凸輪機(jī)構(gòu)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件的開發(fā)【任務(wù)書+畢業(yè)論文】

凸輪機(jī)構(gòu)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件的開發(fā)【任務(wù)書+畢業(yè)論文】,凸輪,機(jī)構(gòu),計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì),軟件開發(fā),任務(wù)書,畢業(yè)論文,凸輪機(jī)構(gòu),凸輪機(jī)構(gòu)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件的開發(fā) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 系 ： 機(jī)械工程系 專 業(yè) ： 機(jī)械工 程 及 自 動化 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號： 設(shè)計(jì) (論文 )題目 ： 凸輪機(jī)構(gòu)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件的開發(fā) 起 迄 日 期 : 設(shè)計(jì) (論文 )地點(diǎn) : 指 導(dǎo) 教 師 : 專業(yè) 負(fù)責(zé) 人 : 發(fā)任務(wù)書日期 : 任務(wù)書填寫要求 1．畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書由指導(dǎo)教師根據(jù)各課題的具體情況填寫，經(jīng) 學(xué)生所在專業(yè) 的負(fù)責(zé)人 審查、 系領(lǐng)導(dǎo)簽字后生效。此任務(wù)書應(yīng)在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開始前一周內(nèi)填好并發(fā)給學(xué)生； 2． 任務(wù)書內(nèi)容必須用黑 墨水筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁上下載）打印，不得隨便涂改或潦草書寫，禁止打印在其它紙上后剪貼； 3． 任務(wù)書內(nèi)填寫的內(nèi)容，必須和學(xué)生畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文）完成的情況相一致，若有變更，應(yīng)當(dāng)經(jīng)過所在專業(yè)及 系主管領(lǐng)導(dǎo)審批后方可重新填寫； 4． 任務(wù)書內(nèi)有關(guān)“ 系”、“專業(yè)”等名稱的填寫，應(yīng)寫中文全稱，不能寫數(shù)字代碼。學(xué)生的“學(xué)號”要寫全號 ； 5． 任務(wù)書內(nèi)“主要參考文獻(xiàn)”的填寫，應(yīng)按照國標(biāo) 714— 2005《文后參考文獻(xiàn)著錄規(guī)則》的要求書寫，不能有隨意性； 6． 有關(guān)年月日等日期的填寫， 應(yīng)當(dāng)按照國標(biāo) 7408— 2005《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。如“ 2008 年 3 月 15 日”或“ 2008 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書 1．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題應(yīng)達(dá)到的目的： 凸輪機(jī)構(gòu)是各種機(jī)械設(shè)備中常用的典型機(jī)構(gòu)。凸輪 機(jī)構(gòu) 的設(shè)計(jì)一般是通過作圖法進(jìn)行，設(shè)計(jì)過程繁瑣， 工作量大， 且精度不高。 本課題針對凸輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行 件的二次開發(fā) ，完成凸輪機(jī)構(gòu)的 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件的開發(fā) 工作，實(shí)現(xiàn)凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的參數(shù)化、快速化。 使學(xué)生在機(jī)械設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)等方面受到綜合訓(xùn)練。 2．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題任務(wù)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）： （ 1） 課題任務(wù)內(nèi)容： ① 軟件 界面設(shè)計(jì) ； ② 程序代碼的編寫； ③ 凸輪 機(jī)構(gòu) 參數(shù)化設(shè)計(jì)功能的實(shí)現(xiàn) 。 （ 2） 課題任務(wù)要求： ① 以普通微機(jī)為硬件背景，在掌握 言開發(fā)技術(shù)的基礎(chǔ)上 結(jié)合 次開發(fā) ，完成科學(xué)性分析 ，制定開發(fā)計(jì)劃、進(jìn)行系統(tǒng)分析、確定設(shè)計(jì)方案； ② 完成程序編寫和測試 ； ③ 提交軟件以及相應(yīng)的文檔。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書 3．對本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題成果的要求〔包括畢業(yè)設(shè)計(jì)論文、圖表、實(shí)物樣品等〕： （ 1）論文綜述； （ 2）英文文獻(xiàn)翻譯； （ 3）功能完善、界面友好的設(shè)計(jì)開發(fā)程序及相應(yīng)的設(shè)計(jì)說明書； （ 4）軟件源代碼光盤。 4．主要參考文獻(xiàn)： [1] 王華坤，范元?jiǎng)?M]器工業(yè)出版社， 2001. [2] 牛又奇，孫建國 序 設(shè)計(jì)教程 [M] 蘇州 大學(xué)出版社，2002. [3] 王棟 序設(shè)計(jì)實(shí)用教程 [M]華大學(xué)出版社， 2007. [4] 李政 ， 梁海英 ， 李昊 用基礎(chǔ)與實(shí)例教程 [M] 國防工業(yè)出版社 ， 2005. [5] 唐嘉平 用教程 [M]. 北京：清華大學(xué)出版社， 2007. [6] 姚涵珍 ， 周桂英 ， 楚大慶 004 交互工程繪圖及二次開發(fā) [M]機(jī)械工業(yè)出版社 ， 2004. [7] 佟士懋，刑芳芳，夏齊霄 次開發(fā)技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用實(shí)例[M]防工業(yè)出版社， 2006. [8] 王若慧 . 基于 次開發(fā)及應(yīng)用實(shí)例 [J]007， 26(9)： 30[9] 彭觀明 J]2006，28(6)： 30[10] 王建東，李國昌 B 對 行二次開發(fā)技術(shù)的研究 [J] 2006， 27(2)： 169 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書 5．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題工作進(jìn)度計(jì)劃： 起 迄 日 期 工 作 內(nèi) 容 2011 年 2 月 21 日 ～ 2 月 24 日 2 月 25 日 ～ 3 月 13 日 3 月 14 日 ～ 3 月 20 日 3 月 21 日 ～ 4 月 30 日 5 月 1 日 ～ 5 月 7 日 5 月 8 日 ～ 5 月 25 日 6 月 1 日 6 月 5 日～ 下發(fā)任務(wù)書，布置外文翻譯 調(diào)研，查文獻(xiàn)，撰寫開題報(bào)告，完成外文資料翻譯 檢查開題報(bào)告，外文翻譯 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 編程、調(diào)試 畢業(yè)設(shè)計(jì)中期檢查 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書的撰寫，申請優(yōu)秀畢業(yè)論文 優(yōu)秀論文答辯 答辯 所在專業(yè)審查意見： 負(fù)責(zé)人： 年 月 日 系意見： 系領(lǐng)導(dǎo)： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 系 ： 機(jī)械工程系 專 業(yè) ： 機(jī)械工 程 及 自 動化 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號： 設(shè)計(jì) (論文 )題目 ： 凸輪機(jī)構(gòu)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件的開發(fā) 起 迄 日 期 : 設(shè)計(jì) (論文 )地點(diǎn) : 指 導(dǎo) 教 師 : 專業(yè) 負(fù)責(zé) 人 : 發(fā)任務(wù)書日期 : 任務(wù)書填寫要求 1．畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書由指導(dǎo)教師根據(jù)各課題的具體情況填寫，經(jīng) 學(xué)生所在專業(yè) 的負(fù)責(zé)人 審查、 系領(lǐng)導(dǎo)簽字后生效。此任務(wù)書應(yīng)在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開始前一周內(nèi)填好并發(fā)給學(xué)生； 2． 