【正文】 專家系統(tǒng)或人工智能CAD系統(tǒng)。如果引入專家系統(tǒng)，就可以獲得較為理想的結(jié)果。 (5) 動(dòng)力學(xué)研究的深化和研究成果的進(jìn)一步實(shí)用化。(6) 加強(qiáng)對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性和動(dòng)力學(xué)特性的計(jì)算機(jī)模擬，以提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和縮短產(chǎn)品研制的周期。但因?yàn)閷?duì)CAD的研究不足，所以CAD/CAM的成效也比較少。 課題設(shè)計(jì)的內(nèi)容和意義一直以來，所做的凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)一直是驗(yàn)證式實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，就是由教師提前?zhǔn)備好相關(guān)的設(shè)備，學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書和書上的教學(xué)參考步驟來完成實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)性跟創(chuàng)新性少，學(xué)生中普遍有著實(shí)際知識(shí)不足、重理論輕實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)技能低等問題。 本課題中我們先用解析法來用已知參數(shù)條件對(duì)凸輪的輪廓曲線進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后在Pro/Engineer中進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，看是否能得到相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，然后用CAXA線切割軟件進(jìn)行代碼的編寫再輸送到線切割機(jī)將凸輪生產(chǎn)出來，最后在試驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行測(cè)試，驗(yàn)證是否滿足設(shè)計(jì)要求。實(shí)驗(yàn)是高校在教學(xué)和科研上的重要組成部分。凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)是工科院校的機(jī)械原理課程實(shí)踐教學(xué)的一個(gè)重要單元。所以，凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)的進(jìn)一步完善和發(fā)展對(duì)提高學(xué)生的綜合能力和專業(yè)水平具有重要意義 第2章 凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)理論(1)基圓：以凸輪機(jī)構(gòu)的回轉(zhuǎn)中心為圓心，凸輪輪廓的最小向徑為半徑所作的圓，用表示。(3)回程：從動(dòng)件從距凸輪回轉(zhuǎn)中心的最遠(yuǎn)點(diǎn)向最近點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過程。行程通常指從動(dòng)件的最大運(yùn)動(dòng)距離，用h表示。(6)回程運(yùn)動(dòng)角：從動(dòng)件從距凸輪回轉(zhuǎn)中心的最遠(yuǎn)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到最近點(diǎn)時(shí)，對(duì)應(yīng)凸輪所轉(zhuǎn)過的角度，用表示。(8)近休止角：從動(dòng)件在距凸輪回轉(zhuǎn)中心的最近點(diǎn)靜止不動(dòng)時(shí)，對(duì)應(yīng)凸輪所轉(zhuǎn)過的角度，用表示。一般情況下，凸輪轉(zhuǎn)角從行程的起始點(diǎn)在基圓上開始度量，它的值等于行程起點(diǎn)和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)方向線與基圓的交點(diǎn)所組成的圓弧對(duì)應(yīng)的基圓圓心角，用表示。位移s從距凸輪回轉(zhuǎn)中心的最近點(diǎn)開始度量，對(duì)于擺動(dòng)從動(dòng)件，其位移為角位移，需要把直動(dòng)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)參數(shù)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)參數(shù)。從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律就是指的是從動(dòng)件的位移s，速度v，加速度a和凸輪轉(zhuǎn)角或者時(shí)間t之間的 函數(shù)關(guān)系，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的一般方程式為：、。假設(shè)凸輪的角速度為，那么從動(dòng)件的位移、 速度和加速度與凸輪的轉(zhuǎn)角間的關(guān)系是而對(duì)于擺動(dòng)從動(dòng)件，就需要把式子中的位移、速度和加速度替換為角位移、角速度和角加速度。 多項(xiàng)式類型運(yùn)動(dòng)規(guī)律多項(xiàng)式類型運(yùn)動(dòng)規(guī)律的從動(dòng)件的一般形式為 (21)式中，均為待定常（系）數(shù)。當(dāng)n=1時(shí)，上述運(yùn)動(dòng)規(guī)律為1次項(xiàng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律，就是等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律，它的位移線圖為一條斜直線。