【正文】 狀 ................................1 國外凸輪機構(gòu)及其 CAD/CAM 的研究現(xiàn)狀 ............................2 我國凸輪 CAD 系統(tǒng)存在的問題 ....................................2 本文研究的主要內(nèi)容 ................................................2 本文意義 ..........................................................3 本章小結(jié) ..........................................................32 凸輪機構(gòu)設(shè)計分析 .....................................................4 從動件運動規(guī)律的選取 ..............................................4 從動件常用的基本運動規(guī)律 ......................................4 從動件運動規(guī)律的選取原則 ......................................4 凸輪機構(gòu)基本尺寸的設(shè)計 ............................................5 凸輪機構(gòu)壓力角和基圓半徑 ......................................5 凸輪機構(gòu)的偏距 ................................................6 凸輪滾子半徑 ..................................................6 凸輪輪廓設(shè)計 ......................................................7 機構(gòu)簡介 ..........................................................8 本章小結(jié) ..........................................................93 凸輪機構(gòu)的實體建模與裝配 ............................................10 Pro/E 軟件簡介 ...................................................10 零部件的實體建模 .................................................10 裝配原理簡介與裝配模型的建立 .....................................12 Pro/E 仿真裝配原理介紹 ........................................12 裝配模型建立 .................................................14 本章小結(jié) .........................................................174 凸輪機構(gòu)的運動仿真 ..................................................18 計算機仿真概述 ...................................................18 計算機仿真的基本概念及特點 ...................................18 計算機仿真技術(shù)在制造業(yè)中的應(yīng)用 ...............................18 Pro/E 運動仿真簡介 ...............................................19 Pro/E 運動仿真的特點 ..........................................19 Pro/E 運動仿真的基本術(shù)語 ......................................20 Pro/E 運動仿真的步驟 ..........................................21 凸輪機構(gòu)的運動仿真 ...............................................21 設(shè)置機構(gòu)環(huán)境 .................................................21 分析 .........................................................25 本章小結(jié) .........................................................29結(jié) 論 .................................................................30致 謝 .................................................................31參考文獻(xiàn) ...............................................................321 緒 論 本文研究的背景 我國凸輪機構(gòu)的研究現(xiàn)狀凸輪機構(gòu)是典型的常用機構(gòu)之一。這種現(xiàn)象在凸輪的設(shè)計中尤為突顯。 摘 要在當(dāng)今經(jīng)濟全球化、市場競爭日趨激烈的時代，新產(chǎn)品的開發(fā)時間成為企業(yè)能否在激烈的市場競爭中取勝的關(guān)鍵因素。傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計過程中重復(fù)計算、重復(fù)建模等工作量很大，一直困擾著產(chǎn)品開發(fā)人員，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量和效率。針對這一問題，本課題利用 Pro/E 軟件中的運動仿真模塊對凸輪機構(gòu)運動進(jìn)行模擬仿真。凸輪機構(gòu)是能使從動件按照給定的運動規(guī)律運動的高副機構(gòu)，可以實現(xiàn)任意給定的位移、速度、加速度等運動規(guī)律，而且與其它機構(gòu)配合可以實現(xiàn)復(fù)雜的運動要求。又由于凸輪機構(gòu)具有平穩(wěn)性好，重復(fù)精度高，運動特性良好，機構(gòu)的構(gòu)件少，體積小，剛性大，周期控制簡單，可靠性好，壽命長等優(yōu)點，因而是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備中不可缺少的機構(gòu)之一，被廣泛用于各種自動機中。我國以前對凸輪機構(gòu)深入系統(tǒng)地研究較少，僅在內(nèi)燃機配氣凸輪機構(gòu)有較深入研究。陜西科技大學(xué)完成的(高速高精度間歇轉(zhuǎn)位凸輪分度機構(gòu)CAD/CAM)， 1995 年獲陜西省科技進(jìn)步二等獎：開發(fā)的 “凸輪分度機構(gòu)傳動裝置”獲中國輕工總會優(yōu)秀新產(chǎn)品一等獎；加工弧面凸輪的“XK5001 雙回轉(zhuǎn)坐標(biāo)數(shù)控銑床”獲實用新型專利。