任務(wù)書內(nèi)容必須用黑 墨水筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁上下載）打印，不得隨便涂改或潦草書寫，禁止打印在其它紙上后剪貼； 3． 任務(wù)書內(nèi)填寫的內(nèi)容，必須和學(xué)生畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文）完成的情況相一致，若有變更，應(yīng)當(dāng)經(jīng)過所在專業(yè)及 系主管領(lǐng)導(dǎo)審批后方可重新填寫； 4． 任務(wù)書內(nèi)有關(guān)“ 系”、“專業(yè)”等名稱的填寫，應(yīng)寫中文全稱，不能寫數(shù)字代碼。學(xué)生的“學(xué)號”要寫全號 ； 5． 任務(wù)書內(nèi)“主要參考文獻(xiàn)”的填寫，應(yīng)按照國標(biāo) 714— 2005《文后參考文獻(xiàn)著錄規(guī)則》的要求書寫，不能有隨意性； 6． 有關(guān)年月日等日期的填寫， 應(yīng)當(dāng)按照國標(biāo) 7408— 2005《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。如“ 2008 年 3 月 15 日”或“ 2008 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書 1．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題應(yīng)達(dá)到的目的： 凸輪機(jī)構(gòu)是各種機(jī)械設(shè)備中常用的典型機(jī)構(gòu)。凸輪 機(jī)構(gòu) 的設(shè)計(jì)一般是通過作圖法進(jìn)行，設(shè)計(jì)過程繁瑣， 工作量大， 且精度不高。 本課題針對凸輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行 件的二次開發(fā) ，完成凸輪機(jī)構(gòu)的 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件的開發(fā) 工作，實(shí)現(xiàn)凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的參數(shù)化、快速化。 使學(xué)生在機(jī)械設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)等方面受到綜合訓(xùn)練。 2．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題任務(wù)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）： （ 1） 課題任務(wù)內(nèi)容： ① 軟件 界面設(shè)計(jì) ； ② 程序代碼的編寫； ③ 凸輪 機(jī)構(gòu) 參數(shù)化設(shè)計(jì)功能的實(shí)現(xiàn) 。 （ 2） 課題任務(wù)要求： ① 以普通微機(jī)為硬件背景，在掌握 言開發(fā)技術(shù)的基礎(chǔ)上 結(jié)合 次開發(fā) ，完成科學(xué)性分析 ，制定開發(fā)計(jì)劃、進(jìn)行系統(tǒng)分析、確定設(shè)計(jì)方案； ② 完成程序編寫和測試 ； ③ 提交軟件以及相應(yīng)的文檔。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書 3．對本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題成果的要求〔包括畢業(yè)設(shè)計(jì)論文、圖表、實(shí)物樣品等〕： （ 1）論文綜述； （ 2）英文文獻(xiàn)翻譯； （ 3）功能完善、界面友好的設(shè)計(jì)開發(fā)程序及相應(yīng)的設(shè)計(jì)說明書； （ 4）軟件源代碼光盤。 4．主要參考文獻(xiàn)： [1] 王華坤，范元?jiǎng)?M]器工業(yè)出版社， 2001. [2] 牛又奇，孫建國 序 設(shè)計(jì)教程 [M] 蘇州 大學(xué)出版社，2002. [3] 王棟 序設(shè)計(jì)實(shí)用教程 [M]華大學(xué)出版社， 2007. [4] 李政 ， 梁海英 ， 李昊 用基礎(chǔ)與實(shí)例教程 [M] 國防工業(yè)出版社 ， 2005. [5] 唐嘉平 用教程 [M]. 北京：清華大學(xué)出版社， 2007. [6] 姚涵珍 ， 周桂英 ， 楚大慶 004 交互工程繪圖及二次開發(fā) [M]機(jī)械工業(yè)出版社 ， 2004. [7] 佟士懋，刑芳芳，夏齊霄 次開發(fā)技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用實(shí)例[M]防工業(yè)出版社， 2006. [8] 王若慧 . 基于 次開發(fā)及應(yīng)用實(shí)例 [J]007， 26(9)： 30[9] 彭觀明 J]2006，28(6)： 30[10] 王建東，李國昌 B 對 行二次開發(fā)技術(shù)的研究 [J] 2006， 27(2)： 169 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書 5．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題工作進(jìn)度計(jì)劃： 起 迄 日 期 工 作 內(nèi) 容 2011 年 2 月 21 日 ～ 2 月 24 日 2 月 25 日 ～ 3 月 13 日 3 月 14 日 ～ 3 月 20 日 3 月 21 日 ～ 4 月 30 日 5 月 1 日 ～ 5 月 7 日 5 月 8 日 ～ 5 月 25 日 6 月 1 日 6 月 5 日～ 下發(fā)任務(wù)書，布置外文翻譯 調(diào)研，查文獻(xiàn)，撰寫開題報(bào)告，完成外文資料翻譯 檢查開題報(bào)告，外文翻譯 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 編程、調(diào)試 畢業(yè)設(shè)計(jì)中期檢查 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書的撰寫，申請優(yōu)秀畢業(yè)論文 優(yōu)秀論文答辯 答辯 所在專業(yè)審查意見： 負(fù)責(zé)人： 年 月 日 系意見： 系領(lǐng)導(dǎo)： 年 月 日 i 凸輪機(jī)構(gòu)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件的開發(fā) 目錄 第 1章 凸輪機(jī)構(gòu)的理論基 礎(chǔ) .............................................................................................. 1 第 2章 凸輪的設(shè)計(jì)流程 .................................................. 3 凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) ................................................... 3 凸輪機(jī)構(gòu)的數(shù)字建模 ................................................................................... 5 ....................................................................................... 5 ............................................................................................... 6 ............................................................................................... 7 ............................................................................................... 9 ................................................................................. 10 機(jī)構(gòu)分析界面建立驅(qū)動 ............................................................. 11 ..................................................................... 13 .......................................................................................................... 14 ............................................................................................. 15 ........................................................................................... 16 ........................................................................................... 