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平面凸轮连杆机构是正在发展中的新型机构,由于其结构较复杂,特别是机构的运动分析和综合十分繁琐,长期以来极大地阻碍了它的发展。计算机技术和现代设计方法的发展,极大地推动了平面凸轮连杆机构研究和应用。所以,计算机仿真技术得以出现并逐步发展成为了现代机械设计不可缺少的辅助手段和方法。
本文从研究机构的基本组成出发,探讨了平面凸轮连杆机构的组成原理,将凸轮连杆机构分解成连杆机构和凸轮机构,分别对连杆机构和凸轮机构这两种基本机构进行机构的运动分析并推导凸轮廓线。首先根据凸轮连杆机构的末端运动规律对包含有两种特殊单杆和RRR、RRP、RPR型II级杆组的连杆机构进行运动分析,并同时推导出凸轮机构的从动件运动规律;再根据已推导出的从动件运动规律求解凸轮廓线,推导各类平面凸轮(移动滚子、移动平底、摆动滚子)廓线的通用公式,并详细介绍了分离法推导平面凸轮(摆动滚子)廓线的方法以及通用公式。在此基础上将机构的已知信息转换成计算机可识别的矩阵信息,从而把机构问题转化成数学问题,即把机构的运动学分析问题转化成数学的矩阵变换问题,并应用MATLAB软件平台建立平面凸轮连杆机构的运动学计算机辅助分析与仿真系统;最后通过部分实例对系统进行了演示,对于任一给定的机构,只要输入其已知信息矩阵和末端运动状态的相关参数,系统将自动完成机构的分析计算并得到其凸轮廓线、仿真图形和所要求点的运动信息(位移、速度和加速度)。