基于AutoCAD凸轮轮廓曲线设计

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)沈阳汽车工业学院 作者:张惠茹

  本文以AutoCAD2008 为平台,介绍图解法、解析法绘制尖顶式对心直动盘形凸轮轮廓曲线设计中方法和步骤、数学模型的建立以及以VBA 为开发工具,参数化设计尖顶式对心直动盘形凸轮轮廓CAD 运行框图及系统的实现。采用AutoCAD 建立凸轮轮廓曲线设计,原理简单,在已知设计参数的条件下,能迅速确定凸轮轮廓各点的坐标值,且能随时修改,可以方便快捷地设计出精确地凸轮轮廓,提高凸轮的设计精度和缩短设计周期。

  引言

  凸轮机构是实现机械自动化和半自动化中应用较广泛的一种机构。由于它具有结构简单、紧凑,易于实现复杂运动等特点使其在机械、电子、自动控制、计算机等许多行业中被广泛地采用。凸轮机构设计的传统方法有:解析法和图解法两种方法。图解法直观、清晰,比较简单易行,但作图误差大,因而其使用范围已受到很大的限制,只适用于速度比较低的凸轮机构,而高速和精度要求高的凸轮机构,则必须用解析法,解析法的精度较高,但计算过程较为复杂,计算工作量大。随着CAD 的普及,CAD 方法逐步为广大工程技术人员及科研人员所掌握,在CAD 环境下的工程图解法极大地提高了传统图解法的设计精度,以其相对来说更直观、更形象简单和高精度而获得广泛应用。

1、利用CAD 图解法设计尖顶对心从动件凸轮轮廓

  用图解法设计盘形凸轮轮廓时,给整个凸轮机构加上一个公共的角速度-ω。根据相对运动原理,凸轮静止不动; 从动件一方面随导路(机架)以角速度-ω 绕轴O 转动,另一个方面又在导路中按预期的运动规律做往复移动,此时,凸轮机构中各构件间的相对运动并没有改变。由于从动件尖顶始终与凸轮轮廓相接触,从动件在这种复合运动中,其尖顶的运动轨迹即是凸轮轮廓曲线,这种利用与凸轮转向相反的方法逐点按位移曲线绘制出凸轮轮廓曲线的方法称为反转法。

  1.1、下面介绍利用反转法原理绘制盘形凸轮轮廓曲线的方法。

  已知基圆半径ro=20mm, 从动件的行程h=20mm,运动规律如下:

表1.1

基于AutoCAD凸轮轮廓曲线设计
基于AutoCAD凸轮轮廓曲线设计

图1

  3.2、凸轮轮廓程序的实现

  凸轮轮廓曲线系统主要有基本参数、从动件运动规律、 数据生成、凸轮轮廓绘制模型、退出系统等模块组成。

  (1)基本参数模块:主要输入基圆半径运动参数、运动凸轮转动的角度等。

  (2)从动件运动规律模块:基本运动规律和组合运动规律等。

  (3)生成数据模块:计算出轮廓曲线上任意一点的半径,任意一点的直角坐标值。

  (4)凸轮轮廓绘制模块:该模块是系统的核心部分之一,主要根据生成数据分段绘制轮廓曲线。如果轮廓形状不合理,重新设计和修改。

  (5)退出系统:完成凸轮轮廓曲线自动计算

4、结语

  1)在图解法中应用CAD 软件进行作图,可以克服手工作图精度差、作图繁的缺点,又可保持图解法原理简单、方法直观、易于掌握的优点,

  2)应用灵活的二次开发工具,用它可以方便地实现零件的参数化设计,使用方便,设计准确可靠、实用性强的特点。将复杂的计算、分析过程交给计算机去完成,设计者仅作决策工作,这样大大地提高了设计效率。

  3)本系统采用模块化设计方法,具有良好的可维护性和扩充性,为今后改进和发展打下了基础。

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