【正文】 polation, Tokyo: Seimitsu kogaku kaishi 61 ＆ Aug 1995 JSPE, 1995, 1092∽ 1100 [2] Watanabe Katsuin, Exact analysis of plate cam mechanisms having errorin kinermatic constants. Nippon Kiha i Gakkai ronbunshuc Hen, 1993 [3] 石永剛，徐振華．凸輪機構(gòu)，上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 . [4] 申永勝．機械原理教程，北京：清華大學(xué)出版社． [5] 石永剛．凸輪設(shè)計與應(yīng)用創(chuàng)新，北京：機械工業(yè)出版社 . [6] 劉會英，楊志強，張勤明．機械原理，北京：機械工業(yè)出版社． [7] 袁劍雄，李晨霞，潘承怡 .機械結(jié)構(gòu)設(shè)計禁計，北京：機械工業(yè)出版社 . [8] 劉昌祺，牧野洋（日），曹西京 .凸輪機構(gòu)設(shè)計，北京：機械工業(yè)出版社 . [9] 譚雪松，張青，賴春林． 機械工程師 Pro/ENGINEER Wildhre 中。感 謝 同學(xué)對我的無私幫助，使我得以順利完成論 文。 指導(dǎo) 老師以其嚴(yán)謹(jǐn)求實的治學(xué)態(tài)度、高度的敬業(yè)精神、兢兢業(yè)業(yè)、孜孜以求的工作作風(fēng)和大膽創(chuàng)新的進取精神 對我產(chǎn)生重要影響?？傊?，這次畢業(yè)設(shè)計使我受益匪淺，為我將來工作打好了良好的基礎(chǔ)。 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 結(jié)論 30 結(jié) 論 經(jīng)過幾個多月的忙碌后，終于完成了本設(shè)計課題的各項任務(wù)。 圖 4— 17 “測量結(jié)果”對話框 然后單擊該對話框中的 （圖形）工具，系統(tǒng)彈出“圖形工具（ Graph tool）”窗口，如圖 4— 18 所示，在該窗口中顯示了凸輪連桿機構(gòu)執(zhí)行端的Ｙ向行程和速度。速度在回程過程中先減少后增大，在近程休止內(nèi)速度不變，推程過程中速度先增大后減小，在遠(yuǎn)程休止內(nèi)速度不變。 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 凸輪機構(gòu)的運動仿真 27 圖 4— 14 “測量定義”對話框 圖 4— 15 “測量結(jié)果”對話框 （ 2）測量結(jié)果 在“測量結(jié)果（ Measure Results）”對話框中的“圖形類型（ Graph Type）”欄中選擇“測量與時間（ Measure vs. Time）”，在“測量（ Measure）”欄中按著Ctrl鍵選擇“ xf1_位移”、“ xf2_速度”和“ xf3_加速度”，鉤選“分別繪制測量圖形（ Graph measures separately）”項，在“結(jié) 果集（ Result Set）”欄中選中AnalysisDefinition1，如圖 4— 15 所示。 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 凸輪機構(gòu)的運動仿真 26 圖 4— 11 點選運動軸 用同樣的方法分別繼續(xù)定義“ xf2_速度”和“ xf3_加速度”，與“ xf1_位移”不同的地方是“類型（ Type）”欄處分別選“速度（ Velocity）”和“加速度（ Acceleration）”。 