溝槽凸輪機構的設計和運動仿真開題報告.doc

畢業(yè)設計（論文）開題報告題目溝槽凸輪機構的設計和運動仿真專業(yè)名稱機械設計制造及其自動化班級學號068105116學號姓名胡裕指導老師于斐填表日期2011年3月25日說明開題報告應結合自己課題而作，一般包括：課題依據及課題的意義、國內外研究概況及發(fā)展趨勢（含文獻綜述）、研究內容及實驗方案、目標、主要特色及工作進度、參考文獻等內容。以下填寫內容各專業(yè)可根據具體情況適當修改。但每個專業(yè)填寫內容應保持一致。一、課題研究背景及國內外研究動態(tài)凸輪機構廣泛用于各種自動機中。自三十年代以來，人們就在不斷的研究它，并且研究工作隨著新技術、新方法的產生和應用在不斷深化，目前低、中速凸輪機構的研究在各方面已經相當完善，成熟?，F(xiàn)在，人們研究工作的重點已經轉向高速凸輪機構及其動力學特性方面。近五十年代，由于計算機技術和各種數(shù)值計算法的發(fā)展，使得很多方面的研究得以深入。在歐美各國，學者們?yōu)橥馆啓C構的研究做出了巨大的貢獻。早在三十年代，F(xiàn).D.Furman就寫了一本系統(tǒng)介紹凸輪設計的著作，當時的工作主要集中在低速凸輪機構，而且主要是分析運動規(guī)律。到了四十年代，人們開始對配氣凸輪機構的振動進行深入研究，并從經驗設計到有理論根據的運動學和動力學分析。四十年代末，J.A.Hrones等人已經注意到從動件的剛度對凸輪機構動力學響應有明顯的影響。五十年代初，D.B.Mitchell最先對凸輪機構進行實驗研究。后來不少學者采用多種儀器，對高速凸輪的動力學響應進行測量，并獲得了許多重要的成果。隨著計算機的發(fā)展，凸輪機構的CAD/CAM獲得巨大成功，凸輪機構的研究從經驗設計到優(yōu)化設計，從單純的運動分析到動力學分析，從手工加工到CAM等發(fā)展階段。僅八,九十年代，就有P.Diemtma，J.K.Mills，Y.Peng，V.Y.Blrstij，Y.W.Chan等人先后發(fā)表了有關凸輪機構優(yōu)化設計方面的論文，而Tsay，Bagci，Camil，Yilmaz，Yuksel，A.I.Mahyuddin，Cardona，Aiberto，T.L.Drenser等人先后發(fā)表了有關凸輪振動、動態(tài)響應等動力學方面的論文。在高速凸輪機構的研究方面，歐美各國也取得了巨大的成就。Tesar在其著作中對高速凸輪機構采用的多項式運動規(guī)律有較詳細的論述，而T.Weber，A.S.Gutman，F(xiàn).Freadunstein等人提出了付氏級數(shù)運動規(guī)律，D.A.Stoddart與G.F.Fawcett等提出了多項式運動規(guī)律等等。同時，M.Chew，Y.S.Unlusoy等人對高速凸輪機構的動力學問題在進行研究。德國、英國在高速凸輪機構的研究方面又有了新的突破，對凸輪機構采用了諧分析、諧綜合等分析設計方法，使得高速凸輪機構的動力學性能有了很大的改善。歐美各國的學者還特別注重研究文獻的搜集，P.W.Jensen在其專著中幾乎列出了1984年以前的、有記載的、可以找到的所有的文獻資料，共1817篇。日本也特別重視凸輪機構的研究，日本學者在凸輪技術發(fā)展上所做的工作主要有：1、在機構設計方面，致力于尋求凸輪機構的精確解和使凸輪曲線多樣化，以適應新的要求。2、加強了凸輪機構動力學和振動方面的研究，提高了機構的速度，發(fā)展了高速凸輪。3、研制新的凸輪加工設備，以適應新開發(fā)的產品，實現(xiàn)了凸輪機構的小型化和大型化。4、加強凸輪機構的標準化，發(fā)展成批生產的標準。5、發(fā)展凸輪機構的CAD/CAM系統(tǒng)。我國對凸輪機構的應用和研究已有多年歷史，目前仍在繼續(xù)擴展和深入。近年來已經取得一定成就，但與先進國家相比我國對凸輪機構的研究和應用還存在一定的差距，尤其是在對振動的研究、凸輪機構的加工及產品開發(fā)等方面。雖然已經有很多學者對凸輪機構的研究做了相當多的工作，但在各研究方向仍有許多可以進行的地方。例如，從設計的角度考慮，大致有以下幾點：1、在從動件運動規(guī)律的研究方面，除了繼續(xù)尋找更好的運動規(guī)律外，還要研究有效的分析方法。2、在幾何學和運動學的研究方面。要綜合考慮各種凸輪機構，盡可能導出普遍使用的計算公式。3、發(fā)展通用而有效的CAD系統(tǒng)。4、引入專家系統(tǒng)或人工智能CAD系統(tǒng)。5、動力學的深化及研究成果的進一步實用化。6、加強對凸輪機構的運動學特性好熱動力學特性的計算機模擬，以提高設計質量和縮短產品研制周期。7、研究CAD/CAM的一體化。8、凸輪機構作為引導機構的研究和應用。隨著社會的發(fā)展科技的進步，人們對各種機械在速度、效率、壽命、噪聲和可靠性等方面要求的日益提高，因此也就對凸輪機構的各種性能有更高的要求。為適應這種發(fā)展形勢，凸輪機構必須具有特性優(yōu)良的凸輪曲線和高速、高精度性能。我們的研究也正是為次而努力。二、溝槽凸輪機構設計與分析為滿足凸輪機構的輸出件提出的運動要求、動力要求等，凸輪機構的設計大致可分為以下三步:l)從動件運動規(guī)律的設計。2)凸輪機構基本尺寸的設計。3)凸輪機構輪廓曲線的設計。2.1從動件運動規(guī)律的設計運動規(guī)律設計包括對所設計的凸輪機構輸出件的運動提出的所有給定要求。例如，推程、回程運動角、遠休止角、近休止角、行程以及推程、回程的運動規(guī)律曲線形狀，都屬于運動規(guī)律設計。所謂凸輪曲線并不是凸輪輪廓的形狀曲線，而是凸輪驅動從動件的運動曲線。研究凸輪曲線的目的在于用最短時間、最圓滑、無振動、耗能少的方式來驅動從動件。凸輪曲線特性優(yōu)良與否直接影響凸輪機構的精度、效率和壽命。從動件的運動情況，是由凸輪輪廓曲線的形狀決定的。一定輪廓曲線形狀的凸輪，能夠使從動件產生一定規(guī)律的運動；反過來實現(xiàn)從動件不同的運動規(guī)律，要求凸輪具有不同現(xiàn)狀的輪廓曲線，即凸輪的輪廓曲線與從動件所實現(xiàn)的運動規(guī)律之間存在著確定的依從關系。因此，凸輪機構設計的關鍵一步，是根據工作要求和使用場合，選擇或設計從動件的運動規(guī)律。在設計凸輪機構基木尺寸和凸輪輪廓之前，必須根據凸輪機構的工作性能要求選擇從動件的