雙聯(lián)圓柱凸輪的參數(shù)化設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)仿真說(shuō)明書(shū)

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘要……………………………………………………………………………………………………2</p><p>　　1 前言…………………………………………………………………………………………………2</p><p>　　1.1國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及應(yīng)用………………………………………………………

2、………………2</p><p>　　1.2研究的目的意義………………………………………………………………………………3</p><p>　　1.3本文研究的主要內(nèi)容…………………………………………………………………………4</p><p>　　2 原始數(shù)據(jù)、凸輪曲線(xiàn)的選擇和相關(guān)計(jì)算…………………………………………………………4</p><p>

3、;　　2.1原始數(shù)據(jù)………………………………………………………………………………………5</p><p>　　2.2選擇凸輪曲線(xiàn)…………………………………………………………………………………5</p><p>　　2.3滾子從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律…………………………………………………………………………5</p><p>　　2.4圓柱凸輪最小有效半徑的計(jì)算………………………

4、………………………………………5</p><p>　　2.4.1計(jì)算原理……………………………………………………………………………………5</p><p>　　2.4.2推回程圓柱凸輪最小有效半徑的計(jì)算……………………………………………………5</p><p>　　3 強(qiáng)度設(shè)計(jì)與計(jì)算……………………………………………………………………………………7</p>

5、;<p>　　3.1材料選擇………………………………………………………………………………………7</p><p>　　3.2計(jì)算理論………………………………………………………………………………………7</p><p>　　3.3具體計(jì)算………………………………………………………………………………………8</p><p>　　3.4軸頸剪切應(yīng)力計(jì)算………

6、…………………………………………………………………11</p><p>　　3.5雙聯(lián)圓柱凸輪參數(shù)的確定…………………………………………………………………12</p><p>　　4 參數(shù)化設(shè)計(jì)與實(shí)體建?！?3</p><p>　　4.1參數(shù)化設(shè)計(jì)原理……………………………………………………………………………13

7、</p><p>　　4.2建立滾輪中心軌跡曲線(xiàn)……………………………………………………………………13</p><p>　　4.3運(yùn)用Pro/E進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)步驟…………………………………………………………16</p><p>　　4.3.1創(chuàng)建新文件………………………………………………………………………………16</p><p>　　4.

8、3.2創(chuàng)建用戶(hù)參數(shù)……………………………………………………………………………16</p><p>　　4.3.3創(chuàng)建曲線(xiàn)方程……………………………………………………………………………17</p><p>　　4.3.4保存文件副本……………………………………………………………………………18</p><p>　　4.3.5創(chuàng)建凸輪實(shí)體…………………………………………

9、…………………………………18</p><p>　　4.3.6創(chuàng)建凸輪凹槽特征………………………………………………………………………19</p><p>　　4.3.7創(chuàng)建環(huán)形彎折特征………………………………………………………………………21</p><p>　　4.3.8應(yīng)用編程的方法進(jìn)行參數(shù)輸入控制，已達(dá)到快速設(shè)計(jì)新產(chǎn)品的目的………………22</p>

10、<p>　　4.3.9驗(yàn)證程序設(shè)計(jì)效果………………………………………………………………………23</p><p>　　4.3.10 保存零件模型文件……………………………………………………………………24</p><p>　　4.4其它零件的參數(shù)化設(shè)計(jì)……………………………………………………………………24</p><p>　　5 運(yùn)動(dòng)仿真與動(dòng)態(tài)分析…

11、…………………………………………………………………………26</p><p>　　5.1仿真的準(zhǔn)備特征……………………………………………………………………………26</p><p>　　5.2元件的裝配步驟……………………………………………………………………………27</p><p>　　5.3運(yùn)動(dòng)仿真……………………………………………………………………………………

12、29</p><p>　　5.4動(dòng)態(tài)分析……………………………………………………………………………………30</p><p>　　6 總結(jié)與展望………………………………………………………………………………………32</p><p>　　6.1小結(jié)…………………………………………………………………………………………32</p><p>　　6.

13、2展望…………………………………………………………………………………………32</p><p>　　致謝………………………………………………………………………………………………33</p><p>　　參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………………………33</p><p>　　雙聯(lián)圓柱凸輪的參數(shù)化設(shè)計(jì)與實(shí)體建模</p><

14、;p>　　摘要：本文介紹了雙聯(lián)圓柱凸輪的研究現(xiàn)狀和研究的目的意義以及應(yīng)用前景，根據(jù)雙聯(lián)圓柱凸輪的特殊結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和特殊運(yùn)動(dòng)要求，選擇了凸輪曲線(xiàn)，以最大許用壓力角、導(dǎo)程、滾子直徑和最大推力為參數(shù)，進(jìn)行了強(qiáng)度的設(shè)計(jì)與計(jì)算，根據(jù)計(jì)算的結(jié)果，使用Pro／E軟件進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)與實(shí)體建模，有助于縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，運(yùn)用Pro／E軟件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真與動(dòng)態(tài)分析，在虛擬的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)目的，對(duì)提高設(shè)計(jì)效率降低生產(chǎn)成本有很大的作用，并對(duì)加工制造形成產(chǎn)業(yè)化

15、規(guī)模有著重要的意義。</p><p>　　關(guān)鍵詞：雙聯(lián)圓柱凸輪；參數(shù)化設(shè)計(jì)；實(shí)體建模；運(yùn)動(dòng)仿真；動(dòng)態(tài)分析</p><p><b>　　1．前言</b></p><p>　　1.1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及應(yīng)用前景</p><p>　　在歐美各國(guó)，很多學(xué)者為凸輪機(jī)構(gòu)的研究做出了貢獻(xiàn)。早在三十年代，F(xiàn).D.Furman就寫(xiě)了一本系統(tǒng)

