【正文】 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 參考文獻(xiàn) [1] 王知行，劉廷安 .機(jī)械原理 .北京：高等教育出版社， 2021年 2月 [2] 紀(jì)名剛，濮良貴 .機(jī)械設(shè)計(jì) .北京：高等教育出版社， 2021年 5月 [3] 魏陽(yáng)，王書義 .基于 Pro/E 的機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)仿真分析 .現(xiàn)代設(shè)計(jì)出版社 ,2021年 5月 [4] 徐洪 ,劉智剛 .參數(shù)化凸 輪輪廓曲線的設(shè)計(jì) .現(xiàn)在制造工程出版社 ,2021年 9月 [5] 祝凌云，李斌 .Pro/Engineer 運(yùn)動(dòng)仿真和有限元分析 .北京 :人民郵電出版社 ,2021年 [6] 程強(qiáng) ,師忠秀 .盤形凸輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與仿真 .青島 :大學(xué)學(xué)報(bào) ,2021年 2月 . [7] 譚雪松 .Pro/E 機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練 .北京 :人民郵電出版社 ,2021年 [8] 林清安 .Pro/E 零件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)篇 .北京 :清華大學(xué)出版 ,2021年 [9] 黃圣杰 .Pro/E 高級(jí)開發(fā)實(shí)例 .北京 :電子工業(yè)出版社 ,2021年 6月 . 。同時(shí)實(shí)驗(yàn)室的楊旭老師也時(shí)常幫助我，在此我也衷心的感謝他。他們淵博的知識(shí)、開闊的視野和敏銳的思維給 了我深深的啟迪。 在此我謹(jǐn)向我的導(dǎo)師以及在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中給予我很大 幫助的老師、同學(xué)們致以最誠(chéng)摯的謝意！在學(xué)習(xí)中，老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、豐富淵博的知識(shí)、敏銳的學(xué)術(shù)思維、精益求精的工作態(tài)度以及侮人不倦的師者風(fēng)范是我終生學(xué)習(xí)的楷模，導(dǎo)師們的高深精湛的造詣與嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)精神，將永遠(yuǎn)激勵(lì)著我最后，我要向百忙之中抽時(shí)間對(duì)本文進(jìn)行審閱，評(píng)議和參與本人論文答辯的各位老師表示感謝，本文是在劉曉琴，李雪師精心指導(dǎo)和大力支持下完成的。 特別感謝我的導(dǎo)師劉曉琴，李雪 老師 ，兩個(gè)月來(lái)他們?cè)趯W(xué)習(xí)、科研上一直對(duì)我悉心指導(dǎo)，嚴(yán)格要求、熱情鼓勵(lì)，為我創(chuàng)造了很多鍛煉提高的機(jī)會(huì)。兩個(gè)月的設(shè)計(jì)時(shí)間雖然短暫，我卻從中學(xué)到了很多的東西。并且， Pro/E 也成為國(guó)際上較為通用和流行的機(jī)械仿真加工軟件?；?Pro/E 的機(jī)構(gòu)仿真己進(jìn)入可視化仿真及虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)的新階段 ,它是未來(lái)計(jì)算機(jī)仿真的發(fā)展方向 ,為傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理論提供新思路。通過(guò) Pro/E 的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真輸出的圖形可得到連桿運(yùn)動(dòng)的速度、加速度的實(shí)時(shí)變化情況。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 總結(jié) 通過(guò)一個(gè)多月的設(shè)計(jì)與學(xué) 習(xí)，我學(xué)到了很多的東西，現(xiàn)將本次設(shè)計(jì) 思路 總結(jié)如下：從最初的確定題目到最后的論文編寫，大致經(jīng)過(guò)了分析內(nèi)容 ， 查閱參考文獻(xiàn)， 明確設(shè)計(jì)目的，確定設(shè)計(jì)的凸輪類型，理論廓線的計(jì)算，參數(shù)的擬定， Pro/E 軟件的學(xué)習(xí)，三維造型，仿真出圖與分析。同上依舊以連桿的最左下端點(diǎn)為測(cè)量點(diǎn)。從合速度圖可以看出，雖然凸輪機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)中有正弦運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，但速度不均衡，非正弦運(yùn)動(dòng)規(guī)律，使得凸輪在與滾子的接觸中，摩擦較大，凸輪容易磨損。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 圖 310速度分析 圖為凸輪機(jī)構(gòu)的速度分析圖，從 上到下，分別為合速度， X方向和 Y方向的分速度圖?，F(xiàn)將分析圖表列出 ，分別為如圖 39，圖 310，圖 311。 (3)運(yùn)動(dòng)分析測(cè)量 單擊機(jī)構(gòu)菜單下的測(cè)量命令，在測(cè)量對(duì)話框中，在 命令下，輸入需要測(cè)量的位移，速度，加速度，如圖 38所示。