19 第 3 章 凸輪機(jī)構(gòu)的動力學(xué)分析 .................................................................................. 19 ................................................................................................. 20 ......................................................................................... 20 ................................................................................................. 20 ............................................................................................. 21 ................................................................................................. 22 ..................................................................................... 23 ............................................................................................. 23 第 4章 軟件的設(shè)計(jì) .................................................................................................... 26 謝辭 .............................................................................................................................. 18 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................... 19 1 第 1 章 回轉(zhuǎn)凸輪機(jī)構(gòu)的理論基礎(chǔ) 擺動型 從動件系統(tǒng)，輸出效率高，在凸輪機(jī)構(gòu)中應(yīng)用廣泛?；剞D(zhuǎn)凸輪機(jī)構(gòu)的凸輪輪廓推導(dǎo)略微復(fù)雜一些，根據(jù)包絡(luò)原理，凸輪輪廓是由一簇以支點(diǎn)旋轉(zhuǎn)的圓包絡(luò)而成。 在行程開始之前，從動件的初始位置由 ? 確定： ? =cl )( 222 ??? 式中， 滾子曲線族的通式為： F(x,y,? )=? ? ? ? 222 s i ns i s ????? ???? =0 式中 ? =? -? -? 其中 ? 為凸輪自起始位置起的轉(zhuǎn)角 0)1(co s)s i ns i n(2)1(s i ns i n)co s(2 ??????? ???????????? ????? ??????????????? 得輪廓坐標(biāo)： 2121co s????????????????????? 中 ??? s ????? ??? ?? co s ?????? ??? 號用于外包絡(luò)線。 壓力角表示為： )s )c t a n ???? ??????? ???? wc 2 章 回轉(zhuǎn)凸輪的設(shè)計(jì)流程 輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 需要設(shè)計(jì)一平面凸輪，輸出運(yùn)動形式為擺動，最大擺角為 25° 擇機(jī)構(gòu)類型為回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。 根據(jù)機(jī)構(gòu)動作要求，設(shè)計(jì)運(yùn)動循環(huán)圖，凸輪旋轉(zhuǎn)一周分為 4各階段，在 0°~120°推程段中推桿由最低擺角點(diǎn)到達(dá)最高擺角點(diǎn)，在 120° ~180°休止段中，推桿在最高擺角位置保持靜止，在 180° ~300°回程段中推桿由最高擺角回到最低擺角點(diǎn)，在 300° ~360°休止段中，推桿在最低擺角位置保持靜止。因此凸輪的動程角y?為 120°，運(yùn)動循環(huán)圖。 凸輪做等速轉(zhuǎn)動，從動件可選用修正等速運(yùn)動規(guī)律，修正等速曲線是在等速曲線的基礎(chǔ)上，在曲線兩端各加上一段 組合簡諧曲線作為過渡曲線，等速曲線最大速度速度 V 連續(xù)，試驗(yàn)表明當(dāng)，該運(yùn)動規(guī)律的綜合性能最好，修正等速從動件運(yùn)動規(guī)律曲線及參數(shù)。 確定凸輪機(jī)構(gòu)幾何參數(shù)，凸輪按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，主要參數(shù)為：凸輪中心與擺桿支點(diǎn)的中心距離 C=180動件擺桿長 L=150動件滾子半徑為 R=15動件初始位置：通過凸輪元件的旋轉(zhuǎn)約束以及凸輪與從動件滾子的凸輪連接關(guān)系，保證擺桿初始位置 0°。凸輪機(jī)構(gòu)的主角幾何參數(shù)如下圖。 3 、 應(yīng)用凸輪設(shè)計(jì)軟件 據(jù)上述運(yùn)動循環(huán)圖及從動件運(yùn)動規(guī)律，給定凸輪機(jī)構(gòu)的幾何參數(shù)，得到凸輪輪廓圖曲線。 輪機(jī)構(gòu)的數(shù)字建模 入裝配模式 4 單擊新建命令 彈出如下圖對話框，選擇組件。使其與下圖相同，然后出現(xiàn)后面的對話框，選擇光標(biāo)所在位置模板： 然后選擇組件選項(xiàng)，然后選擇 5 下面進(jìn)入安裝主軸。 裝主軸 如下圖所示選擇缺省選項(xiàng) 然后單擊對號按鈕得到后面的圖 6 裝凸輪 單擊菜單中的插入然后是元件再后是裝配選擇 然后轉(zhuǎn)換到元件放置操控板，選擇銷釘選項(xiàng)如圖： 單擊放置按鈕在約束類型選擇對齊然后分別以 件的軸為元件參照， 7 然后選擇平移選項(xiàng)，在繪圖區(qū)選擇 準(zhǔn)平面為組件參照。 再選擇旋轉(zhuǎn)軸，選擇 件的 準(zhǔn)平面為元件參照，組件文件的 離為 0定凸輪轉(zhuǎn)動的初始位置）。 8 凸輪安裝完成。 裝連桿 單擊菜單中的插入然后是元件再后是裝配選擇 預(yù)定義的連接集下選擇銷釘，單擊放置按鈕，選擇軸對齊，_2為元件參照 _4為組件參照；然后 選擇平移選擇 件的 準(zhǔn)平面為組件參照，然后單擊對號按鈕連桿安裝完成。 9 然后點(diǎn)擊工具欄中的拖動選項(xiàng)如下圖所示 : 裝從動件滾子 單擊菜單欄中的【插入】，【元件】，【裝配】命令，或單擊【特征】工具欄中的【裝配】按鈕，彈出【打開】對話框。選擇 彈出【元件放置】操控板。在【預(yù)定義的連接集】下拉列表中選擇【銷釘】選項(xiàng)。 單擊操控板中的【放置】按鈕，在彈出的上滑面板選擇【軸對齊】選項(xiàng)，在繪圖區(qū)選擇 件的軸 元件參照 ,件的軸組件參照；選擇【平移】選項(xiàng)，在繪圖區(qū)選擇 件的 件的 圖所示。 單擊按鈕，安裝完成從動件滾子 件后，組件模型如圖所示 10 入機(jī)構(gòu)分析界面建立驅(qū)動 進(jìn)入機(jī)構(gòu)分析操作界面，定 義伺服電動機(jī) (名稱為： 選取電動機(jī)的驅(qū)動軸，給定伺服電動機(jī)的轉(zhuǎn)速 ( V=100s，并注意給定電動機(jī)初始轉(zhuǎn)動位置，定義完成后，電動機(jī)“位移 (、“速度( 和“加速度 ( 11 點(diǎn)擊圖形工具欄中的曲線選項(xiàng) 12 出現(xiàn)下圖曲線 : 立凸輪從動機(jī)構(gòu)連接 在機(jī)構(gòu)分析界面，點(diǎn)擊凸輪從動機(jī)構(gòu)連接圖標(biāo) ，分別選取凸輪輪廓面和從動件滾 子表面定義凸輪從動件機(jī)構(gòu)的連接，定義完成的直動回轉(zhuǎn)凸輪機(jī)構(gòu)如圖所示 13 義分析 完成連接和定義驅(qū)動后，點(diǎn)擊分析滋圖標(biāo)，定義機(jī)構(gòu)運(yùn)動，名稱為默認(rèn)： 擇分析類型為：“運(yùn)動學(xué) (，設(shè)置終止時(shí)間14 為 3． 6s(凸輪旋轉(zhuǎn)一周 )，電動機(jī)選擇： 在分析定義窗口下點(diǎn)擊運(yùn)行 . 涉檢測 從整個(gè)機(jī)構(gòu)看，從動件滾子作擺動運(yùn)動時(shí)，在如圖下所示位置，有可能發(fā)生連 桿 (凸輪 (摩擦 對機(jī)構(gòu)進(jìn)行沖突檢測設(shè)置 ( 選取連桿元件與凸輪元件作為檢測對象，察看機(jī)構(gòu)運(yùn)動情況，機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，在整個(gè)機(jī) 構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，系統(tǒng)沒有出現(xiàn)碰撞報(bào)警聲或動畫回放被終止的情況。 分析表明，機(jī)構(gòu)無干涉。 15 量結(jié)果 點(diǎn)擊生成測量結(jié)果隧圖標(biāo)，在圖形區(qū)選擇 件中軸 運(yùn)動軸，測量轉(zhuǎn)動時(shí)的角位移，角速度和角加速度，如圖 所示，測量機(jī)構(gòu)的“位移 (、“速度 (和“加速度 (曲線如圖所示。 