因此會(huì)導(dǎo)致劇烈的沖擊（剛性沖擊），所以單純采用等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律來實(shí)現(xiàn)“停升?！币?guī)律是不合適的，需要在行程的起始部分和終點(diǎn)部分用其他類型的運(yùn)動(dòng)規(guī)律來進(jìn)行修正。當(dāng)n=2時(shí)，運(yùn)動(dòng)規(guī)律為2次項(xiàng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律，也就是等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律，其位移曲線為拋物線。此類運(yùn)動(dòng)規(guī)律不適合用在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的凸輪機(jī)構(gòu)上。當(dāng)從動(dòng)件按照5次項(xiàng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)時(shí)，加速度曲線無突變現(xiàn)象，且其幅值較小。 三角函數(shù)類型運(yùn)動(dòng)規(guī)律三角函數(shù)類型的運(yùn)動(dòng)規(guī)律主要有簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)、雙諧運(yùn)動(dòng)和擺線運(yùn)動(dòng)等。推程階段運(yùn)動(dòng)方程式： (22)回程階段的運(yùn)動(dòng)方程式為： (23)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律的特征是從動(dòng)件的加速度按照余弦運(yùn)動(dòng)規(guī)律變化，從動(dòng)件在運(yùn)動(dòng)的始末位置有柔性沖擊。（2）雙諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律推程階段的雙諧運(yùn)動(dòng)方程式： (24)在推程終止位置加速度幅度最大，用于“停升?！鳖愋蜁r(shí)發(fā)生柔性沖擊，用于“停升回”類型時(shí)可以減小甚至消除柔性沖擊。推程階段運(yùn)動(dòng)方程為： (25)回程階段運(yùn)動(dòng)方程為： (26)速度和加速度均無突變，可適用于凸輪機(jī)構(gòu)的高速運(yùn)動(dòng)場(chǎng)合。為了揚(yáng)長(zhǎng)避短，常常將數(shù)種不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律拼接起來，構(gòu)成新的組合型運(yùn)動(dòng)規(guī)律。本實(shí)驗(yàn)臺(tái)所用的8種不同運(yùn)動(dòng)規(guī)律的盤形凸輪分別為：（1） 等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律：推程h=15mm；回程h=15mm；凸輪基圓半徑r=40mm；推程運(yùn)動(dòng)角φ＝150176。；回程運(yùn)動(dòng)角φ＝150176。；回程運(yùn)動(dòng)角φ＝180176。；回程運(yùn)動(dòng)角φ＝180176。；回程運(yùn)動(dòng)角φ＝180。；近休止角φ＝30176。；遠(yuǎn)休止角φ＝30176。；近休止角φ＝30176。；遠(yuǎn)休止角φ＝30176。；近休止角φ＝60176。（8） 改進(jìn)梯形運(yùn)動(dòng)規(guī)律：推程h=15mm；回程h=15mm；凸輪基圓半徑r=40mm；推程運(yùn)動(dòng)角φ＝180176。；凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)是根據(jù)所選定的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律和基本的尺寸，來求出凸輪的輪廓曲線。凸輪是靜止不動(dòng)的，從動(dòng)件一方面隨導(dǎo)路繞0點(diǎn)反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)又沿它的導(dǎo)路方向按預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律做相對(duì)運(yùn)動(dòng)。所以，從動(dòng)件的底部在由反轉(zhuǎn)跟相對(duì)移動(dòng)所組成的復(fù)合運(yùn)動(dòng)中的軌跡就是凸輪的輪廓曲線。圖解法容易，直觀，但設(shè)計(jì)的精度不高，只適用一些設(shè)計(jì)精度要求低的凸輪；解析法的設(shè)計(jì)精度較高，但因?yàn)橛?jì)算量比較大，往往需要編寫復(fù)雜的計(jì)算機(jī)程序。我們可以選用多種CAD／CAE軟件對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行三維實(shí)體建模和仿真分析，從而更好的提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，減少設(shè)計(jì)時(shí)間，獲得優(yōu)良的設(shè)計(jì)方案和精確的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。下面以2號(hào)盤形凸輪為例來說明凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)過程：設(shè)計(jì)一凸輪機(jī)構(gòu)，要求從動(dòng)件行程h=15mm；凸輪基圓半徑r=40mm；推程運(yùn)動(dòng)角＝180176。從動(dòng)件以等加速和等減速規(guī)律前進(jìn)和返回。