分析進(jìn)程將會(huì)顯示在模型窗口的底部，并且模型將會(huì)按照指定運(yùn)動(dòng)進(jìn)行移動(dòng)。 完成定義后，就可以進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析了 (1)先在機(jī)構(gòu)菜單下，選擇分析命令 ，在彈出對(duì)話 框中選擇編輯，定義數(shù)值如圖37所示。繪圖顯示伺服電動(dòng)機(jī)將在 10 秒內(nèi)完成兩次旋轉(zhuǎn)。“?！? 應(yīng)為常數(shù)， 輸入值 72。單擊“新建”，“伺服電動(dòng)機(jī)定義” ，在“類型” 選項(xiàng)卡上，對(duì)于“從動(dòng)圖元”，選取“連接軸”，并選擇將 連接到 的銷釘接頭。如圖 36中的大圓曲線。最后的凸輪機(jī)構(gòu)如圖 36所示。最后將凸輪實(shí)體用同樣的方法定義到軟件中，最終形成滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)。接著將滾子插入到軟件中，選擇移動(dòng)命令中的平移命令，使得滾子與連桿的連接處接觸，選好接觸定義面，在連接選項(xiàng)中，選擇銷釘連接，使?jié)L子和連桿想固定。 圖 34 圖 33 然后用 命令先將連桿插入到軟件中，將連桿定為基礎(chǔ)主體。 接著用同樣的方法畫出滾子和連桿即可。 圖 31 圖 32 然后，在插入菜單下選擇模型基準(zhǔn)命令中的曲線命令，在彈出的對(duì)話框中選擇從方程命令，然后定義坐標(biāo)系為笛卡爾坐標(biāo)系（如圖 33），然后定義方程，在彈出 的記事本對(duì)話框中，輸入上入凸輪輪廓方程，然后保存到原文件，單擊確定，則會(huì)生成凸輪的輪廓曲線。 首先打開 Pro/E 界面的時(shí)候，點(diǎn)擊文件菜單下的新建命令，選擇零件，在右邊對(duì)話框內(nèi)選擇實(shí)體，然后確定，得到我們繪制凸輪廓線的截面。 近休程凸輪輪廓方程為： ， ( )?，F(xiàn)表示為下圖： 通過(guò)第 2 章的分析與計(jì)算，現(xiàn)取凸輪參數(shù)如下：基圓半徑 ，從動(dòng)件升程h ，厚度 b ，滾子半徑 ， ,推程運(yùn)動(dòng)角、遠(yuǎn)休程運(yùn)動(dòng)角、回程運(yùn)動(dòng)角、近休程角分別為 。以下通過(guò)實(shí)例介紹 Pro/E 機(jī)械仿真的設(shè)計(jì)方法和過(guò)程。工程師可以輕松制作形象的 CAD 幾何體動(dòng)畫 ,而不是用數(shù)學(xué)關(guān)系計(jì)算和評(píng)估零件在運(yùn)動(dòng)中受到的力、速度和加速度 ,建立彈簧和阻尼器模型 ,以及模擬沖擊和碰撞等等。仿真技術(shù)對(duì)現(xiàn)代工程和產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、研發(fā)具有突出的指導(dǎo)意義 ,通過(guò)仿真提供的虛擬環(huán)境可以完成以前需要強(qiáng)大硬件支持的實(shí)驗(yàn) ,不僅大大節(jié)約了成本 ,而且縮短了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和分析周期 ,提高了工作效率。 圖 210 反轉(zhuǎn)法 因?yàn)閳D解法不是很精確，而凸輪輪廓設(shè)計(jì)的精度要求比較高，所以工程中不是經(jīng)常采用圖解法，本文是使用解析法設(shè)計(jì)凸輪輪廓線的，所以這里對(duì)圖解法只作簡(jiǎn)單的陳 述。 由上述作圖過(guò)程可知，在滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)中 ,rb 指的是理論廓線的基圓半徑。很顯然，該實(shí)際廓線是上述理論廓線的等距曲線（法向等距，其距離為滾子半徑）。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 具體設(shè)計(jì)步驟 (1)將滾子中心 B 假想為尖端從動(dòng)件的尖端，按照上述尖端從動(dòng)件凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)方法作出曲線 子中心的運(yùn)動(dòng)軌跡，稱之為凸輪的理論廓線。由于滾子中心 B 是從動(dòng)件上的一個(gè)鉸接點(diǎn)，所以它的運(yùn)動(dòng)規(guī)律就是從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，即曲線η可根據(jù)從動(dòng)件的位移曲線作出。 由于這種方法是假定凸輪固定不動(dòng)而使從動(dòng)件連同導(dǎo)路一起反轉(zhuǎn)，故稱反轉(zhuǎn)法（或運(yùn)動(dòng)倒置法）。此時(shí)從動(dòng)件尖端所占據(jù)的位置 B 一定是凸輪輪廓曲線上的一點(diǎn)。 現(xiàn)在設(shè)想凸輪固定不動(dòng)，而讓從動(dòng)件連同導(dǎo)路一起繞 O點(diǎn)以角速度（－ω）轉(zhuǎn)過(guò)φ1 角 ，此時(shí)從動(dòng)件將一方面隨導(dǎo)路一起以角速度（－ω）轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)又在導(dǎo)路中作相對(duì)移動(dòng)，運(yùn)動(dòng)到圖中粉紅色虛線所示的位置。這時(shí)從動(dòng)件尖端從最低位置 A 上升到 B180。 圖 29對(duì)心尖頂直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu) 當(dāng)從動(dòng)件處于最低位置時(shí)，凸輪輪廓曲線與從動(dòng)件在 A點(diǎn)接觸，當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過(guò)φ 1 角時(shí)，凸輪的向徑 OA 將轉(zhuǎn)到 OA180。