16 17 18 析結(jié)果 通過凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動仿真，很直觀地查看了凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動情況，繪制了精確的運(yùn) 動輸出位移、速度、加速度曲線，與設(shè)計(jì)要求相比，完全滿足要求。 第 3 章 凸輪機(jī)構(gòu)的動力學(xué)分析 本節(jié)將在裝配的基礎(chǔ)上，對回轉(zhuǎn)凸輪機(jī)構(gòu)動力學(xué)分析。 19 義重力 打開已經(jīng)裝配好的機(jī)構(gòu)文件，然后單擊菜單欄中的【 應(yīng)用程序】，【機(jī)構(gòu)】命令，系統(tǒng)進(jìn)入機(jī)構(gòu)分析環(huán)境。開始定義重力。 義質(zhì)量屬性 單擊【動態(tài)】工具欄中的【質(zhì)量】按鈕，彈出【質(zhì)量屬性】對話框，在【參照類型】選項(xiàng)組下拉列表中選擇【組件】選項(xiàng)。然后在模型樹中選擇 ” ,在【定義屬性】選項(xiàng)組下拉列表中選擇【密度】選項(xiàng)，在【零件密度】文本框中輸入“ ?e ”，單擊【確定】按鈕，單擊彈出對話框中的【是】按鈕，將密度應(yīng)用到全部的組件零件，完成質(zhì)量屬性的定義 。 義扭矩 單擊菜單欄中的【插入】，【力 /扭矩】命令，或單擊【動態(tài)】工具欄中的【力 /扭矩】按鈕，彈出【力 /扭矩定義】對話框，接受默認(rèn)名稱“ 在20 【力 /扭矩定義】對話框中的【類型】選項(xiàng)組下拉列表中選擇【主體扭矩】選項(xiàng)。如圖所示的主體，在【常數(shù)】文本框中輸入 100，單擊【方向】選項(xiàng)卡，輸入如圖所示的向量坐標(biāo)。單擊【確定】按鈕，完成力 /扭矩的定義。 加阻尼器 單擊菜單欄中的【插入】，【阻尼器】命令，或單擊【動態(tài)】工具欄中的【阻尼器】按鈕 ，在屏幕上方出現(xiàn)【阻尼器定義】操控板，如下圖。單擊操控板中的【阻尼器旋轉(zhuǎn)運(yùn)動】按鈕，選擇如圖所示的運(yùn)動軸，在【阻尼器定義】操控板的21 【 C】文本框中輸入 10. 義分析 單擊菜單欄中的【分析】?！緳C(jī)構(gòu)分析】命令，或單擊【運(yùn)動】工具欄中的【機(jī)構(gòu)分析】按鈕，彈出【分析定義】。接受默認(rèn)名稱“ 在【類型】選項(xiàng)組下拉列表中選擇【動態(tài)】選項(xiàng)，在【優(yōu)先選項(xiàng)】選項(xiàng)卡的【持續(xù)時(shí)間】文本框中輸入 輪旋轉(zhuǎn)一周），其他設(shè)置如圖所示；單擊【外部負(fù)荷】選項(xiàng)卡， 勾選【啟用重力】和【啟用所有摩擦】復(fù)選欄，如圖，單擊【運(yùn)行】按鈕，完成機(jī)構(gòu)動態(tài)仿真運(yùn)動，可在繪圖區(qū)查看機(jī)構(gòu)運(yùn)動情況。 22 存并查看結(jié)果 分析定義完成后，單擊【運(yùn)動】工具欄中的【回放】按鈕，彈出【回放】對話框。 單擊【回放】對話框中的【播放當(dāng)前結(jié)果集】按鈕。彈出【動畫】對話框，單擊播放按鈕，擦看機(jī)構(gòu)運(yùn)動情況。 力學(xué)分析 單擊【運(yùn)動】工具欄中的【測量】按鈕。彈出【 測量結(jié)果】對話框。單擊該對話框中的【創(chuàng)建新測量】按鈕，彈出【測量定義】對話框。在【名稱】文本欄中輸入“ 在【類型】選項(xiàng)組下拉列表中選擇【凈負(fù)荷】選項(xiàng)，在繪圖區(qū)選擇阻尼器，如圖所示，單擊【確定】按鈕。 使用相同的方法在【名稱】文本框中分別輸入“ 在【類型】選項(xiàng)組下拉列表中分別選擇【連接反作用】選項(xiàng)，在繪圖區(qū)選擇凸輪連接。 使用相同的方法在【名稱】文本框中輸入“ 在【類型】選項(xiàng)組下拉列表中選擇【主體】選項(xiàng)。選擇如圖所示的主 體，在【屬性】選項(xiàng)組下拉列表中選擇【質(zhì)心慣量】選項(xiàng)，如圖所示單擊【確定】按鈕。 【 測 量 結(jié) 果 】 對 話 框 如 圖 所 示 ， 在 【 結(jié) 果 集 】 列 表 框 中 選 擇“ 在【值】列中顯示測量值。在【測量】列表框中選擇“ 并按住 鍵復(fù)選“ “ 勾選【分別繪制測量圖形】復(fù)選框。單擊【繪制選定結(jié)果集所選測量的圖形】按鈕，系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)算，彈出【圖形工具】對話框，繪制阻23 尼器凈負(fù)荷、凸輪連接反作用和連桿的質(zhì)心慣量曲線圖。 最后，單擊【圖形工具】對話庫中的【文件】，【輸出 令，將當(dāng)前的分析結(jié)果保存為 件名稱為“ 24 25 4 軟件總體設(shè)計(jì) 在本次的設(shè)計(jì)中，軟件部分用到了通用的 言進(jìn)行編程， 采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)和面向過程技術(shù)相結(jié)合的方式，以動態(tài)鏈接庫 ( 的形式，實(shí)現(xiàn)凸輪參數(shù)化設(shè)計(jì)二次開發(fā)，并編寫出相應(yīng)的應(yīng)用程序軟件 ,并且結(jié)合了 二次開發(fā)，完善了凸輪機(jī)構(gòu)廓線的生成與校驗(yàn)。 軟件的選擇 B， 從 1991年誕生以來，現(xiàn)在已經(jīng) 18年了 ， 是目前應(yīng)用最為廣泛的、易學(xué)易用的面向?qū)ο蟮拈_發(fā)工具之一。 容豐富，涉及很多的方面， 它 是一種可視化的、面向?qū)ο蠛筒捎檬录?qū)動方式的結(jié)構(gòu)化高級程序設(shè)計(jì)語言，可用于開發(fā) 其具有以下特點(diǎn) : 1、是一種基于窗口操作平臺上的可視化開發(fā)工具，使編程輕松簡單且能大大提高編程效率，并能夠創(chuàng)建友好的用戶界面，是目前相當(dāng)流行的一種工具軟件。 2、最新版本的 1) 支持連接在 2) 支持開放的數(shù)據(jù)庫連接標(biāo)準(zhǔn) (遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)對象 3) 具有彈性標(biāo)準(zhǔn)，允許通過網(wǎng)絡(luò)和 數(shù)據(jù)對象 利用這些數(shù)據(jù)庫編程對象，可以方便的訪問數(shù)據(jù)庫，并且可以更新數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)和擴(kuò)充數(shù)據(jù)庫。 3、是一種支持 個(gè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以前被稱為 宗旨是在 許這些應(yīng)用程序間相互溝通、相互控制。可以調(diào)用一些具有 4、 能上也提供了不少為用戶設(shè)想的簡便之處。 為系統(tǒng)開發(fā)工具的 了保證仿真結(jié)果的更真實(shí)性，希望能夠利用一種技術(shù)比較成熟的通用的 此希望能夠在設(shè)計(jì)軟件中直接調(diào)用某種通用的 26 一個(gè)通用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) (件。由于它易于使用、性能超群、適用性強(qiáng) (可用于機(jī)械、電子、建筑、航天、化工、冶金、氣象等工程領(lǐng)域 )，易于二次開發(fā)，同 時(shí)隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展， 能越來越強(qiáng)大和完善，更便于操作和使用，是當(dāng)今世界上最暢銷的圖形軟件之一。 我國大部分制造企業(yè)也都是 時(shí)， 就是說完全可以作為服務(wù)程序，用戶可以從其他 以可以在 而達(dá)到了直接調(diào)用 此選用目前 制凸輪的輪廓曲線，這樣可以充分利用 補(bǔ) 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 輯判斷能力、大量存儲能力、圖像顯示能力和人機(jī)對話能力，與設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)與思維能力相結(jié)合，為快速完成高質(zhì)量的設(shè)計(jì)工作提供可能性。即計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)可以將計(jì)算機(jī)與人有機(jī)結(jié)合起來，共同進(jìn)行設(shè)計(jì)工作 設(shè)計(jì)者進(jìn)行整體的構(gòu)思，并將原則與設(shè)計(jì)要求通過計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)對 運(yùn)動規(guī)律、幾何參數(shù)、運(yùn)動與動力特性進(jìn)行大量的資料檢索與計(jì)算，利用軟件進(jìn)行多方案的優(yōu)化選擇。 凸輪設(shè)計(jì)系統(tǒng)一般采用人機(jī)交互式界面。人機(jī)交互式界面可以使計(jì)算機(jī)和人隨時(shí)交換信息，在一個(gè)系統(tǒng)中相互配合，以完成全部設(shè)計(jì)任務(wù)。這種人機(jī)會話型系統(tǒng)對于 一方面在設(shè)計(jì)過程中，容易發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤并隨時(shí)修正，使復(fù)雜的設(shè)計(jì)順利進(jìn)行 ;另一方面，在對設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行評價(jià)時(shí)，設(shè)計(jì)者可以利用自身的工程經(jīng)驗(yàn)和直覺判斷，反復(fù)修改參數(shù)，有計(jì)算機(jī)自動更新 . 關(guān)于此設(shè)計(jì)，根據(jù)要求設(shè)定了三個(gè)窗體進(jìn)行 數(shù)據(jù)的顯示和驗(yàn)證。以下做簡要說明。 