間不能互操作，其應用和各組件也不能在新的仿真應用和開發(fā)中得到重用。隨著國防工業(yè)和工業(yè)系統(tǒng)的發(fā)展，被仿真的系統(tǒng)日益復雜 ，規(guī)模越來越大，若各應用部門根據(jù)各自的需要完全從頭開始開發(fā)大型仿真系統(tǒng)，工作效率低，財力人力浪費大，且模型和仿真結果的準確性。可信度難以保證。為了更好的實現(xiàn)信息。資源共享，促進仿真系統(tǒng)的互操作和重用，到 90 年代，以美國為代表的發(fā)達國家在分布交互仿真。先進的并行分布交互仿真以及聚合級仿真的基礎上，仿真技術開始向仿真的高層體系結構 (HLA)發(fā)展。 HLA 是促進所有類型仿真之間互操作。仿真模型組件重用的高級協(xié)議。 仿真技術應用隨著仿真技術的發(fā)展，仿真技術應用目的趨于多樣化。全面化。最初仿真技術是作為對實際系統(tǒng)進行試 驗的輔助工具而應用的，而后又用于訓練目的，現(xiàn)在仿真系統(tǒng)的應用包括：系統(tǒng)概念研究。系統(tǒng)的可行性研究。系統(tǒng)的分析與設計。系統(tǒng)開發(fā)。系統(tǒng)測試與評估。系統(tǒng)操作人員的培訓。系統(tǒng)預測。系統(tǒng)的使用與維護等各個方面。它的應用領域已經(jīng)發(fā)展到軍用以及與國民經(jīng)濟相關的各個重要領域。 仿真作為一門綜合性科學，將隨著其相關領域技術的深入發(fā)展，繼續(xù)向縱深快速發(fā)展，同時將擴大其綜合應用的領域，在國防建設和國民經(jīng)濟建設中發(fā)揮更大的作用。但是，作為一門綜合性技術學科，仿真技術還有許多理論及技術問題需要繼續(xù)進行深入的研究探討 。 我國應大力開展仿 真技術的理論研究和技術應用研究，盡快縮短與先進發(fā)達國家在技術上的差距。系統(tǒng)仿真技術的發(fā)展，必將推動我國科學技術水平的進一步提高 。 蘭州交通大學畢業(yè)設計（論文） 5