solidworks平面凸轮的轮廓设计及性能分析(3)

菜单

凸轮的研究设计涉及到许多的学科，如机构学，机械产品加工工艺学，材料力学，摩擦学计算机辅助设计等等。现阶段凸轮设计的方案也是五花八门，如结合图解法与AutoCAD绘制轮廓曲线，也有运用UG，pro/E等三维绘图软件辅助生成轮廓面的。更加复杂的还有结合了c++与opengl等计算机语言开发计算机辅助设计，以更为直观的形式计算数据点，生成三维图与仿真模拟图。随着计算机辅助设计，辅助制造技术的发展，以及对平面凸轮研究的不断深入，新的设计思路与方案正不断得涌现着。

在众多三维CAD软件中，solidworks软件以其便捷的操作，强大的功能，有好的界面赢得了广大建模设计人员的青睐。Solidworks拥有的toolbox插件可以轻松获取凸轮轮廓曲线，但是由于数据点过于稀疏，无法满足高速重载场合，便失去了其实用性。matlaB软件的引入刚好与solidworks形成互补，matlaB具有强大的数据计算处理能力，而且易学易用，但是不具备分析仿真功能，无法直观的展示设计结果。因此本设计将运用matlaB编程数据点，倒入solidworks中绘制凸轮实体，通过solidworks中的运动分析（cosmos/motion）进行运动仿真，输出速度，加速度，位移曲线，借此分析凸轮的动态性能，便于对凸轮做进一步的优化设计。合理的通用性的凸轮轮廓设计程序，可以大大简化操作设计过程，这一数学模型的建立对于适应制造业的小批量，多品种，变化快，要求高的生产方向，有着一定实用意义。该数学模型也具备广泛性，易用性，它可以直观的输入相关从动件参数得出合理数据点和仿真模型，为进一步研究提供了理论参考。

1.2平面凸轮机构国内外研究现状

1.2.1国外研究现状

1.2.2国内研究现状

1.2.3存在问题

1.3论文主要研究内容

本设计主要面向简化平面凸轮设计方案，侧重于规律性平面凸轮的数学模型建模设计，使任何一位有一定基础知识的读者都能轻松上手分析和设计平面凸轮。主要有以下几点内容：

1.探索总结solidworks在凸轮设计方面的不足之处，以及matlab与它如何形成合理的互补方案。

2.研究推杆运动规律与凸轮轮廓形状之间的关系及影响。

3.研究总结平面凸轮设计方法，求得凸轮轮廓曲线方程，以及曲率半径和压力角的表达式。

4.对凸轮做运动仿真，生成位移，速度，加速度曲线，分析其曲线变化与性能间的关系，举例分析具体设计问题，提出该方案改进方向。

1.4研究方法步骤措施概述

1.学习平面凸轮机构设计的基础理论知识，做总结概括。

2.查阅凸轮设计方案的文献资料，总结分析各种方案的优缺点。

3.学习solidworks和matlab软件，并熟练运用。

4.运用理论知识建立凸轮轮廓线方程，曲率半径以及压力角表达式，得到数学模型。

5.根据数学模型进行编程，在matlab中调试。

6.查阅凸轮在实际运用中的相关资料，假定参数，带入程序中做演算论证。

7.运用matlab中生成的参数点，输入到solidworks中做模拟仿真，生成相应的位移，速度及加速度曲线。

8.结合程序自动计算得出的压力角，曲率半径与速度，加速度等图，分析并提出优化方向与改进方法。

9.得出结论，自我评价这套方案的优劣性，并提出改进意见。

第二章平面凸轮轮廓设计

2.1凸轮机构简介

2.1.1凸轮机构的基本结构与功能

凸轮机构由凸轮，从动件（推杆）以及机架等基本机构组成。通常凸轮是原动件，一般做圆周运动，也可能是往复移动或者摆动。当然由于运动的相对性可以按照实际要求自由变换原动件，因此无论多复杂的运动，其实都是由简单凸轮运动件转化，转变而来的。凸轮机构的功能都是一定的，由于原动件凸轮的参数是给定的，输出从动件的运动也是有规律性的。由于实际工程中机构运动规律要求相对复杂，一般采用组合凸轮机构，都能得到很好地解决，因此凸轮机构在各种机械设备中得到了广泛的运用。