文档介绍：1 引言
原动机、传动机构和工作机(执行机构)是机械系统的三大基本构成。原动机提供基本的运动和动力,是一种把其它形式的能量转化为机械能的机械,常见的有蒸汽机、内燃机和电动机等。工作机是指利用原动机提供的动力实现物料或信息的传递,克服外载荷而作有用机械功的机械,随机械功能的不同,工作机的运动方式和结构形式也千差万别。由于原动机的单一性、简单性与工作机的多样性、复杂性之间的矛盾,需用传动机构将原动机的运动和动力如加速度、力或力矩的大小和方向等进行转换后传递给工作机的要求,传动机构的存在就是必然的。随着机械向高效、高速、精密和多功能方向发展,对传动机构的功能和性能的要求也越来越高。在实践生产中,常常需要传动装置输出较低的转速及较大的扭矩。但是作为动力输出装置的电机输出的转速却很高,而扭矩很小,因此需要传动装置大幅度降低电机转速,增加输出转矩。目前往往通过采用多级行星轮系或少齿差星轮系来达到这个目的。这两种类型的减速装置,虽然可以提供大减速比,但机构所需要的零件数量相对较多,提高了装置的成本,降低了齿轮减速机构的可靠性。导杆减速装置不同于普通的齿轮减速装置,它结合导杆机构的优点,具有结构简单,构思巧妙,在许多运用场合具有特殊的优越性。例如印刷机的推板机构、柴油机配气机构中的控速横臂导杆装置、导弹发射器中的移动导杆装置等,都利用导杆装置来降低速度,以满足工作机械的需要。
本文以导杆减速装置的工作原理、运动分析、结构设计、建立三维装配模型和运动仿真等基本问题为研究目标。
由于机械传动机构具有恒功率输出、效率高和成本低等优点,被广泛应用于各种机械系统中。因此。为了改善机械系统的工作性能,必须重视对机械传动系统的研究和开发。科学技术的发展,尤其是信息技术、自动化技术与传统制造业相结合,使得许多过去难以实现的设计要求成为可能,有力地推动了机械传动产品类型的多样化与制造向柔性化方向发展。
选题的背景及意义
选题的背景
导杆机构在各种机械中早已获得了广泛应用,导杆机构是一种以面为接触的低副传动机构。与齿轮传动机构相比,导杆机构本身就具有齿轮机构所没有的特点。
其主要优点有[1]:
(1) 导杆机构中的运动副都是低副,组成运动副的两构件之间为面接触,因而承受的压强小、便于润滑、磨损较轻,可以承受较大的载荷;
(2) 导杆构件形状简单,加工方便,构件之间的接触是由构件本身的几何约束来保持的,所以构件工作可靠;
(3) 在原动件等速连续运动的条件下,当各构件的相对长度不同时,可使从动件实现多种形式的运动,满足不同的运动规律的要求;
(4) 利用导杆机构可满足不同的运动轨迹的要求。
导杆机构也存在如下的缺点:
(1) 根据从动件所需要的运动规律或轨迹来设计导杆机构比较复杂,而且精度不高;
(2) 导杆机构运动是产生的惯性力难以平衡,所以不适用于高速场合。
本课题研究的重点
理论上讲导杆分为摆动导杆和转动导杆,理论上看来,导杆减速装置是不能连续工作的,因为它存在不确定位置,作为减速装置,出现运动不确定是不允许的。本课题研究的重点就是如何解决运动不确定的问题。
虚拟建模系统环境
概述
虚拟设计是以“虚拟现实”(Virtual Reality)技术为基础,以机械产品为对象的先进设计手段,是利用计算机建造虚拟样机,并对其进行分析、仿真,以得到最优设计结果的一种行之有效的方法。虚拟设计系统的三个功能:3D用户界面;选择参数;数据表达和双向数据传输。就“虚拟设计”而言,所有的设计工作都是围绕虚拟原型而展开的,只要虚拟原型能达到要求,则实际产品也能达到设计要求。而传统的设计则是针对物理原型,虚拟设计给物理原型的设计和制造,提出了重要的依据和参考。
虚拟设计优点:虚拟设计继承了传统CAD设计的优点,便于借鉴和利用前人的成果和经验;可视化特点,便于改进和修正原有设计:比较传统的现实制造,它不需要反复制造与实验物理样机,从试制阶段起就需要投入大量原料;节省大量人员、厂房,成本低,效率高,风险小;弥补了传统现实设计制造的缺点。
目前,伴随着CAD/CAM/CAE技术的日趋成熟,建立在软件集成基础上的虚拟样机技术及其应用也获得了迅速发展。它已经由分析专用研究工具转变为工程师易于掌握的工程技术手段。虚拟样机己经具备处理日益复杂的工程问题的能力,其应用领域包括:汽车制造业、越野车辆和工程机械、航空业、铁道车辆及设备、国防工业、通用机械制造业、造船业、机械电子工业、人机工程学、工程咨询业、运动器械及娱乐设备等。
传统的物理样机制造方法是零部件设计方法。设计人员首先进行零件设计,然后将零件组装成物理样机,并通过试验,研究系统的运动。物理样机制造和试验,大大增加了产品开发周期和成本。尽管如此,