【導讀】凸輪機構廣泛用于各種自動機中。例如，自動包裝機、自動成型機、自動裝配機、自動機床、紡織機械、農(nóng)用機械等。當它作為傳動機構時，可以產(chǎn)生復雜的運動規(guī)律；當它作為導向機構時，可使工。件少，體積小，剛性大，周期控制簡單，可靠性好，壽命長。隨著社會的發(fā)展和科技的進步，各種自動機正朝著高效率、高精度、自動化程度高。為了適應這種發(fā)展趨勢，又由于計算機軟件和數(shù)控技術的日益普及，凸輪。CAD/CAM軟件的問世，為高速高精度的凸輪機構的設計、制造和檢測提供了有利條件。

　　

【正文】 實現(xiàn)的橋梁 — 實時代碼生成工具 RealTime Workshop （ RTW ）。 RTW 使用戶可以直接將 Simulink 框圖模型轉(zhuǎn)化為實時標準 C 代碼，進而為快速原型系統(tǒng)、半物理仿真系統(tǒng)或者產(chǎn)品提供設計輸入。 凸輪輪廓的 MATLAB 程序 clear。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 34 clc。 a=zeros(1,60)。 X=zeros(1,61)。 Y=zeros(1,61)。 Z=zeros(1,61)。 C=180。 Rr=18。 P=1。 r=90。 for i=1:60 a(i)=(i1)*2 T=a(i)/120。 for e=90:120 if T= S=30*(pi**sin(4*180*T))/(4+pi)。 h=3*pi*(1cos(4*180*T))/(8*(pi+4))。 one=15+S。 two=15+S。 three=45+S。 f=atan(P*r*h/(Cr*cos(one)))。 X2=r。 Y2=Rr*cos(f)。 Z2=Rr*sin(f)。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 35 X1=X2*cos(one)*cos(a(i))P*Y2*sin(one)*cos(a(i))Z2*sin(a(i))C*cos(a(i)) Y1=X2*cos(one)*cos(a(i))+P*Y2*sin(one)*sin(a(i))Z2*cos(a(i))+C*sin(a(i)) Z1=P*X2*sin(one)+Y2*cos(one) X(i)=X1 Y(i)=Y1 Z(i)=Z1 else if T S=30*(2+pi**sin(((4*180*T)+pi)/3))/(4+pi)。 h=3*pi*(13*cos((4*180*T+180)/3))/(8*(pi+4))。 one=15+S。 two=15+S。 three=45+S。 f=atan(P*r*h/(Cr*cos(one)))。 X2=r。 Y2=Rr*cos(f)。 Z2=Rr*sin(f)。 X1=X2*cos(one)*cos(a(i))P*Y2*sin(one)*cos(a(i))Z2*sin(a(i))C*cos(a(i)) Y1=X2*cos(one)*cos(a(i))+P*Y2*sin(one)*sin(a(i))Z2*cos(a(i))+C*sin(a(i)) Z1=P*X2*sin(one)+Y2*cos(one) X(i)=X1 Y(i)=Y1 Z(i)=Z1 else 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 36 S=30*(4+pi**sin(4*180*T))/(4+pi)。 h=3*pi*(1cos(4*180*T))/(8*(pi+4))。 one=15+S。 two=15+S。 three=45+S。 f=atan(P*r*h/(Cr*cos(one)))。 X2=r。 Y2=Rr*cos(f)。 Z2=Rr*sin(f)。 