16、介紹凸輪設(shè)計(jì)的著作，當(dāng)時(shí)的研究主要集中在低速凸輪機(jī)構(gòu)，而且主要分析的是運(yùn)動(dòng)規(guī)律。到了四十年代，人們開(kāi)始對(duì)配氣凸輪機(jī)構(gòu)的振動(dòng)進(jìn)行深入研究，并從經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)渡到有理論根據(jù)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析。四十年代末，J.A.Hrones等人已經(jīng)注意到從動(dòng)件的剛度對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)有明顯影響。五十年代初，D.B.Mitchell最先對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。后來(lái)不少學(xué)者采用多種儀器，如高速攝像機(jī)、加速度分析儀和動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀等，對(duì)高速凸輪的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)進(jìn)行測(cè)量，并

17、獲得了許多重要成果【1】。</p><p>　　隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展, 凸輪機(jī)構(gòu)的CAD/CAM獲得巨大成功, 凸輪機(jī)構(gòu)的研究經(jīng)歷了從經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)到優(yōu)化設(shè)計(jì), 從單純的運(yùn)動(dòng)分析到動(dòng)力學(xué)研究, 從手工加工到CAM等發(fā)展階段。在高速凸輪機(jī)構(gòu)的研究方面, 歐美各國(guó)也取得了巨大的成就。Tesar在其著作【2】中對(duì)高速凸輪機(jī)構(gòu)采用的多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律有較詳述,T.Weber, A.S. Gutman,F.Freadunstein 等人

18、提出了付氏級(jí)數(shù)y.運(yùn)動(dòng)規(guī)律,D.A. Stoddart與 G.F .Fawcett 等提出了多項(xiàng)式動(dòng)力運(yùn)動(dòng)規(guī)律等等，最近, 德國(guó)、英國(guó)在高速凸輪機(jī)構(gòu)的研究方面又有了新的突破, 對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)的研究采用了諧分析、諧綜合等分析設(shè)計(jì)方法，使得高速凸輪機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)性能有了很大的改善。</p><p>　　我國(guó)對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和研究已有多年歷史，目前仍在繼續(xù)擴(kuò)展和深入。1983全國(guó)第三屆機(jī)構(gòu)學(xué)學(xué)術(shù)討論會(huì)上關(guān)于凸輪機(jī)構(gòu)的論文只有

19、8篇，涉及設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)規(guī)律、分析、輪廓的綜合等四個(gè)研究方向。到了1988年第六屆會(huì)議，已有凸輪機(jī)構(gòu)方面的論文20篇，增加了動(dòng)力學(xué)、振動(dòng)、優(yōu)化設(shè)計(jì)等研究方向。而1990年第七屆會(huì)議，凸輪機(jī)構(gòu)方面的論文22篇，又增加了CAD/CAM、誤差分析等研究方向【1】。目前，凸輪機(jī)構(gòu)己有多本著作, 對(duì)推動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)起著重要的作用。參考文獻(xiàn)【3】全面闡述凸輪機(jī)構(gòu)的新理論與新方法以及有關(guān)材料、制造技術(shù)問(wèn)題。從滿(mǎn)足實(shí)際需要還附有一些實(shí)用的圖、表和設(shè)計(jì)實(shí)例。

20、參考文獻(xiàn)【4】在建立較為通用的解析公式和應(yīng)用各種計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)均有一定的新意。</p><p>　　近幾年，為了適應(yīng)高速分度凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造的需要, 還開(kāi)展了圓柱分度凸輪機(jī)構(gòu)等的動(dòng)力學(xué)理論和試驗(yàn)研究, 建立了動(dòng)力學(xué)模型, 進(jìn)行了動(dòng)力特性分析, 這些研究有利于提高凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)行速度和改善凸輪機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)性能。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)及專(zhuān)家系統(tǒng)也有了相當(dāng)?shù)难芯?，?jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)及專(zhuān)家系統(tǒng)成為現(xiàn)代機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要手段。它

21、將機(jī)構(gòu)概念、知識(shí)、理論和方法以及設(shè)計(jì)專(zhuān)家的經(jīng)驗(yàn)和智慧與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的邏輯推理、分析、判斷、數(shù)據(jù)處理、圖形顯示等功，能密切結(jié)合,以簡(jiǎn)便、快速地完成設(shè)計(jì)任務(wù)【5】?，F(xiàn)在凸輪機(jī)構(gòu)已經(jīng)在包裝機(jī)械、食品機(jī)械、紡織機(jī)械、交通運(yùn)輸機(jī)械、動(dòng)力機(jī)械、印刷機(jī)械等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。但是，與先進(jìn)國(guó)家相比，我國(guó)對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)的研究和應(yīng)用還存在較大的差距，尤其是在對(duì)振動(dòng)的研究、凸輪機(jī)構(gòu)的加工及產(chǎn)品開(kāi)發(fā)等方面【6】。</p><p>　　雖然已

22、有很多學(xué)者對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)的研究做了相當(dāng)多的工作，但在各研究方向仍有許多可繼續(xù)進(jìn)行的工作, 并有一些研究工作有待開(kāi)發(fā)。從設(shè)計(jì)的角度考慮, 大致有以下幾點(diǎn)：</p><p>　?。?）在從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究方面, 除了繼續(xù)尋找更好的運(yùn)動(dòng)規(guī)律外, 要研究有效的分析方法。</p><p>　?。?）在幾何學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)的研究方面, 要綜合考慮各種凸輪機(jī)構(gòu), 盡可能導(dǎo)出普遍適用的計(jì)算公式。已有研究大多集中于

23、平面和圓柱凸輪, 而且是一種凸輪一種研究方法, 因而設(shè)計(jì)公式過(guò)多, 近似較多, 并影響到其他方面（如CAD的應(yīng)用等）的研究。</p><p>　　(3)發(fā)展通用而有效的CAD系統(tǒng)。由于種種原因, 計(jì)算機(jī)在凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用一直被局限于幾種平面和圓柱凸輪機(jī)構(gòu), 且每一程序一般只能處理一、二種機(jī)構(gòu), 對(duì)比較完整的系統(tǒng)CAD的研究, 在近十幾年才開(kāi)始, 且很不完善。</p><p>　　(4)

