共轭凸轮分割器设计制造及测试系统研究与开发

论文摘要

共轭凸轮分割器具有适应高速重载、控制准确有效、性能稳定等优点,广泛用于食品包装机械、农业机械、制药机械、印刷机械、电器制造装配自动生产线等设备上的间歇转位机构、自动机床ATC装置和步进转位装置,所以对共轭凸轮分割器的研究有重要的现实意义。本文针对共轭凸轮分割器的设计、制造和测试中的若干关键技术问题进行了较为深入系统的研究。主要研究成果如下:利用VC++6.0结合图形化编程语言OpenGL编程开发了共轭凸轮分割器设计制造系统。系统操作简单,具有良好的人机交互界面和较好的集成性、通用性和实用性,提高了共轭凸轮分割器的设计和制造效率,降低了制造成本,保证了加工质量。运用模糊数学的理论对凸轮机构从动件的运动规律进行了模糊优化设计,建立了模糊综合评判模型,快速精确的计算凸轮轮廓数据,提高了设计的工作效率和运动性能精确性。研究了VC++6.0、OpenGL和UG软件之间的信息交换技术,编制了图形转换、运动仿真、加工编程等大量程序,实现了共轭凸轮的快速造型,运动仿真和加工仿真,较好地实现了数据共享。研制了共轭凸轮分割器测试系统,对系统进行了总体结构设计。根据理论模型选择了零部件和元器件类型,设计了可调节支撑台架,用于实现对多种型号凸轮分割器的测试。实验表明研制的测试系统具有较高的可靠性和测试精度,为共轭凸轮分割器的性能测试提供了一套新型虚拟测试仪器。以专业的虚拟仪器软件LabVIEW为平台,开发了测试系统的软件交互系统。用户根据需要选择参数后,系统将会在主界面的基础上调用相应子程序,实现对共轭凸轮分割器运动角位移、速度、加速度及加速度跃动的参数测试和数据分析,使用起来简便直观,具有良好的可维护性和扩充性。对共轭凸轮分割器进行了分度精度检测,并对数据采集的输出参数（位移、速度、加速度、加速度跃度）进行了误差分析,找出了设计加工中存在的问题并进行了改进,有效地提高了共轭凸轮的设计制造质量。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 研究意义
• 1.3 共轭凸轮机构的研究现状
• 1.4 虚拟仪器的研究现状
• 1.5 本文的研究内容
• 第二章 共轭凸轮分割器设计参数选择研究
• 2.1 共轭凸轮分割器基本参数选择
• h'>2.1.1 分度数I和分度角τ_h
• d和凸轮动程角θ_h'>2.1.2 动静比K_d和凸轮动程角θ_h
• 2.1.3 从动滚子数Z和凸轮头数H
• rc'>2.1.4 中心距c和径距比K_rc
• 2.1.5 凸轮曲线
• 2.2 共轭凸轮分割器几何及动力学参数选择
• 2.2.1 凸轮轮廓方程
• 2.2.2 压力角分析
• 2.2.3 共轭凸轮轮廓曲线的曲率分析
• 2.3 从动件运动规律模糊综合选择
• 2.3.1 从动件常用运动规律
• 2.3.2 模糊综合评判模型建立
• 2.4 共轭凸轮分割器的设计方法和步骤
• 2.5 本章小结
• 第三章 共轭凸轮分割器设计制造系统的研究与开发
• 3.1 共轭分度分割器设计制造系统组成
• 3.1.1 共轭凸轮分割器设计模块
• 3.1.2 共轭凸轮分割器运动仿真模块
• 3.1.3 共轭凸轮加工仿真模块
• 3.2 共轭凸轮分割器设计制造系统功能的实现
• 3.2.1 系统运行环境初始化
• 3.2.2 共轭凸轮廓线设计功能的实现
• 3.2.3 共轭凸轮分割器的仿真实现
• 3.2.4 共轭凸轮加工仿真实现
• 3.3 本章小结
• 第四章 共轭凸轮分割器测试系统的研究与开发
• 4.1 实验台分度凸轮机构输出运动特性
• 4.2 相关参数的测试原理
• 4.2.1 静分度精度的测试
• 4.2.2 运动曲线的测试
• 4.3 测试系统的总体设计方案
• 4.3.1 数据采集方案选择
• 4.3.2 系统软件方案选择
• 4.4 实验台硬件的设计及实现
• 4.4.1 电动机的选型
• 4.4.2 编码器的选择
• 4.4.3 数据采集卡的选择
• 4.5 软件部分的设计
• 4.5.1 信号显示模块的设计
• 4.5.2 编码器参数的实时标定
• 4.5.3 数据处理模块的设计
• 4.6 共轭凸轮分割器测试系统样机
• 4.7 本章小结
• 第五章 共轭凸轮分割器测试数据分析
• 5.1 共轭凸轮分割器的精度分析
• 5.1.1 精度分析方法
• 5.1.2 分度精度测试数据分析
• 5.2 共轭凸轮分割器运动曲线及误差分析
• 5.2.1 共轭凸轮分割器运动曲线
• 5.2.2 曲线误差分析
• 5.3 结论
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 全文的工作总结
• 6.2 论文的工作展望
• 攻读硕士学位期间的科研实践工作及成绩
• 发表的论文
• 参与的科研工作
• 致谢
• 参考文献