一般我們采用 (28) 式中， 為凸輪理論輪廓外凸部分的最小曲率半徑， mm. 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 圖解法求解凸輪輪廓曲線 反轉(zhuǎn)法原理 凸輪機(jī)構(gòu)工作時(shí)，凸輪和從動(dòng)件都在運(yùn)動(dòng)，為了在圖紙上繪制出凸輪的輪廓曲線，可采用反轉(zhuǎn)法。 綜上可知，滾子半徑不宜過(guò)大。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 如圖 26d，當(dāng) 時(shí)， ，這時(shí)，作出的工作輪廓出現(xiàn)了相交的包 絡(luò)線。 凸輪理論輪廓的外凸部分。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 滾子半徑的選擇 凸輪理論輪廓 內(nèi)凹部分 如圖 26a 所示，工作輪廓曲率半徑 、理論輪廓曲率半徑 與滾子半徑 三者之間的關(guān)系為 (27) 這時(shí)，工作輪廓曲率半徑恒大于理論輪廓曲率半徑，即 。 如圖 27所示 (2)許用壓力角：為了改善凸輪機(jī)構(gòu)的受力情況，提高機(jī)械效率，規(guī)定了允許采用的最大壓力角 。 設(shè) 凸輪以等角速度 逆 時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，凸輪基園半徑 、滾子半徑 ，導(dǎo)路和凸輪軸心間的相對(duì)位置及偏距 e，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 S ，如圖 25。 在圖 24直角坐標(biāo)系中，由三角形的函數(shù)關(guān)系可以得到凸輪任一時(shí)刻理論輪廓直角坐標(biāo)為 (21) (22) 工作輪廓坐標(biāo)為： 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 (23) (24) (25) 當(dāng)凸輪機(jī)構(gòu)為外緣型時(shí)，工作輪廓坐標(biāo)中的 和 取上方的符號(hào)，為內(nèi)緣型時(shí)取下方的符號(hào)。圖 24為擺動(dòng)滾子從動(dòng)件盤性凸輪機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖。從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律確定后 ,通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真就可以得到凸輪的精確輪廓線。凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件常用的等速 (加速度 a=0)、等加速等減速 (加速度為常數(shù) ,即a=c)、簡(jiǎn)諧 (又稱余弦加速度規(guī)律 )、擺線 (又稱正弦加速度規(guī)律 )等 4種形式的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 基本的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律方程如表 21： 從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)位移方程 運(yùn)動(dòng)規(guī)律 從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)方程 推程 回程 等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律 S S=h 等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律 S S=h S=h S 余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律 S S 正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律 S S 表 21 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 凸輪輪廓線的設(shè)計(jì) 凸 輪輪廓曲線的計(jì)算 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì) ,而凸輪的輪廓曲線形狀取決于從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律。當(dāng)采用不用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律組合成改進(jìn)型運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，它們?cè)谶B接點(diǎn)處的位移、速度和加速度應(yīng)分別相等；這就蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 是兩運(yùn)動(dòng)規(guī)律組合時(shí)必須滿足的邊界條件。從動(dòng)件在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中速度和加速度皆連續(xù)無(wú)突變，避免了剛性沖擊和柔性沖擊，可以用于高速運(yùn) 動(dòng)的場(chǎng)合。從動(dòng)件在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中速度皆連續(xù)，