1、圓柱凸輪的計算機(jī)輔助設(shè)計來源：東方煙草報社 總期數(shù)：2054（煙機(jī)專刊第24期） 出版日期：2006-12-19【摘要】本文介紹了一種計算機(jī)輔助設(shè)計圓柱凸輪的方法，先推導(dǎo)出凸輪的曲線方程，然后再闡述計算機(jī)軟件生成凸輪的步驟。【關(guān)鍵詞】圓柱凸輪 計算機(jī)輔助設(shè)計 曲線方程圖圖圖3圖4隨著現(xiàn)代計算機(jī)輔助設(shè)計的發(fā)展，越來越多的設(shè)計都要靠計算機(jī)來完成，從而大大提高了設(shè)計效率和設(shè)計精度。由于對凸輪的加工要求較高，所以凸輪的設(shè)計要很精確，特別是雙面凸輪與雙滾子配合的凸輪機(jī)構(gòu)。凸輪與滾子接觸的兩個面加工起來比較困難，因此既要保證兩個滾子與接觸面緊密結(jié)合，又要保證雙面凸輪與雙面滾子在共同運(yùn)動過程中不被卡死。本文

2、介紹的凸輪計算機(jī)輔助設(shè)計方法，就解決了凸輪設(shè)計與加工的問題。一、圓柱凸輪的曲線方程在凸輪設(shè)計中常用的凸輪曲線有：等速直線、等加速、等減速（拋物線）、余弦加速度（簡諧）、正弦加速度（擺線）。在設(shè)計凸輪時通常將幾種曲線組合，組合時曲線在區(qū)間內(nèi)連續(xù)，各拼結(jié)點(diǎn)（如A、B）處的速度相等，下面就“拋物線直線拋物線”組合的運(yùn)動方程加以推導(dǎo)。設(shè)計一個圓柱凸輪，其從動件在升程時按“拋物線（等加速）直線拋物線（等減速）”運(yùn)動，運(yùn)動區(qū)間分別為：00500，500800，8001300，升程h=62mm，凸輪運(yùn)動角=1300。凸輪曲線圖如圖1所示。1.在等加速拋物線階段(00500)假設(shè)有與其相等的等減速段，則運(yùn)動角

3、1=2×500=1000，行程為2h1。 S1=4h1(/1000)2對上式求導(dǎo)得速度方程為：S1()=8h1/1002當(dāng)=500時，S1()A=(1/25)h12.在等速階段(500800)相應(yīng)的運(yùn)動角2=500，設(shè)從A點(diǎn)開始計算的位移為S2，由于在A點(diǎn)等加速拋物線與等速階段的速度相等，即：S2()=S1()A=(1/25)h1S2=(1/25)h1(500)當(dāng)=800時，S2=(6/5)h1=h23.在等減速拋物線階段（500800）假設(shè)有與其相等的等加速段，則運(yùn)動角3=2×(1300800)=1000，行程為2h3。從B點(diǎn)開始計算的位移為S3，則S3=2h312(1(

4、500)/10002)h3對上式求出速度方程為：S3()=13h3/125h3/1250當(dāng)=800時，S3()B=(1/25)h3在B點(diǎn)直線段與拋物線的速度相等，A點(diǎn)與B點(diǎn)的速度相等，即：S1()A=S1()B=S3()B=(1/25)h3=(1/25)h1 故h3=h14.求h1，h2，h3由于h=h1+h2+h3，h2=(6/5)h1，h3=h1故h=h1+(6/5)h1+h1=62mm解得：h1=155/8，h2=93/4，h3=155/8。5.曲線方程式把h1，h2，h3分別帶入S1，S2，S3中得：00500：S=155/2(/1000)2500800：S=31/40(500)800

5、1300：S=155/8155/21(500)/10002二、根據(jù)曲線方程在EXCEL中計算數(shù)據(jù)利用EXCEL強(qiáng)大的數(shù)據(jù)計算功能可以計算處凸輪的數(shù)據(jù)，如圖2。其中X代表圖1中的橫坐標(biāo)，Y代表圖1中的縱坐標(biāo)S，升程S中的數(shù)據(jù)由曲線方程計算得出。在凸輪轉(zhuǎn)角一欄是以10為單位，根據(jù)需要可以把單位分得更小，這樣在曲線上的數(shù)據(jù)點(diǎn)就更多，在數(shù)控機(jī)床加工時就更精確。三、建立凸輪模型當(dāng)在EXCEL中處理好凸輪數(shù)據(jù)以后把表中的笛卡兒坐標(biāo)數(shù)據(jù)導(dǎo)入PRO/E軟件中生成凸輪，具體操作如下：1.建立凸輪圓柱體先建立凸輪基體。如圖3所示。2.插入“圖形”當(dāng)凸輪基體建立以后，在PRO/E工作界面中依次點(diǎn)擊：“插入模型基準(zhǔn)圖

6、形”，給圖形命名為“圖1”。進(jìn)入“圖形”工作界面后先插入坐標(biāo)系，然后繪制一條樣條曲線，雙擊樣條曲線進(jìn)行編輯。以笛卡兒坐標(biāo)保存一個后綴名為*.pts的文件，把EXCEL中的笛卡兒坐標(biāo)數(shù)據(jù)復(fù)制到文件中。在“圖形”工作界面中再打開*.pts文件退出后就生成一條曲線。編輯曲線還可以打開曲率分析工具，觀看曲率線。如果曲率不光滑，說明EXCEL表中某處數(shù)據(jù)輸入有錯誤，應(yīng)該返回進(jìn)行檢查。3.變截面掃描在PRO/E工作界面中依次點(diǎn)擊：“插入可變截面掃描”，創(chuàng)建掃描的截面，在繪制掃描截面的截面中選擇一尺寸，給其加入關(guān)系式“sd*=2+evalgraph(“圖形1”,trajpar*N)。其中N代表EXCEL中X坐標(biāo)的最后一個數(shù)據(jù)，即凸輪曲線平面坐標(biāo)的X方向長度。關(guān)系式中“圖形1”表示引用前面創(chuàng)建的“圖形1”。最后就生成了圖4的凸輪三維圖形。 利用計算機(jī)輔助設(shè)計的方法制作出的凸輪，無論加工精度還是工作效率都有很大提高，如果數(shù)控加工系統(tǒng)與相關(guān)