窗體： 在此代碼段采用了一個(gè)計(jì)時(shí)器，可以使字體和“ 滾動的形式出現(xiàn)在封面上，增加了封面的視覺感，給人以活靈活現(xiàn)之感。 窗體：參數(shù)設(shè)置（ 如圖 4 27 在設(shè)計(jì)中，此窗體相比而言比較復(fù)雜，其控件包括：三個(gè) 個(gè)個(gè) 二個(gè) 點(diǎn)說明一下從動件的運(yùn)動曲線的實(shí)現(xiàn)。 在 度、加速度曲線的繪出。首先通過語句 1 1 給 后利用 用四種運(yùn)動規(guī)律，即： 當(dāng) 1 時(shí)調(diào)用 余弦加速度運(yùn)動規(guī)律圖 當(dāng) 2 時(shí)調(diào)用 正弦加速度運(yùn)動規(guī)律圖 當(dāng) 3 時(shí) 調(diào)用 五項(xiàng)式運(yùn)動規(guī)律圖 當(dāng) 4 時(shí)調(diào)用 修正正弦加速度運(yùn)動規(guī)律圖 在編寫各自的子過程中，同一種運(yùn)動規(guī)律下又分為：推程和回程，這是利用推程段 循環(huán) 到 在回程段 循環(huán) 到 設(shè)定位移、速度、加速度的數(shù)組，對于不同的 1(I)、 )、)和 )、 )、 )的值 。在繪圖過程中，由于速度和加速度的峰圖 4數(shù)設(shè)置（ 數(shù)設(shè)置 . 28 值過大，故縮小了其真實(shí)值，以類速度和類加速度的曲線顯示在頁面上。 窗體： 結(jié)果 . 如圖 4 在此窗體中，顯示了一系列的數(shù)據(jù)，其中包括了初始參數(shù)的設(shè)置值，例如關(guān)于主凸輪的值有：中心距 a、桿長 L、 凸輪推程階段： 360、 程階段： 凸輪的參數(shù)有： 回程階段： 程階段： 360。 圖 4體： 算結(jié)果 . 29 模塊的語句編程 其各段包括：各種變量的聲明段、給各個(gè)已知值賦初值、求反正切語句、求反正弦與反正切的公式轉(zhuǎn)換、求反余弦與反正切的公式轉(zhuǎn)換、凸輪輪廓的單值計(jì)算、主凸輪的計(jì)算、副凸輪的計(jì)算、不同運(yùn)動的運(yùn)動規(guī)律最終主凸輪和副凸輪的 賦初值 在運(yùn)行程序中，需要給 中心距 a、基圓半徑 桿長 L、滾子半徑 程運(yùn)動角 休止角 程運(yùn)動角 大理論輪廓半徑 叉的夾角 程運(yùn)動規(guī)律 實(shí)現(xiàn)凸輪廓線的繪出，其是通過窗體 示出來，不同的參數(shù)設(shè)定必定繪出不同的凸輪輪廓廓線。同時(shí)也要注意各個(gè)初值不是任一的值，其是相互關(guān)聯(lián)且有一定的限制，需特別注意此點(diǎn)。 凸輪輪廓的單值計(jì)算 這一部分是對凸輪的極值和極角的計(jì)算所做的通用公式，通過調(diào)用此程序段可以簡化在主凸輪和副凸輪中的計(jì)算。這些單值計(jì) 算部分已經(jīng)在第三章作了說明，公式參考（ 3 凸輪的計(jì)算 主凸輪的計(jì)算包括其推程計(jì)算和回程計(jì)算，在第三章也已經(jīng)做了一些介紹，這里需要補(bǔ)充的是關(guān)于其數(shù)據(jù)的保存。例如主凸輪的推程輪廓數(shù)據(jù)的保存是通過一下語句實(shí)現(xiàn)： "\凸輪輪廓 s #1 1, " " 1 1,"主凸輪推程輪廓數(shù)據(jù)（主凸輪為同向凸輪） 1 " 2 1, "主凸輪推程輪廓數(shù)據(jù)（主凸輪為異向凸輪） 2" 副凸輪的推程和回程輪廓數(shù)據(jù)的保存基本一樣。這樣方便了對程序的理解和檢驗(yàn)，例如數(shù)據(jù)：見附錄一。這無疑是對數(shù)據(jù)的最好解釋和說明，同時(shí)驗(yàn)證了凸輪廓線的反轉(zhuǎn)法和解析法的數(shù)值正確性，給凸輪一個(gè)具體的數(shù)值待以說明解釋。 運(yùn)動規(guī)律 推桿的不同的運(yùn)動規(guī)律會導(dǎo)致凸輪的不同的輪廓廓線。 在此程序中，設(shè)定了推桿常見的四種運(yùn)動規(guī)律，在此僅用 別見圖 4444圖 44規(guī)律的30 兩個(gè)事例圖。 圖 4弦加速度運(yùn)動規(guī)律 圖 4弦加速度運(yùn)動規(guī)律 圖 4次多項(xiàng)式運(yùn)動規(guī)律 圖 4正正弦運(yùn)動規(guī)律 圖 4弦與正弦組合的運(yùn)動規(guī)律 圖 4次多項(xiàng)式與修正正弦 31 組合的運(yùn)動規(guī)律 主凸輪、副凸輪的 用戶根據(jù)自身的專業(yè)需求，對 其專業(yè)化和用戶化 ，稱為對 發(fā)，這樣大大提高了 在 先在全局模塊中定義 后創(chuàng)建引用 引用程序中還要檢測當(dāng)前目錄下是否有 用 可以利用在 法和屬性進(jìn)行繪圖仿真了。 在 先繪出主凸輪的輪廓廓線，然后繪出副凸輪的輪廓廓線，最終實(shí)現(xiàn)輪廓的仿真。 32 參 考 文 獻(xiàn) [1] 申永勝 北京：清華大學(xué)出版社， 1999 [2] 趙韓， O l h o f f N L a u r i s t e n S . 凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動幾何學(xué)的通用解析公式 ):223] 張嘉鈺 統(tǒng)的開發(fā) 2004(3):49[4] 陳建臨 , 王愛國 機(jī)械工程師 ,2008,(01):1405] 鄒慧君，董師予等 上海 :上海交通大學(xué)出版 社， 1991 [6] 肖正揚(yáng)，彭國勛 北京 :機(jī)械工業(yè)出版社， 1990 [7] 薛小雯 沈愛紅 . 用 件實(shí)現(xiàn)擺動從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)在 2007(6) [8] 張晉西 次開發(fā) 華大學(xué)出版社， 2002 [9] 牛又奇，孫建國 序設(shè)計(jì)教程 學(xué)出版社， 2002 1 附錄一 1 M= a= L= 0 )= 0 )= 0 )= 0 )= 0 )= 10 )= 10 )= 10 )= 10 )= 10 )= 20 )= 20 )= 20 )= 20 )= 20 )= 30 )= 30 )= 30 )= 30 )= 30 )= 40 )= 40 )= 40 )= 40 )= 40 )= 50 )= 50 )= 50 )= 50 )= 50 )= 60 )= 60 )= 60 )= 60 )= 60 )= 70 )= 70 )= 70 )= 70 )= 70 )= 80 )= 80 )= 80 )= 80 )= 80 )= 88 )= 88 )= 88 )= 88 )= 1 M= a= L= 2 0 )= 0 )= 0 )= 0 )= 10 )= 10 )= 10 )= 10 )= 20 )= 20 )= 20 )= 20 )= 30 )= 30 )= 30 )= 30 )= 40 )= 40 )= 40 )= 40 )= 50 )= 50 )= 50 )= 50 )= 60 )= 60 )= 60 )= 60 )= 70 )= 70 )= 70 )= 70 )= 80 )= 80 )= 80 )= 80 )= 90 )= 90 )= 90 )= 90 )= 98 )= 98 )= 98 )= 98 )= 1 M= a = L = 0 )= 0 )= 0 )= 0 )= 10 )= 10 )= 10 )= 3 10 )= 20 )= 20 )= 20 )= 20 )= 30 )= 30 )= 30 )= 30 )= 40 )= 40 )= 40 )= 40 )= 50 )= 50 )= 50 )= 50 )= 60 )= 60 )= 60 )= 60 )= 70 )= 70 )= 70 )= 70 )= 80 )= 80 )= 80 )= 80 )= 88 )= 88 )= 88 )= 88 )= 1 M= a = L = 0 )= 0 )= 0 )= 0 )= 10 )= 10 )= 10 )= 10 )= 20 )= 20 )= 20 )= 20 )= 30 )= 30 )= 30 )= 30 )= 40 )= 40 )= 40 )= 4 40 )= 50 )= 50 )= 50 )= 50 )= 60 )= 60 )= 60 )= 60 )= 70 )= 70 )= 70 )= 70 )= 80 )= 80 )= 80 )= 80 )= 90 )= 90 )= 90 )= 90 )= 98 )= 98 )= 98 )= 98 )= i 凸輪機(jī)構(gòu)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件的開發(fā) 目錄 第 1章 凸輪機(jī)構(gòu)的理論基 礎(chǔ) .............................................................................................. 1 第 2章 凸輪的設(shè)計(jì)流程 .................................................. 3 凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) ................................................... 3 凸輪機(jī)構(gòu)的數(shù)字建模 ................................................................................... 5 ....................................................................................... 5 ............................................................................................... 6 ............................................................................................... 