X1=X2*cos(one)*cos(a(i))P*Y2*sin(one)*cos(a(i))Z2*sin(a(i))C*cos(a(i)) Y1=X2*cos(one)*cos(a(i))+P*Y2*sin(one)*sin(a(i))Z2*cos(a(i))+C*sin(a(i)) Z1=P*X2*sin(one)+Y2*cos(one) X(i)=X1 Y(i)=Y1 Z(i)=Z1 end plot3(X,Y,Z) end end end 基于 Pro／ ENGINEER 的實體三維造型 peo/e 的簡介 弧面分度凸輪由于曲面復雜難以用常規(guī)二維視圖表達，這里在前面相關理論參數(shù)及內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 37 已推導的曲面方程基礎上，借助現(xiàn)代計算機技術，進行三維設計，這里主要使用三維造型軟件 Pro／ ENGINEER Wildfire，利用其強大的曲面造型功能，編寫共軛接觸線程序驅(qū)動生成曲線，進而生成弧面凸輪的工作曲面，最后生成實體。最后進行裝配干涉檢查，同時進行運動仿真與分析，進行結(jié)構優(yōu)化。 Pro／ ENGINEER 是美國 PTC 公司 (Parametric Technology Corporation,參數(shù)技術公司 )推出的新一代 CAD/CAM 軟件，它是一個集成化的軟件，其功能非常強大，利用它可以進行零件設計、產(chǎn)品裝配、數(shù)控加工、鈑金件設計、鑄造件設計、機構分析、有限元分析和產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫管理、應力分析、逆向造型優(yōu)化設計等。 Pro／ E 軟件最大的優(yōu)點是采用了參數(shù)化造型的理論，其主要特點： 1)參數(shù)化設計思想?yún)?shù)化設計思想直接挑戰(zhàn)傳統(tǒng)模型設計思想，在參數(shù)化設計中，實體模型將取代線框模型和面模型，與實際生產(chǎn)中 的產(chǎn)品非常接近。同時，實體模型具有質(zhì)量、體積、質(zhì)心和重心等物理屬性，可以方便的對模型進行 分析和制造等后續(xù)處理。尺寸驅(qū)動是參數(shù)化設計的重要特點。所謂尺寸驅(qū)動就是以模型的尺寸來決定模型的形狀，一個模型由一組具有一定相互關系的尺寸進行定義。設計者修改尺寸參數(shù)后，經(jīng)過再生處理即可獲得新的模型形狀。 2)特征建模的基本思想特征是對有實際工程意義的圖元的高級抽象。對涉及對象的形狀、結(jié)構、裝配以及相互關系等進行合理抽象即可獲得各種類型的特征，例如實體特征、曲面特征、圓孔特征、基準平面特征等。 3)全相關的單一數(shù)據(jù)庫 Pro／ E 系統(tǒng)建立在單一數(shù)據(jù)庫基礎之上，這一點不同于大多數(shù)建立在多個數(shù)據(jù)庫之上的傳統(tǒng) CAD 系統(tǒng) 。所謂單一數(shù)據(jù)庫，就是工程中的所有資料都來自同一數(shù)據(jù)庫，這樣可以使不同部門的設計人員能夠同時開發(fā)同一產(chǎn)品，實現(xiàn)協(xié)同工作。重要的是，采用全相關的單一數(shù)據(jù)庫后，在設計中的任何一處修改都將反映到整個設計的其他環(huán)節(jié)中， Pro／ E 的組成模塊種類覆蓋機械設計制造的各個方面。他是一個內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 38 大型的軟件包，由各種模塊組成，每一個模塊都有自己獨立的功能，其中最常用到的有：草繪模塊，零件模塊，零件裝配模塊，曲面模塊，工程圖模塊，制造模塊。這種高度集成化的軟件為工業(yè)工程的自動化的發(fā)展起到了巨大的推動作用 [30][31]。 弧面 分度凸輪三維建模 通過聯(lián)立求解公式 (4． 1)、 (4． 26)和 (4． 27)三組非線性方程，根據(jù)表 4． 表 4． 2已知參數(shù)，分析可得， r 和 ? 為是由一定制約關系的變量。其中， r 為滾子在與轉(zhuǎn)盤相連的動坐標系 2 2 2 2o x y z 中 x方向的坐標，其變化范圍從 2pR ― b/2～ 2pR ＋ b/2＋ e，即 188mm— 214mm； ? 為凸輪轉(zhuǎn)角，其變化范圍為 0176。 ～ 360176。 。因此，我們有兩種方法作出凸輪的工作曲面。第一，以 ? 為參數(shù)，將 r 取一系列的值如 r=188， 190， 192， ?， 212， 214等，這樣就可以作出一系列曲線，這些曲線相當于用一系列與凸輪同心直徑不同的圓柱面去截凸輪的工作廓面得到的一系列曲線；第二種方法是將 r 當作參數(shù)，將 ? 