機構設計與運動仿真實踐教程內(nèi)容簡介

本書以機械原理等課程介紹的機構設計知識為基礎，綜合運用三維CAD技術、運動仿真技術，結(jié)合典型工程案例循序漸進地介紹各類機構的設計、分析方法。全書共9章，內(nèi)容包括概述、平面連桿機構數(shù)字化設計與仿真、凸輪機構數(shù)字化設計與仿真、齒輪機構及輪系數(shù)字化設計與仿真、間隙機構數(shù)字化設計與仿真、組合機構數(shù)字化設計與仿真、萬向聯(lián)軸節(jié)與螺旋機構的運動仿真、機構動力學分析、機械運動方案設計綜合案例。附錄中給出了實驗報告與實訓報告和練習。

第1章 概 述 1

1.1 NX9.0運動仿真簡介 1

1.1.1 NX9.0運動仿真主界面 1

1.2.1運動方案的建立與參數(shù)設置 3

1.2 裝配建模 5

1.2.1 NX裝配方法 5

1.2.2 WAVE幾何鏈接器 8

第2章 平面連桿機構數(shù)字化設計與仿真 11

2.1平面連桿機構簡介 11

2.1.1平面四桿機構的特點和基本類型 11

2.1.2平面連桿機構運動設計的基本問題 15

2.2連桿 15

2.2.1創(chuàng)建連桿 15

2.2.2連桿屬性 17

2.3運動副 20

2.3.1運動副的定義 20

2.3.2運動副的類型 20

2.3.3Gruebler數(shù)與自由度 20

2.3.4旋轉(zhuǎn)副 21

2.3.5滑動副 23

2.4運動驅(qū)動 24

2.5仿真解算與結(jié)果輸出 25

2.5.1解算 25

2.5.2動畫的播放及輸出 26

2.5.3圖表功能 27

2.6平面連桿機構運動學分析 29

2.6.1分析要求 29

2.6.2平面機構數(shù)字化模型的建立 30

2.6.3運動分析方案的建立 31

2.6.4運動方案分析 32

2.6.5運動結(jié)果分析 36

2.7砂箱翻轉(zhuǎn)機構的設計及仿真 37

2.7.1設計要求 37

2.7.2平面機構數(shù)字化設計及模型的建立 38

2.7.3運動方案的建立并分析 39

2.8牛頭刨床機構的設計及仿真 41

2.8.1設計要求 41

2.8.2平面機構數(shù)字化設計及模型的建立 42

2.8.3運動方案的建立并分析 43

2.9曲柄滑塊機構的設計及仿真 45

2.9.1設計要求 45

2.9.2平面機構數(shù)字化設計及模型的建立 46

2.9.3運動方案的建立并分析 47

第3章 凸輪機構數(shù)字化設計與仿真 50

3.1凸輪機構簡介 50

3.1.1 凸輪機構的組成 50

3.1.2 凸輪機構的分類 50

3.1.3從動件常用運動規(guī)律 52

3.2 凸輪機構數(shù)字化設計 53

3.2.1 凸輪機構設計的主要問題 53

3.2.2 凸輪機構的計算機輔助設計 53

3.2.3參數(shù)化曲線 54

3.3 凸輪機構運動副定義 56

3.3.1點在線上副 56

3.3.2線在線上副 57

3.4 對心直動滾子從動件凸輪機構設計 59

3.4.1凸輪機構主要結(jié)構參數(shù)及運動規(guī)律的確定 59

3.4.2建立凸輪機構的運動簡圖 59

3.4.3 建立凸輪機構的裝配模型 62

3.4.4 直動盤形凸輪機構的運動仿真 62

3.5 繞線機凸輪機構建模與仿真 65

3.5.1凸輪機構主要結(jié)構參數(shù)及運動規(guī)律的確定 66

3.5.2建立凸輪的輪廓曲線 66

3.5.3凸輪機構裝配模型的建立 68

3.5.4 凸輪機構的運動仿真 68

3.6 自動送料凸輪機構的建模與仿真 71

3.6.1凸輪機構主要結(jié)構參數(shù)及運動規(guī)律的確定 72

3.6.2圓柱凸輪數(shù)字化模型的建立 72

3.6.3圓柱凸輪機構裝配模型的建立 74

3.6.4圓柱凸輪機構的運動仿真 75

第4章 齒輪機構及輪系數(shù)字化設計與仿真 78

4.1 齒輪機構概述 78

4.1.1齒輪機構的類型 78

4.1.2齒輪機構的特點 79

4.2 輪系概述 80

4.2.1輪系的類型 80

4.2.2輪系的特點 81

4.3 齒輪機構運動副定義 82

4.3.1齒輪副 82

4.3.2齒輪/齒條副 83

4.4直齒錐齒輪機構設計 84

4.4.1 參數(shù)計算 84

4.4.2 建立直齒錐齒輪機構數(shù)字化模型 85

4.4.3 運動仿真 86

4.5 2K-H型行星輪系設計 87

4.5.1 行星輪系的設計 87

4.5.2 建立2K-H型行星輪系數(shù)字化模型 88

4.5.3 行星輪系的運動仿真 89

4.6 3K型行星輪系設計 90