7 ............................................................................................... 9 ................................................................................. 10 機(jī)構(gòu)分析界面建立驅(qū)動 ............................................................. 11 ..................................................................... 13 .......................................................................................................... 14 ............................................................................................. 15 ........................................................................................... 16 ........................................................................................... 19 第 3 章 凸輪機(jī)構(gòu)的動力學(xué)分析 .................................................................................. 19 ................................................................................................. 20 ......................................................................................... 20 ................................................................................................. 20 ............................................................................................. 21 ................................................................................................. 22 ..................................................................................... 23 ............................................................................................. 23 第 4章 軟件的設(shè)計(jì) .................................................................................................... 26 謝辭 .............................................................................................................................. 18 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................... 19 1 第 1 章 回轉(zhuǎn)凸輪機(jī)構(gòu)的理論基礎(chǔ) 擺動型 從動件系統(tǒng)，輸出效率高，在凸輪機(jī)構(gòu)中應(yīng)用廣泛?；剞D(zhuǎn)凸輪機(jī)構(gòu)的凸輪輪廓推導(dǎo)略微復(fù)雜一些，根據(jù)包絡(luò)原理，凸輪輪廓是由一簇以支點(diǎn)旋轉(zhuǎn)的圓包絡(luò)而成。 在行程開始之前，從動件的初始位置由 ? 確定： ? =cl )( 222 ??? 式中， 滾子曲線族的通式為： F(x,y,? )=? ? ? ? 222 s i ns i s ????? ???? =0 式中 ? =? -? -? 其中 ? 為凸輪自起始位置起的轉(zhuǎn)角 0)1(co s)s i ns i n(2)1(s i ns i n)co s(2 ??????? ???????????? ????? ??????????????? 得輪廓坐標(biāo)： 2121co s????????????????????? 中 ??? s ????? ??? ?? co s ?????? ??? 號用于外包絡(luò)線。 壓力角表示為： )s )c t a n ???? ??????? ???? wc 2 章 回轉(zhuǎn)凸輪的設(shè)計(jì)流程 輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 需要設(shè)計(jì)一平面凸輪，輸出運(yùn)動形式為擺動，最大擺角為 25° 擇機(jī)構(gòu)類型為回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。 根據(jù)機(jī)構(gòu)動作要求，設(shè)計(jì)運(yùn)動循環(huán)圖，凸輪旋轉(zhuǎn)一周分為 4各階段，在 0°~120°推程段中推桿由最低擺角點(diǎn)到達(dá)最高擺角點(diǎn)，在 120° ~180°休止段中，推桿在最高擺角位置保持靜止，在 180° ~300°回程段中推桿由最高擺角回到最低擺角點(diǎn)，在 300° ~360°休止段中，推桿在最低擺角位置保持靜止。因此凸輪的動程角y?為 120°，運(yùn)動循環(huán)圖。 凸輪做等速轉(zhuǎn)動，從動件可選用修正等速運(yùn)動規(guī)律，修正等速曲線是在等速曲線的基礎(chǔ)上，在曲線兩端各加上一段 組合簡諧曲線作為過渡曲線，等速曲線最大速度速度 V 連續(xù)，試驗(yàn)表明當(dāng)，該運(yùn)動規(guī)律的綜合性能最好，修正等速從動件運(yùn)動規(guī)律曲線及參數(shù)。 確定凸輪機(jī)構(gòu)幾何參數(shù)，凸輪按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，主要參數(shù)為：凸輪中心與擺桿支點(diǎn)的中心距離 C=180動件擺桿長 L=150動件滾子半徑為 R=15動件初始位置：通過凸輪元件的旋轉(zhuǎn)約束以及凸輪與從動件滾子的凸輪連接關(guān)系，保證擺桿初始位置 0°。凸輪機(jī)構(gòu)的主角幾何參數(shù)如下圖。 3 、 應(yīng)用凸輪設(shè)計(jì)軟件 據(jù)上述運(yùn)動循環(huán)圖及從動件運(yùn)動規(guī)律，給定凸輪機(jī)構(gòu)的幾何參數(shù)，得到凸輪輪廓圖曲線。 輪機(jī)構(gòu)的數(shù)字建模 入裝配模式 4 單擊新建命令 彈出如下圖對話框，選擇組件。使其與下圖相同，然后出現(xiàn)后面的對話框，選擇光標(biāo)所在位置模板： 然后選擇組件選項(xiàng)，然后選擇 5 下面進(jìn)入安裝主軸。 裝主軸 如下圖所示選擇缺省選項(xiàng) 然后單擊對號按鈕得到后面的圖 6 裝凸輪 單擊菜單中的插入然后是元件再后是裝配選擇 然后轉(zhuǎn)換到元件放置操控板，選擇銷釘選項(xiàng)如圖： 單擊放置按鈕在約束類型選擇對齊然后分別以 件的軸為元件參照， 7 然后選擇平移選項(xiàng)，在繪圖區(qū)選擇 準(zhǔn)平面為組件參照。 再選擇旋轉(zhuǎn)軸，選擇 件的 準(zhǔn)平面為元件參照，組件文件的 離為 0定凸輪轉(zhuǎn)動的初始位置）。 8 凸輪安裝完成。 裝連桿 單擊菜單中的插入然后是元件再后是裝配選擇 預(yù)定義的連接集下選擇銷釘，單擊放置按鈕，選擇軸對齊，_2為元件參照 _4為組件參照；然后 選擇平移選擇 件的 準(zhǔn)平面為組件參照，然后單擊對號按鈕連桿安裝完成。 9 然后點(diǎn)擊工具欄中的拖動選項(xiàng)如下圖所示 : 裝從動件滾子 單擊菜單欄中的【插入】，【元件】，【裝配】命令，或單擊【特征】工具欄中的【裝配】按鈕，彈出【打開】對話框。選擇 彈出【元件放置】操控板。在【預(yù)定義的連接集】下拉列表中選擇【銷釘】選項(xiàng)。 單擊操控板中的【放置】按鈕，在彈出的上滑面板選擇【軸對齊】選項(xiàng)，在繪圖區(qū)選擇 件的軸 元件參照 ,件的軸組件參照；選擇【平移】選項(xiàng)，在繪圖區(qū)選擇 件的 件的 圖所示。 單擊按鈕，安裝完成從動件滾子 件后，組件模型如圖所示 10 入機(jī)構(gòu)分析界面建立驅(qū)動 進(jìn)入機(jī)構(gòu)分析操作界面，定 義伺服電動機(jī) (名稱為： 選取電動機(jī)的驅(qū)動軸，給定伺服電動機(jī)的轉(zhuǎn)速 ( V=100s，并注意給定電動機(jī)初始轉(zhuǎn)動位置，定義完成后，電動機(jī)“位移 (、“速度( 和“加速度 ( 11 點(diǎn)擊圖形工具欄中的曲線選項(xiàng) 12 出現(xiàn)下圖曲線 : 立凸輪從動機(jī)構(gòu)連接 在機(jī)構(gòu)分析界面，點(diǎn)擊凸輪從動機(jī)構(gòu)連接圖標(biāo) ，分別選取凸輪輪廓面和從動件滾 子表面定義凸輪從動件機(jī)構(gòu)的連接，定義完成的直動回轉(zhuǎn)凸輪機(jī)構(gòu)如圖所示 13 義分析 完成連接和定義驅(qū)動后，點(diǎn)擊分析滋圖標(biāo)，定義機(jī)構(gòu)運(yùn)動，名稱為默認(rèn)： 擇分析類型為：“運(yùn)動學(xué) (，設(shè)置終止時(shí)間14 為 3． 