24、引入專(zhuān)家系統(tǒng)或人工智能CAD系統(tǒng)。由于凸輪機(jī)構(gòu)不是標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu), 種類(lèi)多, 應(yīng)用廣, 加之許多已有的知識(shí)不能公式化, 所以應(yīng)用普通的CAD系統(tǒng), 有時(shí)效果并不很理想。如果引入專(zhuān)家系統(tǒng), 則可以獲得較為理想的結(jié)果。</p><p>　　(5)動(dòng)力學(xué)研究的深化及研究成果的進(jìn)一步實(shí)用化。由于動(dòng)力學(xué)問(wèn)題本身的復(fù)雜性, 導(dǎo)致研究主要集中于低、中速凸輪機(jī)構(gòu), 對(duì)高速凸輪機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)研究還不夠深入、完善, 所以, 人們對(duì)這些研究成

25、果的可靠性存在懷疑, 這些成果的應(yīng)用尚不廣泛。</p><p>　　(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)品研制周期。</p><p>　　(7)研究的CAD/CAM一體化。</p><p>　　(8)凸輪機(jī)構(gòu)作為引導(dǎo)機(jī)構(gòu)的研究和應(yīng)用【7】。</p><p>　　1.2 研究的目的意義</p&

26、gt;<p>　　凸輪機(jī)構(gòu)在機(jī)械中應(yīng)用十分廣泛，如：在自動(dòng)機(jī)床進(jìn)刀機(jī)構(gòu)、上料機(jī)構(gòu)、內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)、制動(dòng)機(jī)構(gòu)等。由于電子技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在某些設(shè)備的控制單元可以采用電子元器件，但它們一般只能傳遞較小的功率，而凸輪機(jī)構(gòu)卻能在實(shí)現(xiàn)控制功能的同時(shí)傳遞較大的功率，因此，凸輪機(jī)構(gòu)在生產(chǎn)中具有無(wú)可替代的優(yōu)越性，尤其在高速度、高精度傳動(dòng)與分度機(jī)構(gòu)及引導(dǎo)機(jī)構(gòu)中，更有突出的優(yōu)點(diǎn)【1】。</p><p>　　圓柱凸輪結(jié)構(gòu)緊

27、湊，又有良好的動(dòng)力學(xué)性能，因此在凸輪機(jī)構(gòu)中占有重要地位。常見(jiàn)的圓柱凸輪如圖1所示:</p><p>　　(a) 圓柱端面凸輪 (b) 圓柱面凸輪</p><p>　　圖1 常見(jiàn)的圓柱凸輪</p><p>　　凸輪a的工作面位于圓柱的頂部，從動(dòng)件依靠其自身重量或彈簧彈力實(shí)現(xiàn)降程段的運(yùn)動(dòng)。不適用于從動(dòng)件在升程與降

28、程都有較大負(fù)載的設(shè)備，如瓶裝飲料灌裝壓蓋機(jī)。</p><p>　　凸輪b可由凸輪的上工作面實(shí)現(xiàn)從動(dòng)件降程段的運(yùn)動(dòng)，但當(dāng)凸輪的工作面或從動(dòng)件的滾輪磨損后，就會(huì)形成升程與降程的間隙誤差。</p><p>　　圖2所示的雙聯(lián)圓柱凸輪由圓柱頂部的凸輪工作面實(shí)現(xiàn)從動(dòng)件升程段的運(yùn)動(dòng)，由下部凸輪的上工作面實(shí)現(xiàn)從動(dòng)件降程段的運(yùn)動(dòng)，當(dāng)凸輪的工作面或從動(dòng)件的滾輪磨損后，可通過(guò)調(diào)節(jié)兩滾輪的中心距，消除升程與降程

29、的間隙誤差【8】。實(shí)現(xiàn)使用過(guò)程中磨損間隙容易調(diào)整，同時(shí)實(shí)現(xiàn)控制功能和傳遞較大的功率，但圓柱凸輪輪廓復(fù)雜，計(jì)算工作量大，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)和加工方法通常采用手工描點(diǎn)、擬合輪廓、銑床粗銑及手工精銼等方法,因此制造周期長(zhǎng)、勞動(dòng)強(qiáng)度大、零件精度低,已經(jīng)不能滿(mǎn)足現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的要求【9】。如果能夠通過(guò)一個(gè)模板模型衍生出不同的模型,就會(huì)大大提高設(shè)計(jì)效率。參數(shù)化設(shè)計(jì)是將系列化、通用化和 圖2 雙聯(lián)圓柱凸輪</p><p>

30、;　　標(biāo)準(zhǔn)化的定型產(chǎn)品中隨產(chǎn)品規(guī)格不同而變化的參數(shù)用相應(yīng)的變量代替,通過(guò)對(duì)變量的修改,從而實(shí)現(xiàn)同類(lèi)結(jié)構(gòu)機(jī)械零件設(shè)計(jì)的參數(shù)化【7】。運(yùn)用PRO/ENGINEER 參數(shù)化設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)各種圓柱凸輪的方法,以及通過(guò)CIMATRON 軟件調(diào)入IGES代碼進(jìn)行數(shù)控加工編程和實(shí)際加工的方法,該方法具有高效、精密的特點(diǎn)【9】。因此，對(duì)雙聯(lián)圓柱凸輪進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)與實(shí)體建模的研究，有助于提高雙聯(lián)圓柱凸輪的制造品質(zhì)，降低制造成本和縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，為其加工制

31、造形成產(chǎn)業(yè)化規(guī)模做好準(zhǔn)備有著重要的意義。</p><p>　　1.3 本文研究的主要內(nèi)容</p><p>　　本文運(yùn)用參數(shù)化設(shè)計(jì)原理，借助Pro/E進(jìn)行雙聯(lián)圓柱凸輪的參數(shù)化設(shè)計(jì)與實(shí)體建模，并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真與動(dòng)態(tài)分析,在虛擬的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　2．原始數(shù)據(jù)、凸輪曲線(xiàn)的選擇和相關(guān)計(jì)算</p><p><b>　　2