此外，上海交通大學(xué)、大連輕工業(yè)學(xué)院、合肥工業(yè)大學(xué)和山東大學(xué)(山東工業(yè)大學(xué)) 等在理論應(yīng)用研究方面都取得了很多具有國際或國內(nèi)先進(jìn)水平的科研成果。但是，與先進(jìn)國家相比，我國對凸輪機構(gòu)的設(shè)計和制造上都還存在較大的差距，尤其在制造方面。這樣就在無形中制約著我國凸輪機構(gòu)設(shè)計和制造水平的提高，造成高速、高精度的凸輪機構(gòu)必須依賴進(jìn)口的被動局面。當(dāng)今，凸輪機構(gòu)設(shè)計己廣泛采用解析法并借助于計算機來完成，數(shù)控機床用于凸輪加工也有很長的歷史。但這些凸輪的 CAD/CAM 系統(tǒng)核心技術(shù)僅被某些2 企業(yè)所有，并未在市場上以商品軟件的形式出現(xiàn)。另外，由于凸輪專用軟件開發(fā)更新的速度慢，遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上當(dāng)今計算機軟、硬件的發(fā)展速度，使得現(xiàn)有凸輪機構(gòu)CAD/CAM 軟件己大為落后，不能完全適應(yīng)廣大設(shè)計人員的要求。60 年代后，對凸輪的研究逐步成熟起來，出現(xiàn)了較完整的運動規(guī)律的設(shè)計，在梯薩爾的著作中就采用了多項式運動規(guī)律。日木在凸輪機構(gòu)方面的研究也有巨大貢獻(xiàn)。并加強了對凸輪機構(gòu)動力學(xué)和振動方面的研究和標(biāo)準(zhǔn)化研究，發(fā)展成批生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)凸輪機構(gòu)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步拓展凸輪機構(gòu) CAD/CAM 系統(tǒng)。 我國凸輪 CAD 系統(tǒng)存在的問題通過調(diào)研以及查閱大量文獻(xiàn)資料，我國現(xiàn)有的凸輪 CAD 系統(tǒng)存在如下問題：(1)多數(shù)是在 AutoCAD 基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開發(fā)而成的，不具有三維建模功能；(2)沒有商品化的凸輪 CAD 系統(tǒng)出現(xiàn)；(3)現(xiàn)有的基于 Pro/ENGINEER 的凸輪 CAD 系統(tǒng)中，融入先進(jìn)的數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)的還沒有主要原因是由于 Pro/TOOLKIT 開發(fā)界面的功能很弱，而且根木沒有連接數(shù)據(jù)庫的功能；(4)由于凸輪專用軟件開發(fā)更新的速度慢，遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上當(dāng)今計算機硬件的發(fā)展速度，使得現(xiàn)有的平面凸輪機構(gòu) CAD 應(yīng)用軟件已大為落后，不能適應(yīng)實際生產(chǎn)的需要；(5)集成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化很不完善。首先介紹了溝槽凸輪的設(shè)計，然后在 Pro/E 軟件中實現(xiàn)其實體建模和裝配，最后才對裝配好的溝槽凸輪機構(gòu)進(jìn)行運動仿真，并對仿真結(jié)果進(jìn)行了分析。 本章小結(jié)首先本章對課題的研究背景進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，然后又對本文的研究內(nèi)容和本文意義進(jìn)行介紹。例如，推程、回程運動角、遠(yuǎn)休止角、近休止角、行程以及推程、回程的運動規(guī)律曲線形狀，都屬于運動規(guī)律設(shè)計。研究凸輪曲線的目的在于用最短時間、最圓滑、無振動、耗能少的方式來驅(qū)動從動件。從動件的運動情況，是由凸輪輪廓曲線的形狀決定的。因此，凸輪機構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵一步，是根據(jù)工作要求和使用場合，選擇或設(shè)計從動件的運動規(guī)律。 從動件常用的基本運動規(guī)律幾種常見的基木運動規(guī)律有三角函數(shù)運動規(guī)律(簡諧運動規(guī)律、擺線運動規(guī)律及雙諧運動規(guī)律等)；簡單多項式運動規(guī)律；等速運動規(guī)律(一次項運動規(guī)律)、等加等減速運動規(guī)律(二次項運動規(guī)律)等。除了需要滿足機械的具體工作要求外，還應(yīng)使凸輪機構(gòu)具有良好的動力特性，同時又要考慮所設(shè)計的凸輪廓線便于加工，這些因素又往往是互相制約的。下面是一些常用運動規(guī)律的適用場合：(l)等速運動規(guī)律在很多情況下能滿足凸輪機構(gòu)推程的工作要求，但是在從動件行程的開始和終止位置存在剛性沖擊，是運動特性最差的曲線，所以等速運動規(guī)律很少單獨使用，且不適用于中、高速。(3)余弦加速度運動規(guī)律消除了行程中間位置的加速度突變，且易于計算和加工，在中速時也能獲得合理的從動件的運動。當(dāng)5 這種規(guī)律用于升—回—升型運動時，則加速度曲線連續(xù)，沒有柔性沖擊。但它用于升—?！亍＿\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)。正弦加速度運動規(guī)律廣泛用于中速凸輪機構(gòu)，但不適于高速場合。凸輪機構(gòu)的基本參數(shù)選擇的不恰當(dāng)，則可能造成壓力角過大或產(chǎn)生運動失真現(xiàn)象。凸輪機構(gòu)基本尺寸的設(shè)計問題是在給定從動件運動規(guī)律和許用壓力角的條件下尋求一組適用的尺寸，從而使設(shè)計的凸輪機構(gòu)性能佳、壽命長。為提高凸輪機構(gòu)傳力效果，希望機構(gòu)在推程中壓力角盡量小。 凸輪機構(gòu)壓力角和基圓半徑凸輪壓力角是從動件運動(速度)方向與傳動軸線方向之間的夾角。從減小推力、避免自鎖，使機構(gòu)具有良好的受力狀況來看，壓力角應(yīng)越小越好。在實現(xiàn)相同運動規(guī)律的情況下，基圓半徑越大，凸輪的尺寸也越大。而基圓半徑 r 及偏距 e 與凸輪壓力角 有如下0 ?關(guān)系：tan = = (2—1)?0seds???20ers?當(dāng)凸輪逆時針轉(zhuǎn)動、從動件偏于凸輪軸心左側(cè)或當(dāng)凸輪順時針轉(zhuǎn)動，從動件偏于凸輪軸心右側(cè)時，壓力角的計算公式：tan = (2—2)?20ersds???6 由計算公式可知壓力角和基圓半徑兩者是互相制約的，在一般情況下，為了保證設(shè)計的凸輪機構(gòu)既有較好的傳力特性又具有較緊湊的尺寸，設(shè)計時兩者應(yīng)同時考慮。推薦推程的許用壓力角為：移????max動推桿 =30 ~38 ；當(dāng)要求凸輪尺寸盡可能小時可取 =45 ；擺動推桿0 0=40 ~45 ；回程時，由于推桿通常受力較小而無自鎖問題，故許用壓力角可以取大一點，通常取 =70 ~80 。????max 凸輪機構(gòu)的偏距由式(2 —1)和式 (2—2)可看出，凸輪的轉(zhuǎn)動方向和從動件的偏置方向不同，增大偏距。若推程壓力角減小，則回程壓力角將增大，