6s(凸輪旋轉(zhuǎn)一周 )，電動機(jī)選擇： 在分析定義窗口下點(diǎn)擊運(yùn)行 . 涉檢測 從整個(gè)機(jī)構(gòu)看，從動件滾子作擺動運(yùn)動時(shí)，在如圖下所示位置，有可能發(fā)生連 桿 (凸輪 (摩擦 對機(jī)構(gòu)進(jìn)行沖突檢測設(shè)置 ( 選取連桿元件與凸輪元件作為檢測對象，察看機(jī)構(gòu)運(yùn)動情況，機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，在整個(gè)機(jī) 構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，系統(tǒng)沒有出現(xiàn)碰撞報(bào)警聲或動畫回放被終止的情況。 分析表明，機(jī)構(gòu)無干涉。 15 量結(jié)果 點(diǎn)擊生成測量結(jié)果隧圖標(biāo)，在圖形區(qū)選擇 件中軸 運(yùn)動軸，測量轉(zhuǎn)動時(shí)的角位移，角速度和角加速度，如圖 所示，測量機(jī)構(gòu)的“位移 (、“速度 (和“加速度 (曲線如圖所示。 16 17 18 析結(jié)果 通過凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動仿真，很直觀地查看了凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動情況，繪制了精確的運(yùn) 動輸出位移、速度、加速度曲線，與設(shè)計(jì)要求相比，完全滿足要求。 第 3 章 凸輪機(jī)構(gòu)的動力學(xué)分析 本節(jié)將在裝配的基礎(chǔ)上，對回轉(zhuǎn)凸輪機(jī)構(gòu)動力學(xué)分析。 19 義重力 打開已經(jīng)裝配好的機(jī)構(gòu)文件，然后單擊菜單欄中的【 應(yīng)用程序】，【機(jī)構(gòu)】命令，系統(tǒng)進(jìn)入機(jī)構(gòu)分析環(huán)境。開始定義重力。 義質(zhì)量屬性 單擊【動態(tài)】工具欄中的【質(zhì)量】按鈕，彈出【質(zhì)量屬性】對話框，在【參照類型】選項(xiàng)組下拉列表中選擇【組件】選項(xiàng)。然后在模型樹中選擇 ” ,在【定義屬性】選項(xiàng)組下拉列表中選擇【密度】選項(xiàng)，在【零件密度】文本框中輸入“ ?e ”，單擊【確定】按鈕，單擊彈出對話框中的【是】按鈕，將密度應(yīng)用到全部的組件零件，完成質(zhì)量屬性的定義 。 義扭矩 單擊菜單欄中的【插入】，【力 /扭矩】命令，或單擊【動態(tài)】工具欄中的【力 /扭矩】按鈕，彈出【力 /扭矩定義】對話框，接受默認(rèn)名稱“ 在20 【力 /扭矩定義】對話框中的【類型】選項(xiàng)組下拉列表中選擇【主體扭矩】選項(xiàng)。如圖所示的主體，在【常數(shù)】文本框中輸入 100，單擊【方向】選項(xiàng)卡，輸入如圖所示的向量坐標(biāo)。單擊【確定】按鈕，完成力 /扭矩的定義。 加阻尼器 單擊菜單欄中的【插入】，【阻尼器】命令，或單擊【動態(tài)】工具欄中的【阻尼器】按鈕 ，在屏幕上方出現(xiàn)【阻尼器定義】操控板，如下圖。單擊操控板中的【阻尼器旋轉(zhuǎn)運(yùn)動】按鈕，選擇如圖所示的運(yùn)動軸，在【阻尼器定義】操控板的21 【 C】文本框中輸入 10. 義分析 單擊菜單欄中的【分析】?！緳C(jī)構(gòu)分析】命令，或單擊【運(yùn)動】工具欄中的【機(jī)構(gòu)分析】按鈕，彈出【分析定義】。接受默認(rèn)名稱“ 在【類型】選項(xiàng)組下拉列表中選擇【動態(tài)】選項(xiàng)，在【優(yōu)先選項(xiàng)】選項(xiàng)卡的【持續(xù)時(shí)間】文本框中輸入 輪旋轉(zhuǎn)一周），其他設(shè)置如圖所示；單擊【外部負(fù)荷】選項(xiàng)卡， 勾選【啟用重力】和【啟用所有摩擦】復(fù)選欄，如圖，單擊【運(yùn)行】按鈕，完成機(jī)構(gòu)動態(tài)仿真運(yùn)動，可在繪圖區(qū)查看機(jī)構(gòu)運(yùn)動情況。 22 存并查看結(jié)果 分析定義完成后，單擊【運(yùn)動】工具欄中的【回放】按鈕，彈出【回放】對話框。 單擊【回放】對話框中的【播放當(dāng)前結(jié)果集】按鈕。彈出【動畫】對話框，單擊播放按鈕，擦看機(jī)構(gòu)運(yùn)動情況。 力學(xué)分析 單擊【運(yùn)動】工具欄中的【測量】按鈕。彈出【 測量結(jié)果】對話框。單擊該對話框中的【創(chuàng)建新測量】按鈕，彈出【測量定義】對話框。在【名稱】文本欄中輸入“ 在【類型】選項(xiàng)組下拉列表中選擇【凈負(fù)荷】選項(xiàng)，在繪圖區(qū)選擇阻尼器，如圖所示，單擊【確定】按鈕。 使用相同的方法在【名稱】文本框中分別輸入“ 在【類型】選項(xiàng)組下拉列表中分別選擇【連接反作用】選項(xiàng)，在繪圖區(qū)選擇凸輪連接。 使用相同的方法在【名稱】文本框中輸入“ 在【類型】選項(xiàng)組下拉列表中選擇【主體】選項(xiàng)。選擇如圖所示的主 體，在【屬性】選項(xiàng)組下拉列表中選擇【質(zhì)心慣量】選項(xiàng)，如圖所示單擊【確定】按鈕。 【 測 量 結(jié) 果 】 對 話 框 如 圖 所 示 ， 在 【 結(jié) 果 集 】 列 表 框 中 選 擇“ 在【值】列中顯示測量值。在【測量】列表框中選擇“ 并按住 鍵復(fù)選“ “ 勾選【分別繪制測量圖形】復(fù)選框。單擊【繪制選定結(jié)果集所選測量的圖形】按鈕，系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)算，彈出【圖形工具】對話框，繪制阻23 尼器凈負(fù)荷、凸輪連接反作用和連桿的質(zhì)心慣量曲線圖。 最后，單擊【圖形工具】對話庫中的【文件】，【輸出 令，將當(dāng)前的分析結(jié)果保存為 件名稱為“ 24 25 4 軟件總體設(shè)計(jì) 在本次的設(shè)計(jì)中，軟件部分用到了通用的 言進(jìn)行編程， 采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)和面向過程技術(shù)相結(jié)合的方式，以動態(tài)鏈接庫 ( 的形式，實(shí)現(xiàn)凸輪參數(shù)化設(shè)計(jì)二次開發(fā)，并編寫出相應(yīng)的應(yīng)用程序軟件 ,并且結(jié)合了 二次開發(fā)，完善了凸輪機(jī)構(gòu)廓線的生成與校驗(yàn)。 軟件的選擇 B， 從 1991年誕生以來，現(xiàn)在已經(jīng) 18年了 ， 是目前應(yīng)用最為廣泛的、易學(xué)易用的面向?qū)ο蟮拈_發(fā)工具之一。 容豐富，涉及很多的方面， 它 是一種可視化的、面向?qū)ο蠛筒捎檬录?qū)動方式的結(jié)構(gòu)化高級程序設(shè)計(jì)語言，可用于開發(fā) 其具有以下特點(diǎn) : 1、是一種基于窗口操作平臺上的可視化開發(fā)工具，使編程輕松簡單且能大大提高編程效率，并能夠創(chuàng)建友好的用戶界面，是目前相當(dāng)流行的一種工具軟件。 2、最新版本的 1) 支持連接在 2) 支持開放的數(shù)據(jù)庫連接標(biāo)準(zhǔn) (遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)對象 3) 具有彈性標(biāo)準(zhǔn)，允許通過網(wǎng)絡(luò)和 數(shù)據(jù)對象 利用這些數(shù)據(jù)庫編程對象，可以方便的訪問數(shù)據(jù)庫，并且可以更新數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)和擴(kuò)充數(shù)據(jù)庫。 3、是一種支持 個(gè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以前被稱為 宗旨是在 許這些應(yīng)用程序間相互溝通、相互控制。可以調(diào)用一些具有 4、 能上也提供了不少為用戶設(shè)想的簡便之處。 為系統(tǒng)開發(fā)工具的 了保證仿真結(jié)果的更真實(shí)性，希望能夠利用一種技術(shù)比較成熟的通用的 此希望能夠在設(shè)計(jì)軟件中直接調(diào)用某種通用的 26 一個(gè)通用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) (件。由于它易于使用、性能超群、適用性強(qiáng) (可用于機(jī)械、電子、建筑、航天、化工、冶金、氣象等工程領(lǐng)域 )，易于二次開發(fā)，同 時(shí)隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展， 能越來越強(qiáng)大和完善，更便于操作和使用，是當(dāng)今世界上最暢銷的圖形軟件之一。 我國大部分制造企業(yè)也都是 時(shí)， 就是說完全可以作為服務(wù)程序，用戶可以從其他 以可以在 而達(dá)到了直接調(diào)用 此選用目前 制凸輪的輪廓曲線，這樣可以充分利用 補(bǔ) 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 輯判斷能力、大量存儲能力、圖像顯示能力和人機(jī)對話能力，與設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)與思維能力相結(jié)合，為快速完成高質(zhì)量的設(shè)計(jì)工作提供可能性。