32、.1 原始數(shù)據(jù)</b></p><p>　　推程：推桿所受阻力為，移動(dòng)行程為，移動(dòng)時(shí)間；</p><p>　　回程：推桿所受拉力為，移動(dòng)行程為，移動(dòng)時(shí)間。 </p><p>　　2.2 選擇凸輪曲線(xiàn)</p><p>　　推程運(yùn)動(dòng)角,運(yùn)動(dòng)規(guī)律為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)（余弦加速度）；遠(yuǎn)休止角；回程運(yùn)動(dòng)角，運(yùn)動(dòng)規(guī)律為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)（余弦加速度）；近休止角。

33、行程為。單個(gè)滾輪中心軌跡按周長(zhǎng)展開(kāi)得到的曲線(xiàn)【10】如圖3所示： </p><p>　　圖3 單個(gè)滾輪中心軌跡曲線(xiàn)圖</p><p>　　2.3 滾子從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律</p><p>　　從動(dòng)件在以余弦加速度上升，上升高度為，上升時(shí)間為。在從動(dòng)件靜止，靜止時(shí)間為。在從動(dòng)件以余弦加速度下降，下降高度為，下降時(shí)間為。在從動(dòng)件靜止，靜止時(shí)間為。</p>&l

34、t;p>　　2.4 圓柱凸輪最小有效半徑的計(jì)算</p><p>　　2.4.1 計(jì)算原理</p><p>　　圓柱凸輪機(jī)構(gòu)中圓柱凸輪的平均半徑可以根據(jù)許用壓力角確定, 凸輪機(jī)構(gòu)壓力角的大小直接影響凸輪機(jī)構(gòu)傳力性能、機(jī)構(gòu)尺寸和機(jī)械效率等主要參數(shù)【11】，所以壓力角的選擇應(yīng)該在許用范圍以?xún)?nèi)，由參考文獻(xiàn)【10】得，在計(jì)算時(shí)取“=”號(hào)，即計(jì)算圓柱凸輪最小有效半徑。</p>&l

35、t;p>　　2.4.2 推回程圓柱凸輪最小有效半徑的計(jì)算</p><p>　?、磐瞥套钚∮行О霃降挠?jì)算</p><p>　　初步取推程壓力角。推程曲線(xiàn)如圖4所示,在推程運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，凸輪承受柔性沖擊。</p><p><b>　　圖4 推程曲線(xiàn)</b></p><p><b>　　推程函數(shù)為：</b

36、></p><p>　　【10】 （1）</p><p><b>　　對(duì)上式求導(dǎo)得：</b></p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　當(dāng) 時(shí)，，代入得推程最小有效半徑.</p><p><b>　?。?）</b>

37、;</p><p>　?、苹爻套钚∮行О霃降挠?jì)算</p><p>　　回程曲線(xiàn)如圖5所示，在此過(guò)程中，凸輪承受柔性沖擊，與推程運(yùn)動(dòng)一樣，這就為以后選擇安全系數(shù)時(shí)提供了方便，安全系數(shù)可以按照凸輪承受柔性沖擊選取，初步取回程壓力角</p><p><b>　　圖5 回程曲線(xiàn)</b></p><p><b>　　回

38、程函數(shù)為：</b></p><p>　　【10】 （4）</p><p><b>　　對(duì)上式求導(dǎo)得：</b></p><p><b>　　(5) </b></p><p>　　當(dāng)時(shí)，，代入得回程最小有效半徑</p><p><b>　　(6) &

39、lt;/b></p><p>　　綜上，圓柱凸輪的最小有效半徑為：</p><p><b>　　(7) </b></p><p><b>　　3．強(qiáng)度設(shè)計(jì)與計(jì)算</b></p><p><b>　　3.1 材料選擇</b></p><p>　　由于

40、滾子的制造和更換比凸輪容易得多，選擇材料時(shí)一般選擇相同材料，因?yàn)闈L子半徑一般都小于凸輪實(shí)際輪廓的曲率半徑，又由于滾子的應(yīng)力變化次數(shù)比凸輪多，故當(dāng)兩者材料及硬度相同時(shí)，一般是滾子先損壞。</p><p>　　凸輪材料：鋼, 調(diào)質(zhì), 【12】。凸輪表面高頻感應(yīng)加熱淬火。</p><p>　　滾子材料：和凸輪材料相同，熱處理方法也相同。</p><p><b>

41、　　3.2 計(jì)算理論</b></p><p>　　凸輪面強(qiáng)度用赫茲公式計(jì)算。凸輪和滾子的接觸視為兩圓柱體的接觸，適用赫茲公式計(jì)算。由參考文獻(xiàn)【13】得，最大接觸應(yīng)力 為：</p><p><b>　　(8) </b></p><p>　　由于滾子材料和凸輪材料相同并且都為鋼鐵，所以</p><p><b

42、>　　，，化簡(jiǎn)上式得：。</b></p><p>　　式中 ——綜合曲率半徑，，正號(hào)用于外接觸，負(fù)號(hào)用于內(nèi)接觸；</p><p>　　——綜合彈性模量，，為兩接觸材料的彈性模量；</p><p>　　——凸輪和滾子材料的泊松比；</p><p>　　——法線(xiàn)方向最大力。</p><p>　　許用接觸應(yīng)

43、力計(jì)算公式為：</p><p><b>　　(9) </b></p><p>　　由參考文獻(xiàn)【13】得：</p><p><b>　　。。， 。則：</b></p><p><b>　　(10) </b></p><p>　　設(shè)滾子半徑為，滾子寬度為，圓

44、柱等價(jià)曲率半徑為，接觸寬度為，任何一條曲線(xiàn)的曲率可有【14】算出，由算出。</p><p><b>　　3.3 具體計(jì)算</b></p><p><b>　?、牛瞥屉A段</b></p><p>　　最大推力，壓力角，受力分析【15】如圖6所示：</p><p>　　圖6 推程階段受力分析<