4.6.1 參數(shù)計算 90

4.6.2 建立3K型行星輪系裝配模型 93

4.6.3 3K型行星輪系運動仿真 94

第5章 間隙機構數(shù)字化設計與仿真 96

5.1間隙機構簡介 96

5.1.1 棘輪機構 96

5.1.2 槽輪機構 97

5.1.3凸輪式間歇運動機構 98

5.1.4 不完全齒輪機構 99

5.1.5間歇運動機構設計的基本問題 99

5.2 棘輪機構建模與仿真 100

5.2.1棘輪機構主要結(jié)構參數(shù)的確定 100

5.2.2 建立凸輪機構的裝配模型 100

5.2.3棘輪機構運動仿真 102

5.3 槽輪機構的設計與仿真 103

5.3.1槽輪機構主要結(jié)構參數(shù)的確定 103

5.3.2繪制槽輪機構草圖 105

5.3.3槽輪機構裝配模型的建立 106

5.3.4 槽輪機構的運動仿真 107

5.4 不完全齒輪機構的設計 108

5.4.1主要結(jié)構參數(shù)的確定 108

5.4.2不完全齒輪機構裝配模型的建立 109

5.4.3不完全齒輪機構的運動仿真 111

第6章 組合機構數(shù)字化設計與仿真 113

6.1組合機構簡介 113

6.1.1機構的組合方式 113

6.1.2 組合機構的類型及功能 114

6.2運動函數(shù) 115

6.2.1 Step函數(shù) 115

6.2.2余弦函數(shù)——簡諧運動 116

6.3封裝選項 117

6.4 凸輪-連桿組合機構的設計與仿真 118

6.4.1設計依據(jù) 118

6.4.2 建立凸輪-連桿組合機構的運動簡圖 119

6.4.3 心臟線凸輪-連桿組合機構的運動仿真 120

6.5 齒輪-連桿組合機構的設計 121

6.5.1單排內(nèi)嚙合式行星輪系-連桿組合機構裝配模型的建立 121

6.5.2單排內(nèi)嚙合式行星輪系-連桿組合機構的運動仿真 122

6.6 凸輪—齒輪組合機構的設計 124

6.6.1 設計依據(jù) 124

6.6.2固定凸輪周轉(zhuǎn)輪系裝配模型的建立 125

6.6.3建立凸輪-齒輪組合機構的裝配模型 126

6.6.4 凸輪-齒輪組合機構運動仿真 127

第7章 萬向聯(lián)軸節(jié)與螺旋機構的運動仿真 128

7.1 簡介 128

7.1.1 萬向聯(lián)軸節(jié)簡介 128

7.1.2 螺旋機構簡介 128

7.2 運動副定義 129

7.2.1 萬向節(jié)副 129

7.2.2 螺旋副 130

7.2.3 柱面副 130

7.3 雙萬向聯(lián)軸節(jié)的建模與仿真 131

7.3.1 建立雙萬向聯(lián)軸節(jié)的裝配模型 131

7.3.2 建立雙萬向聯(lián)軸節(jié)的運動學仿真 133

7.4 手動夾爪機構的建模與仿真 134

7.4.1手動夾爪機構運動簡圖 134

7.4.2 建立手動夾爪機構的裝配模型 135

7.4.2手動夾爪機構的運動仿真 136

第8章 機構動力學分析 139

8.1載荷 139

8.1.1標量力 139

8.1.2矢量力 142

8.1.3標量扭矩 145

8.1.4矢量扭矩 146

8.2 重力與摩擦力 147

8.2.1 重力 148

8.2.2 摩擦力 149

8.3 NX動力學仿真案例 152

第9章 機械運動方案設計綜合案例 156

9.1 機械運動方案設計過程 156

9.2 車床四方刀架體銑夾具設計 157

9.2.1 設計依據(jù) 157

9.2.2 運動方案設計 157

9.2.3結(jié)構方案設計 158

9.2.4結(jié)構設計 159

9.2.5運動仿真、干涉檢查 159

附錄：實驗報告與實訓報告 162

附錄A 《理論力學》實驗報告 162

A.1平面連桿機構運動分析實驗報告 162

附錄B《機構與零部件設計Ⅰ》實驗報告 166

B1 凸輪機構數(shù)字化設計與仿真實驗報告 166

B2 牛頭刨床主體機構設計與虛擬仿真實驗報告 170

B3 行星輪系的數(shù)字化設計與仿真實驗報告 173

附錄C 運動分析與動畫設計實踐 176

參考文獻 186

本書綜合介紹了機械機構設計理論與Pro/ENGINEER 軟件應用的相關知識，是一本兼顧理論與實踐的機構設計參考書。編者結(jié)合多年的機械設計教學經(jīng)驗與Pro/ENGINEER 軟件實際應用體會，從便于機械機構設計者自學的角度出發(fā)，融經(jīng)驗及技巧于一體的典型實例進行講解，使讀者能夠?qū)C構設計理論及其在Pro/ENGINEER 軟件平臺上進行運動仿真分析的實際應用都有全面的掌握。