圖 4— 7 “拖動”對話框 （ 4）定義分析 單擊工具欄中的 （分析）工具，系統(tǒng)彈出“分析定義（ Analysis Definition）”對話框，名稱接受默認(rèn)： AnalysisDefinition1，在“類型（ Type”）欄選擇“運動學(xué)（ Kinematic）”，在“圖形顯示（ Graphical Display）”的“終止時間（ End Time）”處輸入： 2，“幀頻（ Frame Rate）”處輸入 ： 900，并在初“始位置（ Initial Configuration）”欄選擇“快照（ Snapshot）”單選框，起用定義的快照： Snapshot1，并單擊對話框中的 （預(yù)覽）工具，預(yù)覽快照，其余接受默認(rèn)，如圖 4— 8 所示。最后單擊“凸輪從動機構(gòu)連接定義（ CamFollower Connection Definition）”對話框中的 按鈕，完成凸輪從動機構(gòu)連接的定義，如圖 4— 4 所示。 Pro/E 運動仿真的步驟 Pro/E 運 動仿真的步驟的流程圖： 凸輪機構(gòu)的運動仿真 設(shè)置機構(gòu)環(huán)境 依次單擊主菜單中的“應(yīng)用程序（ Applications）”→“機構(gòu)（ Mechanism）”命令，進入機構(gòu)運動仿真環(huán)境，進行機構(gòu)環(huán)境的設(shè)置。 （ 8）拖動：鼠標(biāo)點取并在屏幕上移動機構(gòu)。乃基礎(chǔ) :即大地或者機架，它是一個固定不移動的零件。它是定義并限制相對運動的構(gòu)件的關(guān)系。 Pro/E 運動仿真的基本術(shù)語 在機構(gòu)運動仿真過程中經(jīng)常會用到以下的基本術(shù)語： （ 1）放置約束：件中放置元件并限制該元件是否運動的圖元。 （ 6）多種形式輸出 Pro/E 運動仿真的結(jié)果可以以多種格式進行輸出，這些形式主要有 MPEG、Animated GFI 以及 VRML 等。 （ 4）機構(gòu)運動學(xué) /機構(gòu)動力學(xué)分析 機構(gòu)運動學(xué) /機構(gòu)動力學(xué)分析 (Kinematic/Dynamci Analysis)按輸入的時間和步數(shù)進行仿真分析。使用者可以根據(jù)需要選擇無運動驅(qū)動、運動函數(shù)、恒定運動、簡諧運動驅(qū)動以及關(guān)節(jié)運動驅(qū)動等 5 種可能的運動驅(qū)動中的一種。而機構(gòu)又是由構(gòu)件組合而成的，其中每個構(gòu)件都是以一定的方式至少與另一個構(gòu)件相連接，這種連接既使兩個構(gòu)件 直接接觸，又使兩個構(gòu)件產(chǎn)生一定的相對運動。虛擬樣機技術(shù)采用了計算機仿真與虛擬技術(shù)，在計算機上通過 CAD/CAM/CAE 等技術(shù)把產(chǎn)品的資料集成到一個可視化的環(huán)境中，實現(xiàn)產(chǎn)品的仿真、分析。 （ 1） 虛擬制造 (VM) 虛擬制造采用計算機虛擬仿真技術(shù)，以新產(chǎn)品及其制造系統(tǒng)的全局最優(yōu)化為目標(biāo)，通過仿真模型，在計算機上仿真生產(chǎn)全過程，實現(xiàn)產(chǎn)品的工藝規(guī)程、加工制造、裝配和調(diào)試，預(yù)估產(chǎn)品的功能、性能和加工性等方面可能存在的問題，從而更加有效地組織生產(chǎn)，增強決策與控制水平，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量。 正是基于這些優(yōu)點，計算機仿真方法能優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計，降低實驗成本，減少失敗風(fēng)險，提高預(yù)測能力。計算機仿真技術(shù)還有以下幾個優(yōu)點 ： （ 1）模型參數(shù)任意調(diào)整：模型參數(shù)可根據(jù)要求通過計算機程序隨時進行調(diào)整、修改或補充，使人們能掌握各種可能的仿真結(jié)果，為進一步完善研究方案提供了極大的方便。