45、/p><p><b>　　由受力分析可得：</b></p><p><b>　　(11)</b></p><p>　　推程曲線(xiàn)函數(shù)為式(1)，對(duì)推程曲線(xiàn)函數(shù)求一階導(dǎo)得式(2)， </p><p>　　對(duì)推程曲線(xiàn)函數(shù)求二階導(dǎo)得：</p><p><b>　　(12)<

46、;/b></p><p>　　由于在是內(nèi)接觸，在是外接觸，所以推程曲線(xiàn)分為兩段計(jì)算。</p><p>　　當(dāng)時(shí)，根據(jù)公式，要求，應(yīng)該取最小值，由于凸輪與滾子是內(nèi)接觸，，再根據(jù)公式，應(yīng)該取最小值。</p><p><b>　　(13) </b></p><p><b>　　(14) </b>&l

47、t;/p><p><b>　　(15)</b></p><p><b>　　(16)</b></p><p>　　當(dāng)時(shí)，根據(jù)公式，要求，應(yīng)該取最小值，由于凸輪與滾子是外接觸，，再根據(jù)公式，應(yīng)該取最大值。</p><p><b>　　(17) </b></p><

48、p>　　(18) </p><p><b>　　(19)</b></p><p><b>　　(20)</b></p><p>　　綜上，推程階段的最大值為式（20）。</p><p><b>　?、疲爻屉A段</b></p><p>

49、;　　最大推力，壓力角。受力分析如圖7所示： </p><p>　　圖7 回程階段受力分析</p><p><b>　　由受力分析可得：</b></p><p><b>　　(21)</b></p><p>　　回程曲線(xiàn)函數(shù)為式（4），對(duì)回程曲線(xiàn)函數(shù)求一階導(dǎo)得式（5）</p>&l

50、t;p>　　對(duì)回程曲線(xiàn)函數(shù)求二階導(dǎo)得：</p><p><b>　　(22)</b></p><p>　　由于在是內(nèi)接觸，在是外接觸，所以回程曲線(xiàn)分為兩段計(jì)算。</p><p>　　當(dāng)時(shí)， 應(yīng)該取最小值。</p><p><b>　　(23)</b></p><p>&

51、lt;b>　　(24)</b></p><p><b>　　(25)</b></p><p><b>　　(26)</b></p><p>　　當(dāng)時(shí)，應(yīng)該取最大值。</p><p><b>　?。?7）</b></p><p>　?。?

52、8） </p><p><b>　?。?9）</b></p><p><b>　?。?0）</b></p><p>　　綜上，回程階段的最大值為式（30）。</p><p>　　由于，所以在整個(gè)運(yùn)動(dòng)曲線(xiàn)上的最大值為式（20）。即：</p><p>　　取最

53、大值時(shí)，根據(jù)，可以得出接觸線(xiàn)長(zhǎng)度的最小值。</p><p><b>　?。?1）</b></p><p>　　3.4 軸頸剪切應(yīng)力計(jì)算</p><p>　　軸頸材料為45鋼，。軸頸受力如圖8所示：</p><p><b>　　圖8 軸頸受力</b></p><p>　　滾子

54、受力分析以上已經(jīng)分析，取推程受力與回程受力兩者中的最大值，則：</p><p><b>　?。?2）</b></p><p><b>　　軸頸最小截面積為：</b></p><p>　　【16】 （33）</p><p><b

55、>　　軸頸最小直徑為：</b></p><p><b>　　（34）</b></p><p>　　考慮在制造中的誤差和使用中的穩(wěn)定性，軸頸最小直徑適當(dāng)?shù)募哟?。把最小軸頸直徑加，即：</p><p><b>　?。?5）</b></p><p>　　3.5 雙聯(lián)圓柱凸輪參數(shù)的確定&l

56、t;/p><p><b>　　——壓力角</b></p><p><b>　　——滾子直徑</b></p><p><b>　　——所需最大推力</b></p><p><b>　　——導(dǎo)程</b></p><p>　　圓柱凸輪有效半徑

57、為式（7），即：</p><p>　　圓柱凸輪有效周長(zhǎng)為：</p><p><b>　?。?6）</b></p><p>　　雙聯(lián)圓柱凸輪滾輪運(yùn)動(dòng)軌跡按周長(zhǎng)展開(kāi)示意圖，如圖9所示：</p><p>　　圖9 雙聯(lián)圓柱凸輪滾輪運(yùn)動(dòng)軌跡按周長(zhǎng)展開(kāi)示意圖</p><p>　　雙聯(lián)圓柱凸輪從動(dòng)件兩個(gè)滾輪

58、的中心軸鋼性連接，這就要求在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中兩滾輪的中心距保持不變，而且其中心連線(xiàn)時(shí)刻與凸輪的軸線(xiàn)保持平行，滾輪中心和其與凸輪輪廓線(xiàn)切點(diǎn)的連線(xiàn)與滾輪中心軌跡線(xiàn)垂直。</p><p>　　這就給設(shè)計(jì)與加工提出了新的問(wèn)題。如果滾輪中心軌跡線(xiàn)按360°展開(kāi)，在非水平及圓弧過(guò)渡處將不能滿(mǎn)足上述要求，只能按周長(zhǎng)展開(kāi)，同時(shí)，還須保證滾輪中心和其與凸輪輪廓線(xiàn)切點(diǎn)的連線(xiàn)與滾輪中心軌跡線(xiàn)垂直【2】。</p>&l

59、t;p><b>　　4．參數(shù)化設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.1 參數(shù)化設(shè)計(jì)原理</p><p>　　采用Pro/ENGINEER進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)，所謂參數(shù)化設(shè)計(jì)就是用數(shù)學(xué)運(yùn)算方式建立模型各尺寸參數(shù)間的關(guān)系式，使之成為可任意調(diào)整的參數(shù)。當(dāng)改變某個(gè)尺寸參數(shù)值時(shí)，將自動(dòng)改變所有與它相關(guān)的尺寸，實(shí)現(xiàn)了通過(guò)調(diào)整參數(shù)來(lái)修改和控制零件幾何形狀的功能。采用參數(shù)化造型的優(yōu)點(diǎn)