表21 等加速及等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律的運(yùn)動(dòng)方程運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)方程推程（）回程（）等加速運(yùn)動(dòng)規(guī)律 （）（）等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律 （）（）以角速度的變化量為參變量t，將基園半徑r=40mm、從動(dòng)件行程h=15mm、推程角＝180176。等參數(shù)代入到從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的運(yùn)動(dòng)方程中，得到凸輪輪廓曲線的極坐標(biāo)方程如表22所示。按照表22所示的推程段凸輪輪廓確定參變量的起始為0、終止值為90176。圖21 公式曲線對(duì)話框 完成公式曲線的各項(xiàng)設(shè)置后，可以點(diǎn)擊預(yù)顯鍵預(yù)覽下該段曲線有無錯(cuò)誤，確定無誤后，點(diǎn)擊對(duì)話框中的確定鍵，系統(tǒng)提示讓你選擇“曲線定位點(diǎn)”，輸入坐標(biāo)“0，0”或者點(diǎn)擊坐標(biāo)原點(diǎn)，就可完成該段的輪廓曲線創(chuàng)建。圖22凸輪輪廓曲線第3章 凸輪的加工方法凸輪的輪廓切削加工的方法很多，如果按照加工設(shè)備的要求來劃分，有劃線加工、萬(wàn)能銑床加工、數(shù)控銑床加工、數(shù)控磨床加工、電火花切割加工和仿形加工。劃線加工的精度難控制，消耗的工時(shí)多，通常只適用在單件修配的凸輪加工，也用于緊密的凸輪的毛胚加工。 萬(wàn)能銑床加工 萬(wàn)能銑床用于加工平面凸輪和空間凸輪。刀具回轉(zhuǎn)產(chǎn)生切削運(yùn)動(dòng)；凸輪輪廓的形狀是根據(jù)分度頭的旋轉(zhuǎn)和工作臺(tái)相對(duì)于刀具軸線移動(dòng)所形成的。加工方案仍然按照?qǐng)D31~圖33所示。根據(jù)機(jī)床的控制方式，把刀具中心軌跡坐標(biāo)數(shù)據(jù)變成控制機(jī)床運(yùn)動(dòng)所需要的格式數(shù)據(jù)文件后，輸入到機(jī)床中，就可以加工出所需要的凸輪輪廓。屬于仿形法加工的有以下集中：靠模車削、仿形銑削和仿形磨削。 圖34 靠模車凸輪 （1）靠模車凸輪：在普通的車床上，利用仿形裝置可以加工具有封閉輪廓的平面和圓柱形的凸輪，如圖34所示。切削的時(shí)候縱向進(jìn)給自動(dòng)(或手動(dòng))進(jìn)行，而橫向上的進(jìn)給由靠?？刂?，從而加共出工作表面。機(jī)械式仿形加工凸輪的時(shí)候，靠模的磨損快，加工的精度低。采用液壓或電液仿形銑床時(shí)，因?yàn)榭磕Ｋ軌毫O小，使用壽命長(zhǎng)，所以可以采用鑄鐵、鋁合金、木材或者石膏等。 仿形磨削可以在通用機(jī)床上安裝仿形裝置和磨頭進(jìn)行加工，也可在專門的仿形磨床上加工，它們的構(gòu)造與工作原理基本上與仿形銑削相同。 本試驗(yàn)臺(tái)的8種平面凸輪的加工就是使用線切割機(jī)進(jìn)行加工。該例中要達(dá)到的凸輪的加工精度及表面粗糙度要求，除了要合理的控制線切割加工的時(shí)候的各種工藝的參數(shù)，還要安排好凸輪加工的工藝路線和線切割加工前的準(zhǔn)備工作。圖36 凸輪穿絲孔位置及坯料圖凸輪坯料的準(zhǔn)備工序包括：下料：用鋸床切斷所需要的材料；鍛造：改善材料內(nèi)部組織，并且將其鍛成所需要的坯料形狀，如圖36所示；退火：消除鍛造工序所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，改善材料的加工性能；銑六面：~；磨上下平面及相鄰兩側(cè)面，~；鉗工操作：劃線來確定穿絲孔的位置，鉆穿絲孔并去掉毛刺；熱處理：淬火及回火；精磨：精磨上下平面和相鄰兩個(gè)側(cè)面；退磁處理。圖37線切割軌跡生成參數(shù)表中切割參數(shù)圖38 線切割軌跡生成參數(shù)表中偏移量和補(bǔ)償值 然后選擇“線切割”→“生成3B代碼”，然后輸入要保存的代碼文件名，再選擇上一步所生成的線切割加工軌跡，按回車就可以生成線切割加工程序代碼，如下所示：****************************************CAXAWEDM Version , Name : Conner R= , Offset F= ,Length= mm****************************************Start Point = , 。 , N 2: B 47365 B 3 B 2950 GY NR1 。 , N 4: B 46982 B 5901 B 2924 GY NR1 。 , N 6: B 46014 B 11755 B 2863 GY NR1 。 , N 8: B 44403 B 17518 B 2765 GY NR1 。 , N 10: B 42143 B 23138 B 2628 GY NR1 。 , N 12: B 39230 B 28563 B 2450 GY NR1 。 , N 14: B 35662 B 33731 B 2250 GX NR1 。 , .....................................................N 75: B 36715 B 31860 B 2417 GY NR4 。 , N 77: B 40096 B 26661 B 2601 GY NR4 。 , N 79: B 42828 B 21213 B 2744 GY NR4 。 , N 81: B 44909 B 15573 B 2848 GY NR4 。 , N 83: B 46339 B 9796 B 2916 GY NR4 。 , N 85: B 47161 B 3934 B 3932 GY NR4 。 , N 87: DD(3) 凸輪的線切割加工 CAXA線切割軟件提供的代碼傳輸方式有應(yīng)答傳輸、同步傳輸、串口傳輸和紙帶穿孔4種方式。其中應(yīng)答傳輸是將加工的代碼用模擬電報(bào)頭的方式傳輸給線切割控制器，由機(jī)床輸出的脈沖信號(hào)來控制計(jì)算機(jī)發(fā)送的速度。用兩端支撐方式裝夾工件，并用百分表對(duì)工件進(jìn)行找正，使工件的定位基準(zhǔn)平面與工作臺(tái)面和XY軸平行。然后選擇好線切割加工的脈沖參數(shù)。線切割機(jī)床為DK7740E，主要技術(shù)規(guī)格及參