即計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)可以將計(jì)算機(jī)與人有機(jī)結(jié)合起來，共同進(jìn)行設(shè)計(jì)工作 設(shè)計(jì)者進(jìn)行整體的構(gòu)思，并將原則與設(shè)計(jì)要求通過計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)對 運(yùn)動規(guī)律、幾何參數(shù)、運(yùn)動與動力特性進(jìn)行大量的資料檢索與計(jì)算，利用軟件進(jìn)行多方案的優(yōu)化選擇。 凸輪設(shè)計(jì)系統(tǒng)一般采用人機(jī)交互式界面。人機(jī)交互式界面可以使計(jì)算機(jī)和人隨時(shí)交換信息，在一個(gè)系統(tǒng)中相互配合，以完成全部設(shè)計(jì)任務(wù)。這種人機(jī)會話型系統(tǒng)對于 一方面在設(shè)計(jì)過程中，容易發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤并隨時(shí)修正，使復(fù)雜的設(shè)計(jì)順利進(jìn)行 ;另一方面，在對設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行評價(jià)時(shí)，設(shè)計(jì)者可以利用自身的工程經(jīng)驗(yàn)和直覺判斷，反復(fù)修改參數(shù)，有計(jì)算機(jī)自動更新 . 關(guān)于此設(shè)計(jì)，根據(jù)要求設(shè)定了三個(gè)窗體進(jìn)行 數(shù)據(jù)的顯示和驗(yàn)證。以下做簡要說明。 窗體： 在此代碼段采用了一個(gè)計(jì)時(shí)器，可以使字體和“ 滾動的形式出現(xiàn)在封面上，增加了封面的視覺感，給人以活靈活現(xiàn)之感。 窗體：參數(shù)設(shè)置（ 如圖 4 27 在設(shè)計(jì)中，此窗體相比而言比較復(fù)雜，其控件包括：三個(gè) 個(gè)個(gè) 二個(gè) 點(diǎn)說明一下從動件的運(yùn)動曲線的實(shí)現(xiàn)。 在 度、加速度曲線的繪出。首先通過語句 1 1 給 后利用 用四種運(yùn)動規(guī)律，即： 當(dāng) 1 時(shí)調(diào)用 余弦加速度運(yùn)動規(guī)律圖 當(dāng) 2 時(shí)調(diào)用 正弦加速度運(yùn)動規(guī)律圖 當(dāng) 3 時(shí) 調(diào)用 五項(xiàng)式運(yùn)動規(guī)律圖 當(dāng) 4 時(shí)調(diào)用 修正正弦加速度運(yùn)動規(guī)律圖 在編寫各自的子過程中，同一種運(yùn)動規(guī)律下又分為：推程和回程，這是利用推程段 循環(huán) 到 在回程段 循環(huán) 到 設(shè)定位移、速度、加速度的數(shù)組，對于不同的 1(I)、 )、)和 )、 )、 )的值 。在繪圖過程中，由于速度和加速度的峰圖 4數(shù)設(shè)置（ 數(shù)設(shè)置 . 28 值過大，故縮小了其真實(shí)值，以類速度和類加速度的曲線顯示在頁面上。 窗體： 結(jié)果 . 如圖 4 在此窗體中，顯示了一系列的數(shù)據(jù)，其中包括了初始參數(shù)的設(shè)置值，例如關(guān)于主凸輪的值有：中心距 a、桿長 L、 凸輪推程階段： 360、 程階段： 凸輪的參數(shù)有： 回程階段： 程階段： 360。 圖 4體： 算結(jié)果 . 29 模塊的語句編程 其各段包括：各種變量的聲明段、給各個(gè)已知值賦初值、求反正切語句、求反正弦與反正切的公式轉(zhuǎn)換、求反余弦與反正切的公式轉(zhuǎn)換、凸輪輪廓的單值計(jì)算、主凸輪的計(jì)算、副凸輪的計(jì)算、不同運(yùn)動的運(yùn)動規(guī)律最終主凸輪和副凸輪的 賦初值 在運(yùn)行程序中，需要給 中心距 a、基圓半徑 桿長 L、滾子半徑 程運(yùn)動角 休止角 程運(yùn)動角 大理論輪廓半徑 叉的夾角 程運(yùn)動規(guī)律 實(shí)現(xiàn)凸輪廓線的繪出，其是通過窗體 示出來，不同的參數(shù)設(shè)定必定繪出不同的凸輪輪廓廓線。同時(shí)也要注意各個(gè)初值不是任一的值，其是相互關(guān)聯(lián)且有一定的限制，需特別注意此點(diǎn)。 凸輪輪廓的單值計(jì)算 這一部分是對凸輪的極值和極角的計(jì)算所做的通用公式，通過調(diào)用此程序段可以簡化在主凸輪和副凸輪中的計(jì)算。這些單值計(jì) 算部分已經(jīng)在第三章作了說明，公式參考（ 3 凸輪的計(jì)算 主凸輪的計(jì)算包括其推程計(jì)算和回程計(jì)算，在第三章也已經(jīng)做了一些介紹，這里需要補(bǔ)充的是關(guān)于其數(shù)據(jù)的保存。例如主凸輪的推程輪廓數(shù)據(jù)的保存是通過一下語句實(shí)現(xiàn)： "\凸輪輪廓 s #1 1, " " 1 1,"主凸輪推程輪廓數(shù)據(jù)（主凸輪為同向凸輪） 1 " 2 1, "主凸輪推程輪廓數(shù)據(jù)（主凸輪為異向凸輪） 2" 副凸輪的推程和回程輪廓數(shù)據(jù)的保存基本一樣。這樣方便了對程序的理解和檢驗(yàn)，例如數(shù)據(jù)：見附錄一。這無疑是對數(shù)據(jù)的最好解釋和說明，同時(shí)驗(yàn)證了凸輪廓線的反轉(zhuǎn)法和解析法的數(shù)值正確性，給凸輪一個(gè)具體的數(shù)值待以說明解釋。 運(yùn)動規(guī)律 推桿的不同的運(yùn)動規(guī)律會導(dǎo)致凸輪的不同的輪廓廓線。 在此程序中，設(shè)定了推桿常見的四種運(yùn)動規(guī)律，在此僅用 別見圖 4444圖 44規(guī)律的30 兩個(gè)事例圖。 圖 4弦加速度運(yùn)動規(guī)律 圖 4弦加速度運(yùn)動規(guī)律 圖 4次多項(xiàng)式運(yùn)動規(guī)律 圖 4正正弦運(yùn)動規(guī)律 圖 4弦與正弦組合的運(yùn)動規(guī)律 圖 4次多項(xiàng)式與修正正弦 31 組合的運(yùn)動規(guī)律 主凸輪、副凸輪的 用戶根據(jù)自身的專業(yè)需求，對 其專業(yè)化和用戶化 ，稱為對 發(fā)，這樣大大提高了 在 先在全局模塊中定義 后創(chuàng)建引用 引用程序中還要檢測當(dāng)前目錄下是否有 用 可以利用在 法和屬性進(jìn)行繪圖仿真了。 在 先繪出主凸輪的輪廓廓線，然后繪出副凸輪的輪廓廓線，最終實(shí)現(xiàn)輪廓的仿真。 32 參 考 文 獻(xiàn) [1] 申永勝 北京：清華大學(xué)出版社， 1999 [2] 趙韓， O l h o f f N L a u r i s t e n S . 凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動幾何學(xué)的通用解析公式 ):223] 張嘉鈺 統(tǒng)的開發(fā) 2004(3):49[4] 陳建臨 , 王愛國 機(jī)械工程師 ,2008,(01):1405] 鄒慧君，董師予等 上海 :上海交通大學(xué)出版 社， 1991 [6] 肖正揚(yáng)，彭國勛 北京 :機(jī)械工業(yè)出版社， 1990 [7] 薛小雯 沈愛紅 . 用 件實(shí)現(xiàn)擺動從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)在 2007(6) [8] 張晉西 次開發(fā) 華大學(xué)出版社， 2002 [9] 牛又奇，孫建國 序設(shè)計(jì)教程 學(xué)出版社， 2002 1 附錄一 1 M= a= L= 0 )= 0 )= 0 )= 0 )= 0 )= 10 )= 10 )= 10 )= 10 )= 10 )= 20 )= 20 )= 20 )= 20 )= 20 )= 30 )= 30 )= 30 )= 30 )= 30 )= 40 )= 40 )= 40 )= 40 )= 40 )= 50 )= 50 )= 50 )= 50 )= 50 )= 60 )= 60 )= 60 )= 60 )= 60 )= 70 )= 70 )= 70 )= 70 )= 70 )= 80 )= 80 )= 80 )= 80 )= 80 )= 88 )= 88 )= 88 )= 88 )= 1 M= a= L= 2 0 )= 0 )= 0 )= 0 )= 10 )= 10 )= 10 )= 10 )= 20 )= 20 )= 20 )= 20 )= 30 )= 30 )= 30 )= 30 )= 40 )= 40 )= 40 )= 40 )= 50 )= 50 )= 50 )= 50 )= 60 )= 60 )= 60 )= 60 )= 70 )= 70 )= 70 )= 70 )= 80 )= 80 )= 80 )= 80 )= 90 )= 90 )= 90 )= 90 )= 98 )= 98 )= 98 )= 98 )= 1 M= a = L = 0 )= 0 )= 0 )= 0 )= 10 )= 10 )= 10 )= 3 10 )= 20 )= 20 )= 20 )= 20 )= 30 )= 30 )= 30 )= 30 )= 40 )= 40 )= 40 )= 40 )= 50 )= 50 )= 50 )= 50 )= 60 )= 60 )= 60 )= 60 )= 70 )= 70 )= 70 )= 70 )= 80 )= 80 )= 80 )= 80 )= 88 )= 88 )= 88 )= 88 )= 1 M= a = L = 0 )= 0 )= 0 )= 0 )= 10 )= 10 )= 10 )= 10 )= 20 )= 20 )= 20 )= 20 )= 30 )= 30 )= 30 )= 30 )= 40 )= 40 )= 40 )= 4 40 )= 50 )= 50 )= 50 )= 50 )= 60 )= 60 )= 60 )= 60 )= 70 )= 70 )= 70 )= 70 )= 80 )= 80 )= 80 )= 80 )= 90 )= 90 )= 90 )= 90 )= 98 )= 98 )= 98 )= 98 )=