就應(yīng)用領(lǐng)域方面而言，計算機仿真己由航空航天轉(zhuǎn)向 制造業(yè)，并從研究制造對象 (產(chǎn)品 )的動力學(xué)、運動學(xué)特性及加工、裝配過程，擴大到研究制造系統(tǒng)的設(shè)計和運行，并進一步擴大到后勤供應(yīng)、庫存管理、產(chǎn)品開發(fā)過程的組織、產(chǎn)品測試等，涉及到企業(yè)制造活動的各個方面。 圖 3— 14 滑動桿約束 圖 3— 15 滑塊的放置 本章小結(jié) 本章首先就 Pro/E 軟件進行了簡單的介紹，然后又對溝槽凸輪機構(gòu)進行了簡單的分析，最后進行機構(gòu)部零件的實體建模和裝配。 圖 3— 11 銷釘約束 圖 3— 12 連桿的放置 ○ 5 單擊工具欄中的 （裝配）工具，在彈出的“打開（ Open）”對話框中選擇 *： \? \結(jié)果→ ，單擊 按鈕。 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 凸輪機構(gòu)的實體建模與裝配 16 圖 3— 9 銷釘約束 單擊 （確認(rèn)）按鈕，完成擺桿的放置，如圖 3— 10 所示。在“元件放置（ Component Placement）”操控板的對話欄中單擊“預(yù)定義集（ Predefine Set）” 列表，在列表中選擇“銷釘（ Pin）”選項，設(shè)置如圖 3— 7 所示的約束。在出 現(xiàn)“新文件選項（ New File Options）”對話框中選擇“ mmns_asm_design”作為模板，單擊 按鈕，即進入裝配環(huán)境，此時工作區(qū)顯示坐標(biāo)系 ASM_DEF_CSYS及基準(zhǔn)平面 ASM_FRONT、 ASM_RIGHT、 ASM_TOP。用戶在進行裝配規(guī)劃時 ，可以隨意的調(diào)入任意裝配模型進行零部件的拆卸與路徑的調(diào)整，并可以根據(jù)個人的意愿任意的選擇所要拆卸的零部件數(shù)目，如果用戶不想繼承建模者所建立的裝配模型，也可以很方便的打破原有模型的子裝配體等框架進行裝配。 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 凸輪機構(gòu)的實體建模與裝配 14 （ 3）裝配規(guī)則 裝配規(guī)劃即裝配工藝規(guī)劃形象的描述，就是指裝配過程中按要求制定的裝配計劃，它研究產(chǎn)品裝配體是用什么工具、沿怎樣的路徑、按照怎樣的次序裝配起來的。裝配工藝路徑規(guī)劃模塊可依據(jù)該語義信息按照一定的判別使序列規(guī)劃更合理更具智能型，如遇到的子裝配體是標(biāo)準(zhǔn)件 (如軸承 )或作為整體的外購裝配體，則當(dāng)作不可拆分的零件處理直接拆卸 ； 如遇到聯(lián)接件、緊固件則應(yīng)當(dāng)首先拆卸。這些約束在建立裝配模型，確定零部件在裝配體中的相對空間位置時就建立起來了。我們可以看出，定量約束的量為零時，定量約束就轉(zhuǎn)化為定性約束，這種性質(zhì)使約束可以替代、 簡化、分解。如兩平面的距離、兩線間的夾角等，能用數(shù)量來表達。這種關(guān)系可以通過約束關(guān)系來描述，這種約束關(guān)系最終反映到零件的最基本的元素上：一個裝配約束作用于兩個零件，實質(zhì)上就是約束分屬于兩個零件上的兩個幾何元素，這些幾何元素主要有點、直線、二次曲線、平面、二次曲面等，它可以是零件上實際存在的元素，也可以是零件的延伸或擴展，或者說是零件的虛擬部分，如基準(zhǔn)和參考元素等。只有這樣，裝配體才能完成人們賦予它的預(yù)期功能。 