60、在于它徹底克服了自由建模的無(wú)約束狀態(tài)，幾何形狀均以尺寸參數(shù)的形式被有效的控制，再需要修改零件形狀的時(shí)候，只需要修改與該形狀相關(guān)的尺寸參數(shù)值，零件的形狀會(huì)根據(jù)尺寸的變化自動(dòng)進(jìn)行相應(yīng)的改變【17】。參數(shù)化設(shè)計(jì)不同于傳統(tǒng)的設(shè)計(jì),它儲(chǔ)存了設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程,能設(shè)計(jì)出一族而非單一的形狀和功能上具有相似性的產(chǎn)品模型。參數(shù)化為產(chǎn)品模型的可變性、可重用性、并行設(shè)計(jì)等提供了手段,使用戶(hù)可以利用以前的模型方便地重建模型,并可以在遵循原設(shè)計(jì)意圖的情況下方便地改動(dòng)

61、模型,生成系列產(chǎn)品【18】。</p><p>　　4.2 建立滾輪中心軌跡曲線(xiàn)方程</p><p>　　圓柱凸輪最小外徑為：</p><p><b>　?。?7） </b></p><p>　　由式（37）、（7）、（31）得：</p><p><b>　　（38）</b>

62、;</p><p><b>　　圓柱周長(zhǎng)</b></p><p><b>　　（39）</b></p><p>　　單個(gè)滾輪中心軌跡按周長(zhǎng)展開(kāi)，如圖10所示：</p><p>　　圖10 單個(gè)滾輪中心軌跡按周長(zhǎng)展開(kāi)</p><p><b>　　凸輪高度</b

63、></p><p><b>　?。?0）</b></p><p>　　以左下角做為作標(biāo)原點(diǎn)，創(chuàng)建單個(gè)滾輪中心軌跡曲線(xiàn)方程。</p><p>　　推程位移軌跡線(xiàn)對(duì)應(yīng)方程。</p><p><b>　　（41）</b></p><p>　　遠(yuǎn)休止軌跡線(xiàn)對(duì)應(yīng)方程。</p

64、><p><b>　?。?2）</b></p><p>　　回程運(yùn)動(dòng)軌跡線(xiàn)對(duì)應(yīng)方程。</p><p><b>　?。?3）</b></p><p>　　近休止軌跡線(xiàn)對(duì)應(yīng)方程。</p><p><b>　?。?4）</b></p><p&g

65、t;　　另一個(gè)滾輪中心軌跡線(xiàn)方程只需要把方程式做相應(yīng)修改，其它軌跡線(xiàn)方程不變。方程式修改如下：</p><p>　　推程位移軌跡線(xiàn)方程。</p><p><b>　　（45）</b></p><p>　　遠(yuǎn)休止角軌跡線(xiàn)方程。</p><p><b>　　（46）</b></p><

66、;p>　　回程位移軌跡線(xiàn)方程。</p><p><b>　　(47)</b></p><p>　　近休止角軌跡線(xiàn)方程。</p><p><b>　　(48)</b></p><p>　　4.3 運(yùn)用Pro/E進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)步驟</p><p>　　4.3.1 創(chuàng)建新文件

67、</p><p>　　創(chuàng)建新文件步驟如下：</p><p>　?、胚\(yùn)行Pro/EGINEER Wildfire.單擊“文件”工具欄中的“新建”工具，彈出“新建”對(duì)話(huà)框。</p><p>　　⑵點(diǎn)選“類(lèi)型”選項(xiàng)組中的“零件”單選鈕，點(diǎn)選在“子類(lèi)型”選項(xiàng)組中的“實(shí)體”單選鈕，并在“名稱(chēng)”文本框中輸入“shuanglianyuanzhutulun”，取消勾選“使用默認(rèn)模板

68、”復(fù)選框，單擊“確定”按鈕，彈出“新文件選項(xiàng)”對(duì)話(huà)框。</p><p>　　⑶選擇“mms＿part＿solid”模板，表示零件模型為實(shí)體，單位為mm（毫米）/N（牛頓）/s（秒）。單擊“確定”按扭完成設(shè)置【19】。</p><p>　　4.3.2 創(chuàng)建用戶(hù)參數(shù)</p><p><b>　　——壓力角</b></p><p&

69、gt;<b>　　——滾子直徑</b></p><p><b>　　——所需最大推力</b></p><p><b>　　——導(dǎo)程</b></p><p>　?、胚x擇下拉菜單“工具”→“參數(shù)”命令，系統(tǒng)彈出如圖11所示的“參數(shù)”對(duì)話(huà)框。</p><p>　　圖11 “參數(shù)”對(duì)

70、話(huà)框</p><p>　?、圃趯?duì)話(huà)框的“查找范圍”選項(xiàng)中，選擇對(duì)象類(lèi)型為零件，然后單擊“+”按鈕。</p><p>　?、窃凇懊Q(chēng)”欄輸入?yún)?shù)名a，按回車(chē)鍵，選取參數(shù)類(lèi)型為“實(shí)數(shù)”,在“數(shù)值”欄中，輸入?yún)?shù)a的值30，按回車(chē)鍵。</p><p>　　⑷用同樣方法創(chuàng)建用戶(hù)參數(shù)Ft，設(shè)置為“實(shí)數(shù)”，初始值為500；創(chuàng)建用戶(hù)參數(shù)DD，設(shè)置為“實(shí)數(shù)”,初始值為40；創(chuàng)建用戶(hù)

71、參數(shù)h，設(shè)置為“實(shí)數(shù)”，初始值為100。</p><p>　　⑸單擊對(duì)話(huà)框中的“確定”按鈕。</p><p>　　4.3.3 創(chuàng)建曲線(xiàn)方程</p><p><b>　　步驟如下：</b></p><p>　　單擊“基準(zhǔn)”工具欄中的“插入基準(zhǔn)曲線(xiàn)”工具，彈出“菜單管理器”。</p><p>　　單擊