取一系列值如 ? =0176。 ， 2176。 ,4176。 ， 6176。 ， ?90176。 等，相當于用通過凸輪中心軸線的平面去截凸輪的工作廓面的得到的一系列曲線。這兩種方法都能作出凸輪 的 工作廓面上的曲線，但是第二種方法作的曲線較短，需要作的曲線較多，比較繁雜。因此我們采用第一種方法來作凸輪工作面上的 3D 曲線。 這里我們將分別作出與滾子左面接觸的一系列凸輪輪廓曲線，分度期 1L、 2R、 2L、3R，停歇期與滾子左右接觸的輪廓曲線，然后將這些線生成曲面，最后生成實體 [33～ 35]. 建立 1L 輪廓曲線 1）建立 1L 第一段（ 0～ 1/8T）輪廓面曲線 (1).新建 .prt 文件 打 開 Pro/E Wildfire 三維繪圖軟件，新建 零件 實體，建立文件。 (2).繪制廓面曲線 曲線 從方程 完成，此時彈出【菜單管理器】，并提示選取坐標，點取桌面上的坐標后，再在【菜單管理器】中選取【笛卡爾】，然后在彈出的記事本中 輸入 如下繪圖程序： 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 39 程序 1： /*創(chuàng)建 1L（ ）階段輪廓曲線 c=180 /*中心距 p=1 /*右旋 θ f=120 /*凸輪分度期轉(zhuǎn)角 Rr=22 /*轉(zhuǎn)盤滾子半徑 r=90 /*共軛接觸點的曲面參數(shù) 90120 G=*t θ =θf*G φ 0=15 φ i=30/(pi+4)*(pi*Gsin(4*180*G)/4) φ =φ0+p*φi n=3/8*pi/(pi+4)*(1cos(4*180*G)) ψ =atan(p*r/(cr*cos(φ))*n)+180 x2=r y2= Rr *cos(ψ) z2= Rr *sin(ψ) x = x2*cos(φ)*cos(θ)p*y2*sin(φ)*cos(θ)z2*sin(θ)c*cos(θ) y = x2*cos(φ)*sin(θ)+p*y2*sin(φ)*sin(θ)z2*cos(θ)+c*sin(θ) z=p*x2*sin(φ)+y2*cos(φ) 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 40 圖 程序窗口 保存后關閉記事本窗口，單擊【確定 】 。作出第一條推程段輪廓面曲線，如圖 42 所示 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 41 圖 42 (3)．創(chuàng)建曲線組 重復以上步驟，并依次將程序段中第 (5)句 中的 r 值變?yōu)?90、 99 9 9 100、 10 10 10 10 1 11 11 11 11 120 創(chuàng) 建另外 15條推程段輪廓面曲線 。 2)創(chuàng)建 lL 第二段 (1/8～ 7/8T)輪廓曲線 建立方法和步驟與 1)相同。所輸入的程序和程序 l 基本相同， 程序如下： /*創(chuàng)建 1L（ 1/87/8T）階段輪廓曲線 c=180 /*中心距 p=1 /*右旋 θ f=120 /*凸輪分度期轉(zhuǎn)角 Rr=22 /*轉(zhuǎn)盤滾子半徑 r=90 /*共軛接觸點的曲面參數(shù) 90120 G=+*t 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 42 θ =θf*G φ 0=15 φ i=30/(pi+4)*(2+pi**sin((180+4*180*G)/3)) φ =φ0+p*φi n=3*pi/(8*(pi+4))*(13*cos((180+4*180*G)/3)) ψ =atan(p*r/(cr*cos(φ))*n)+180 x2=r y2= Rr *cos(ψ) z2= Rr *sin(ψ) x = x2*cos(φ)*cos(θ)p*y2*sin(φ)*cos(θ)z2*sin(θ)c*cos(θ) y = x2*cos(φ)*sin(θ)+p*y2*sin(φ)*sin(θ)z2*cos(θ)+c*sin(θ) z = p*x2*sin(φ)+y2*cos(φ) 重復執(zhí)行以上 ③ 的步驟 3)創(chuàng)建 l 上第三段 (7/8～ 1T)輪