Pro/Engineer 是一個功能定義系統(tǒng)，即造型是通過各種不同的設(shè)計專用功能來實現(xiàn)，其中包括：筋（ Ribs）、槽（ Slots）、倒角（ Chamfers）和抽空（ Shells）等，采用這種手段來建立形體，對于 使用者 來說是更自然，更直觀，無需采用復(fù)雜的幾何設(shè)計方式。 Pro/E 的基于特征方式，能夠?qū)⒃O(shè)計至生產(chǎn)全過程集成到一起，實現(xiàn)并行工程設(shè)計。東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 凸輪機構(gòu)的實體建模與裝配 10 3 凸輪機構(gòu)的 實體建模與裝配 Pro/E 軟件簡介 Pro/E（ Pro/Engineer 操作軟件）是美國參數(shù)技術(shù)公司（ Parametric Technology Corporation，簡稱 PTC）的重要產(chǎn)品。 由原理示意圖可作出 擺動滾子從動件平面槽凸輪連桿組合機構(gòu)（以后簡稱為溝槽凸輪機構(gòu)） 的機構(gòu)簡圖。在第二種方案中滑塊和凸輪機構(gòu)是并排的，不易連接，因此在兩者間加了個連桿。但正弦加速度運動規(guī)律用于 升 — 停 — 回 — 停 運動時，在推程與回程的連接點處，躍度從有限的正值變?yōu)樨?fù)值，因而加速度曲線不連續(xù)。 式中“ +”號用于外包絡(luò)線，“ ”號用于內(nèi)包絡(luò)線。 由圖可知， B 點的坐標(biāo)（ x， y）分別為： x=asin? ﹣ lsin（ ? + 0? +? ） y=acos? ﹣ lcos（ ? + 0? +? ） () 從動件凸輪機構(gòu)中，凸輪的實際輪廓線是以理論輪廓線上各點為圓心作一系列滾子圓，然后作該圓族的包絡(luò)線得到的。 下面介紹的是 滾子擺動從動件凸輪輪廓曲線參數(shù)方程的建立 ： 圖 2— 1 擺動滾子從動件盤形凸輪機構(gòu) 圖 2— 1 所示為一擺動滾子從動件盤形凸輪機構(gòu)。目前精確設(shè)計凸輪輪廓的方法有包絡(luò)法、速度瞬心法、等距曲面法等等 。傳統(tǒng)的凸輪輪廓設(shè)計方法通常 采用作圖法或解析計算的方法描點。 實際凸輪時應(yīng)保證凸輪實際廓線的最小曲率半徑不小于某一許用值。 從動件偏置方向選擇的原則是 ： 若凸輪逆時針回轉(zhuǎn)，則應(yīng)使從動件軸線偏于凸輪軸心右側(cè) ； 若凸輪順時針回轉(zhuǎn)，則應(yīng)使從動件軸線偏于凸輪軸心左側(cè)。壓力角的變化就不同。為了保證凸輪機構(gòu)順利工作，規(guī)定了壓力角的許用值 ??? ，在使? ??? ?max 的前提下，選取盡可能小的基圓半徑。同時設(shè)計凸輪機構(gòu)時，除了使機構(gòu)具有良好的受力狀況外，還希望機構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊。一般來講，這些參數(shù)的選擇，除應(yīng)保證使從動件能夠準(zhǔn)確地實現(xiàn)預(yù)期的運動規(guī)律外，還應(yīng)當(dāng)使機構(gòu)具有良好的受力狀況和緊湊的尺寸。凸輪機構(gòu)的基本尺寸之間互相影響、互相制約，所以如何合理地設(shè)計這 些基本尺寸，也是凸輪機構(gòu)設(shè)計中要解決的重要問題。這種曲線要求機械加工的準(zhǔn)確性高于其他曲線。但當(dāng)這種運動規(guī)律用于 升 — ?！?回 — 停 運動時，在行程的起始和終止位置因加速度突變而仍有柔性沖擊。因此在選擇或設(shè)計運動規(guī)律時，必須根據(jù)使用場合、工作條件等分清主次，綜合考慮。在設(shè)計凸輪機構(gòu)基木尺寸和凸輪輪廓之前，必須根據(jù)凸輪機構(gòu)的工作性能要求選擇從動件的運動規(guī)律方程式，選擇不同的從動件運動規(guī)律將直接影響凸輪機構(gòu)的基本尺寸設(shè)計、輪廓設(shè)計及