抛光磨头凸轮轮廓设计与运动仿真Word格式.docx
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导师:
申请学位级别:
工学硕士
学科、专业:
机械电子工程
所在单位:
机械动力工程学院答辩日期:
授予学位单位:
ClassifiedIndex:
DissertationfortheMasterDegreeinEngineering
CamProfileCurveDesignandMotionSimulationofPoshingHead
Candidate:
Supervisor:
AcademicDegreeAppliedfor:
MasterofEngineering
Speciality:
MechatronicEngineeringDateofOralExamination:
March,2011
University:
HarbinUniversityofScienceandTechnology
哈尔滨理工大学硕士学位论文原创性声明
本人郑重声明:
此处所提交的硕士学位论文《抛光磨头凸轮轮廓设计与运动仿真》,是本人在导师指导下,在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。
据本人所知,论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。
对本文研究工作做出贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式注明。
本声明的法律结果将完全由本人承担。
作者签名:
日期:
年月日
哈尔滨理工大学硕士学位论文使用授权书
《抛光磨头凸轮轮廓设计与运动仿真》系本人在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。
本论文的研究成果归哈尔滨理工大学所有,本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。
本人完全了解哈尔滨理工大学关于保存、使用学位论文的规定,同意学校保留并向有关部门提交论文和电子版本,允许论文被查阅和借阅。
本人授权哈尔滨理工大学可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文,可以公布论文的全部或部分内容。
本学位论文属于
保密
年解密后适用授权书。
不保密
(请在以上相应方框内打√
年月日导师签名:
哈尔滨理工大学工学硕士学位论文
--I抛光磨头凸轮轮廓设计与运动仿真
摘要
抛光磨头是瓷质砖抛光机上的核心部件,其性能优劣直接影响到抛光砖的加工质量和生产效率。
随着我国房地产业的迅猛发展、国民生活水平的提高以及国际化建材市场竞争的日益激烈,无论是对抛光砖的产量还是质量都提出了更高的要求。
所有的这一切都需要提高国产抛光机的质量才能得以实现。
目前,国产抛光机设备主要存在着抛光磨削加工过程中碎砖现象严重,加工噪音大等缺陷,尤其是抛光磨头更存在凸轮局部磨损现象严重,摆杆运动精度低以及返修率高等问题。
如何提高抛光机,尤其是抛光磨头的工作性能,提高国产抛光机设备以及抛光砖的国际竞争力已经是摆在我们面前迫切需要解决的问题。
在实际调研和查阅大量的相关资料的基础上,本文以瓷质砖抛光机的抛光磨头为研究对象,对其凸轮摆杆机构展开重点研究分析,针对其端面圆柱凸轮轮廓的研究采用将圆柱凸轮展开成平面凸轮的方法,利用坐标变换的原理,计算出其1/6段理论轮廓曲线与实际轮廓曲线点坐标表达式,并在MATLAB中计算轮廓采样点处的坐标值、绘制凸轮轮廓曲线以及输出采样点处的坐标,从而利用采样点凸轮轮廓坐标在SolidWorks中建立凸轮三维模型,并完成抛光磨头其它零件的建模与装配。
而针对采用将圆柱凸轮展开成平面凸轮计算凸轮轮廓所存在的误差问题,通过在ADAMS中模拟摆杆和凸轮的实际运动情况,并测量在运动仿真过程中凸轮因误差而上下浮动的数值,从而对凸轮轮廓曲线进行修正。
最后,利用修正后的轮廓线建立凸轮的三维模型以及凸轮摆杆机构模型,并进行运动仿真分析。
从仿真得出的摆杆运动规律图来看,摆杆的运动规律与理论设计基本相符,从而证明了采用此种方法来设计空间凸轮轮廓曲线的正确性。
本文的研究为设计端面圆柱凸轮轮廓提供了一种新的思路,同时在今后对抛光磨头结构的研究以及优化方面也具有重要的参考价值。
关键词抛光磨头;
圆柱端面凸轮;
运动仿真;
ADAMS
--
IICamProfileCurveDesignand
MotionSimulationofPoshingHead
Abstract
Polishingheadisthecorecomponentoftheceramictilepolishingmachine,thecapabilityofwhichdirectlyaffectsthemachiningqualityandproductionefficiencyofthepolishedtile.Withthedevelopmentsofrealestateindustryofourcountry,theenhanceofnationallivingstandardandthefiercecompetitionoftheinternationalbuildingmaterialsmarket,higherdemandshavebeenpresentedontheproductionandqualityofthepolishedtile.Onlytoimprovethequalityofthepolishingmachinecanmeetalltheaboverequirements.Fornow,highdefectrateandlargenoiseinthegrindingprocessarethemaindefectsofthedomesticpolishingmachine.Asforthepolishinghead,seriouscamconcentratedwear,lowkinematicaccuracyoftheswinglinkandhighrepairratearethemainflaws.Howtoimprovetheservicebehaviourofthepolishingmachineandthepolishingheadandenhancetheglobalcompetitiveabilityofthedomesticpolishingmachineandpolishedtilearetheurgentproblemstobesolvedaheadofus.