72、“菜單管理器”中“曲線(xiàn)選項(xiàng)”菜單中的“從方程”→“完成”命令，進(jìn)入下一級(jí)菜單，并彈出“曲線(xiàn)：從方程”對(duì)話(huà)框。</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)提示，選取系統(tǒng)自定義的“PRT＿CSYS＿DEF”作為坐標(biāo)系。單擊“菜單管理器”中“設(shè)置坐標(biāo)類(lèi)型”菜單欄中的“笛卡爾”命令，將坐標(biāo)系類(lèi)型設(shè)置為“笛卡爾”坐標(biāo)，并打開(kāi)文件名為“rel.ptd”的記事本文件。</p><p>　　將一個(gè)滾輪的推程位移曲線(xiàn)的笛

73、卡爾坐標(biāo)方程添加到該文件中。單擊該記事本文件中的“文件”→“保存”命令，將添加笛卡爾坐標(biāo)方程后的“rel.ptd”的記事本文件保存到原路徑下。再單擊“文件”→“退出”命令關(guān)閉該文件，完成從動(dòng)件推程位移曲線(xiàn)笛卡爾坐標(biāo)方程的添加。如圖12所示：</p><p>　　圖12 “rel.ptd”記事本</p><p>　　單擊“曲線(xiàn)：從方程”對(duì)話(huà)框中的“確定”按鈕，完成從動(dòng)件推程位移曲線(xiàn)的創(chuàng)建。&

74、lt;/p><p>　　重復(fù)上述步驟，分別輸入從動(dòng)件遠(yuǎn)休止、回程及近休止的位移方程式。</p><p>　　重復(fù)以上⑴～⑹步驟，完成另一條曲線(xiàn)的笛卡爾坐標(biāo)方程的添加。得到完整的從動(dòng)件位移曲線(xiàn)，如圖13所示：</p><p>　　圖13 完整的從動(dòng)件位移曲線(xiàn)</p><p>　　4.3.4 保存文件副本（IGES格式文件）</p>

75、<p>　?、艈螕舨藛螜谥械摹拔募薄氨４娓北尽泵睿瑥棾觥氨４娓北尽睂?duì)話(huà)框。</p><p>　　⑵在“新建名稱(chēng)”文本中輸入文件名“curve”，在“類(lèi)型”選項(xiàng)框中選“IEGS(*.igs)”格式，如圖14所示，單擊“確定”按鈕，彈出“輸出IGES”對(duì)話(huà)框。</p><p>　　圖14 “保存副本”對(duì)話(huà)框</p><p>　?、枪催x“基準(zhǔn)曲線(xiàn)和點(diǎn)”復(fù)

76、選框，同時(shí)取消勾選“曲面”復(fù)選框。單擊“確定”按鈕，完成IGES文件副本的保存。</p><p>　　4.3.5 創(chuàng)建凸輪實(shí)體</p><p>　?、旁O(shè)置屬性。單擊“基礎(chǔ)特征”工具欄中的“拉伸”工具，彈出“拉伸”操作板。</p><p><b>　?、评L制拉伸曲面。</b></p><p>　　單擊“拉伸”操控板中的“放

77、置”按鈕，彈出“放置”上滑板。單擊“定義”按鈕，彈出“草繪”對(duì)話(huà)框。</p><p>　?、谶x取基準(zhǔn)平面“FRONT”作為草繪平面，其余選項(xiàng)接受默認(rèn)設(shè)置，單擊“草繪”按鈕，進(jìn)入草繪器。</p><p>　　圖15 “關(guān)系”文本框</p><p>　?、蹎螕簟安堇L器”工具欄中的“創(chuàng)建矩形”工具，繪制一個(gè)矩形。單擊菜單欄中的“工具”→“關(guān)系”命令，彈出“關(guān)系”文本框。

78、此時(shí)繪圖區(qū)中的尺寸變?yōu)椤Ｈ鐖D15所示：</p><p>　　在“關(guān)系”文本框中輸入以下關(guān)系式，</p><p><b>　　(49)</b></p><p>　　單擊“確定”按鈕，關(guān)閉“關(guān)系”文本框。此時(shí)繪圖區(qū)中的尺寸分別顯示為863.11（圓柱凸輪的周長(zhǎng)）、320.00 (圓柱凸輪的長(zhǎng)度)、和100.00。如圖16所示：</p>

79、<p><b>　　圖16 矩形</b></p><p>　?、茉O(shè)置拉伸深度。單擊“拉伸”操控板中的“指定深度拉伸”按鈕，并輸入拉伸深度80，單擊“確定”按鈕，完成凸輪基體的創(chuàng)建。</p><p>　　4.3.6 創(chuàng)建凸輪凹槽特征</p><p>　?、旁O(shè)置屬性。單擊菜單欄中的“插入”→“掃描”→“切口”命令，彈出“剪切：掃描”對(duì)

80、話(huà)框。</p><p><b>　?、贫x掃描曲線(xiàn)</b></p><p>　?、賳螕簟安藛喂芾砥鳌敝械摹皰呙柢壽E”菜單中的“選取軌跡”命令。</p><p>　?、谠趶棾龅摹版湣辈藛沃校源藛螕簟耙来巍薄斑x取”命令。</p><p>　　③根據(jù)系統(tǒng)提示，按下“ctrl”鍵，在繪圖區(qū)中選取已創(chuàng)建的一條從動(dòng)件位移曲線(xiàn)作為

81、掃描軌跡，單擊“完成”命令。</p><p>　?、軉螕簟罢颉泵?，確認(rèn)此方向，完成掃描軌跡定義。</p><p><b>　?、沁x擇屬性</b></p><p>　　單擊“菜單管理器”中“屬性”菜單欄中的“自由端點(diǎn)”命令，確定掃描軌跡線(xiàn)為開(kāi)放狀態(tài)，單擊“完成”按鈕，完成屬性定義，系統(tǒng)再次進(jìn)入草繪器。</p><p>