全書強調(diào)理論知識和應用實例相結(jié)合，使讀者輕松地掌握機械機構設計理論，熟練應用Pro/ENGINEER 軟件進行機構運動仿真分析。在內(nèi)容結(jié)構上，本書從常用機構的設計理論入手，以典型機構設計為實例，由淺入深、循序漸進地講解了從基本零件的設計、裝配到機構運動仿真分析的整個流程。讀者只需按照書中的步驟進行設計、操作，就能理解并掌握機構設計及其在Pro/ENGINEER 軟件下運動仿真分析的方法。本書中附贈所有的機構運動仿真分析實例所需的零件（prt）文件及最后生成的裝配（asm）文件（利用二維碼或網(wǎng)址進行下載），可供讀者練習使用。

本書適合機構研究和設計人員以及高等工科院校機械類和近機類專業(yè)的師生參考使用，也可作為學習掌握Pro/ENGINEER 基本操作的機械工程技術人員的參考用書。

第1章緒論1

11機構設計概述1

111機構設計的發(fā)展趨勢1

112典型機構研究意義1

12機構系統(tǒng)仿真分析概述2

121機構運動仿真分析應用及意義2

122機構運動仿真分析過程2

123運動仿真分析方法和軟件介紹2

13Pro/ENGINEER軟件概述3

131Pro/ENGINEER的特點和優(yōu)勢3

132Pro/ENGINEER軟件的機構運動仿真功能4

133Pro/ENGINEER軟件的運動仿真分析方法4

第2章平面連桿機構8

21平面連桿機構概述8

211平面連桿機構的應用和特點8

212平面連桿機構的類型9

22鉸鏈四桿機構9

221鉸鏈四桿機構的特性9

222鉸鏈四桿機構的設計11

223鉸鏈四桿機構的運動仿真分析實例12

23曲柄滑塊機構22

231曲柄滑塊機構的設計22

232曲柄滑塊機構的運動仿真分析實例22

24導桿機構29

241導桿機構的設計29

242導桿機構的運動仿真分析實例29

25平面連桿機構運動仿真分析方法拓展34

第3章凸輪機構37

31凸輪機構概述37

311凸輪機構的結(jié)構與特性37

312凸輪機構的類型37

313凸輪機構從動件的運動規(guī)律設計38

314各類凸輪傳動的基本設計過程40

32盤形凸輪機構41

321盤形凸輪機構的設計41

322盤形凸輪機構的運動仿真分析實例43

33移動凸輪機構51

331移動凸輪機構的設計51

332移動凸輪機構的運動仿真分析實例51

34圓柱凸輪機構59

341圓柱凸輪機構的設計59

342圓柱凸輪機構的運動仿真分析實例60

35凸輪機構運動仿真分析方法拓展67

第4章齒輪機構69

41齒輪機構概述69

42漸開線直齒圓柱齒輪機構73

421漸開線直齒圓柱齒輪機構的設計73

422漸開線直齒圓柱齒輪機構的運動仿真分析實例79

43漸開線斜齒圓柱齒輪機構92

431漸開線斜齒圓柱齒輪機構的設計92

432漸開線斜齒圓柱齒輪機構的運動仿真分析實例94

44漸開線直齒圓錐齒輪機構106

441漸開線直齒圓錐齒輪機構的設計106

442漸開線直齒圓錐齒輪機構的運動仿真分析實例109

45漸開線齒輪齒條機構129

451漸開線齒輪齒條機構的設計129

452漸開線齒輪齒條機構的運動仿真分析實例129

46齒輪機構運動仿真分析方法拓展135

第5章輪系機構138

51輪系機構概述138

511輪系分類138

512輪系的應用140

52定軸輪系設計及運動仿真實例143

521傳動比計算143

522定軸輪系的設計143

523定軸輪系運動仿真分析實例144

53周轉(zhuǎn)輪系設計及運動仿真實例153

531傳動比計算153

532周轉(zhuǎn)輪系的設計154

533周轉(zhuǎn)輪系運動仿真分析實例156

54輪系運動仿真分析方法拓展166

第6章間歇運動機構167

61間歇運動機構概述167

62槽輪機構171

621槽輪機構的設計171

622槽輪機構的運動仿真分析實例172

63棘輪機構183

631棘輪機構的設計183

632棘輪機構的運動仿真分析實例184

參考文獻197