Onthebasisofpracticalinvestigationandconsultationofmassrelevantdata,thispapertakesthepolishingheadofthepolishingmachineastheresearchobjectandcarriesoutkeyresearchandanalysisonthecamswinglinkmechanism.Inordertostudytheheadfacedcylindricalcamprofile,thecylindricalcamwasunfoldedintotheformofplannercam.Basedoncoordinatetransformationprinciple,thecoordinateexpressionsof1/6segmentidealprofileandactualprofilewerededucedandthevaluesofthecoordinatepointswerecalculatedinMATLAB.ThecamprofilecurvewasplottedinMATLABandthecoordinatepointsvalueswereoutputtedtoestablishthe3-Dmodelofthecam.ThemodelsofthecamandotherpartsofpolishingheadwerealsoestabliedinSolidWorks,aswellasthepolishingheadassembly.Aimmingattheprofilecurveerrorexistedinthemethodofunfoldingcylindricalcamintoplannercam,theactualmovementsoftheswinglinkandthecamweresimulatedinADAMSsoastomeasurethefloating-valuesofthecam
--III
causedbytheprofilecurveerrorduringthesimulationprocess.Thecammodelwasrebuiltaccordingtothecurverevisedbythecamfloating-valuesandthemotionsimulationofthecamswinglinkmechanismmodelwascarriedoutinADAMS.Inthepointofthesimulationresults,theswinglinkmotionlawbasicallyaccordswiththedesign,whichprovesthecorrectnessofthismethodtodesignthespatialcamprofilecurve.Theresearchofthispaperprovidesnewideasfortheprofilecurvedesignoftheheadfacedcylindricalcamandhasimportantreferencevalueforthestudyandoptimizationofthepolishinghead.
KeywordsPolishinghead,Headfacedcylindricalcam,Motionsimulation,ADAMS
摘要.........................................................................................................................IAbstract.......................................................................................................................II
第1章绪论................................................................................................................11.1课题研究的目的和意义...................................................................................11.2国内外研究现状...............................................................................................21.2.1抛光磨头的研究现状................................................................................21.2.2凸轮的研究现状........................................................................................31.3论文的研究对象...............................................................................................41.4课题来源及主要研究内容...............................................................................51.4.1课题来源....................................................................................................51.4.2主要研究内容............................................................................................5第2章凸轮轮廓线计算............................................................................................72.1凸轮摆杆机构概述...........................................................................................72.1.1凸轮与摆杆外形图....................................................................................82.1.2凸轮摆杆机构工作原理............................................................................82.2从动件运动规律...............................................................................................92.2.1常用的从动件运动规律..........................................................................102.2.2从动件运动规律的特征值......................................................................122.2.3从动件运动规律的选择..........................................................................132.3空间坐标变换.................................................................................................142.4凸轮轮廓曲线的计算.....................................................................................152.4.1凸轮理论展开轮廓曲线..........................................................................152.4.2凸轮压力角..............................................................................................192.4.3凸轮实际展开轮廓曲线..........................................................................222.5本章小结.........................................................................................................22第3章凸轮摆杆机构的三维建模..........................................................................233.1MATLAB绘制凸轮轮廓曲线........................................................................233.1.1MATLAB简介.........................................................................................233.1.2MATLAB绘制凸轮1/6段展开轮廓曲线..............................................23
-IV-
3.2抛光磨头零件的建模.....................................................................................263.2.1空间凸轮常用的建模方法......................................................................273.2.2凸轮建模..................................................................................................273.2.3其它零件的建模......................................................................................303.2.4标准件的建模..........................................................................................303.3装配体模型的建立.........................................................................................323.3.1抛光磨头的装配......................................................................................323.3.2凸轮摆杆机构的装配..............................................................................333.4本章小结.........................................................................................................34第4章凸轮轮廓曲线修正与运动仿真..................................................................354.1凸轮轮廓曲线修正.........................................................................................354.1.1ADAMS简介............................................................................................354.1.2凸轮轮廓曲线修正..................................................................................354.2凸轮摆杆机构运动仿真.................................................................................434.3本章小结.........................................................................................................46结论............................................................................................................................47参考文献....................................................................................................................48攻读硕士期间发表的论文........................................................................................52致谢.......................................................................................................................
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- 关 键 词:
- 抛光 凸轮 轮廓 设计 运动 仿真