82、<b>　　⑷繪制掃描截面</b></p><p>　?、賳螕簟安堇L器”工具欄中的“創(chuàng)建矩形”按鈕，繪制一個(gè)矩形，單擊菜單欄中的“工具”→“關(guān)系”命令，彈出“關(guān)系”文本框。此時(shí)繪圖區(qū)中的尺寸變?yōu)?，如圖17所示，即為與滾子接觸的長(zhǎng)度的兩倍，考慮計(jì)算、加工和裝配誤差，在計(jì)算的基礎(chǔ)上加，即接觸線(xiàn)長(zhǎng)度加。在關(guān)系文本框中輸入如下關(guān)系式，</p><p><b>　　(

83、50)</b></p><p>　　圖17 “關(guān)系”文本框</p><p>　?、诟鶕?jù)箭頭所指的方向，選取要?jiǎng)h除的區(qū)域，單擊“菜單管理器”中“方向”單中的“正向”命令，確定要?jiǎng)h除的方向，單擊“剪切：掃描”對(duì)話(huà)框中的“確定”按鈕，完成凸輪一個(gè)凹槽的創(chuàng)建。</p><p>　　⑸重復(fù)創(chuàng)建凸輪凹槽特征步驟的⑴～⑶。</p><p>　

84、　圖18 “關(guān)系”文本框</p><p>　?、蕟螕簟安堇L器”工具欄中的“創(chuàng)建矩形”按鈕，繪制一個(gè)矩形，單擊菜單欄中的“工具”→“關(guān)系”命令，彈出“關(guān)系”文本框。此時(shí)繪圖區(qū)中的尺寸變?yōu)?。如圖18所示，在關(guān)系文本框中輸入如下關(guān)系式：</p><p><b>　　(51)</b></p><p>　?、烁鶕?jù)箭頭所指的方向，選取要?jiǎng)h除的區(qū)域，單擊“

85、菜單管理器”中“方向”菜單中的“正向”命令，確定要?jiǎng)h除的方向，單擊“剪切：掃描”對(duì)話(huà)框中的“確定”按鈕，完成凸輪另一個(gè)凹槽的創(chuàng)建。如圖19所示：</p><p>　　圖19 凸輪溝槽特征</p><p>　　4.3.7 創(chuàng)建環(huán)形折彎特征</p><p><b>　　⑴設(shè)置屬性</b></p><p>　?、賳螕舨藛螜谥?/p>

86、的“插入”→“高級(jí)”→“環(huán)形彎折”命令，創(chuàng)建環(huán)形折彎實(shí)體特征。</p><p>　　②單擊“菜單管理器”中“選項(xiàng)”菜單中的“360”（定義折彎角度）→“單側(cè)”（在草繪平面的一側(cè)創(chuàng)建特征）→“曲線(xiàn)折彎收縮”（折彎時(shí)，基準(zhǔn)曲線(xiàn)徑向收縮）→“完成”命令。</p><p><b>　?、贫x折彎對(duì)象</b></p><p>　?、賳螕簟安藛喂芾砥鳌敝小?/p>

87、定義折彎”菜單中的“添加”命令。</p><p>　?、诟鶕?jù)系統(tǒng)提示，在繪圖區(qū)中選取上一步創(chuàng)建的拉伸實(shí)體（或在模型樹(shù)中單擊“拉伸1”特征）和下表面作為要折彎的對(duì)象。</p><p><b>　　⑶定義折彎輪廓</b></p><p>　?、龠x取如圖20箭頭所示的平面作為草繪平面，單擊“菜單管理器”中“方向”菜單中的“正向命令，接受系統(tǒng)默認(rèn)的視圖

88、方向。</p><p><b>　　圖20 草繪平面</b></p><p>　　②單擊“菜單管理器”中“草繪視圖”菜單中的“缺省”命令，確定草繪參照平面。</p><p>　?、墼诓堇L器中，單擊“草繪器”工具欄中的“創(chuàng)建參照坐標(biāo)系”工具，創(chuàng)建參照坐標(biāo)系。繪制如圖21所示的一條直線(xiàn)，作為彎曲軌跡，單擊“完成”按鈕，退出草繪器。</p&g

89、t;<p><b>　　圖21 彎曲軌跡</b></p><p><b>　?、榷x折彎長(zhǎng)度</b></p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)提示，選取如圖22箭頭所指的長(zhǎng)方體的兩平行端面以定義彎曲長(zhǎng)度，</p><p>　　圖22 兩平行平面</p><p>　　完成環(huán)形特征的創(chuàng)建，并完成圓

90、柱凸輪的建模，如圖23所示：</p><p>　　圖23 雙聯(lián)圓柱凸輪</p><p>　　4.3.8 應(yīng)用編程的方法進(jìn)行參數(shù)輸入控制，已達(dá)到快速設(shè)計(jì)新產(chǎn)品的目的</p><p>　　⑴選擇“工具”→“程序”命令，系統(tǒng)彈出“程序”菜單管理器。</p><p>　?、七x擇“編輯設(shè)計(jì)”命令，系統(tǒng)彈出程序編輯器界面。</p><

91、;p>　?、窃诰庉嬈鞯腎NPUT和END INPUT語(yǔ)句之間加入以下內(nèi)容:</p><p>　　“請(qǐng)輸入最大壓力角：”</p><p>　　“請(qǐng)輸入最大推力：”</p><p><b>　　“請(qǐng)輸入導(dǎo)程：”</b></p><p>　　“請(qǐng)輸入滾子直徑：”</p><p><b>

92、　　如圖24所示：</b></p><p>　　圖24 輸入程序</p><p>　　完成后稱(chēng)盤(pán)退出。當(dāng)系統(tǒng)提示“要將所做的修改體現(xiàn)到模型中？”回答“是”。</p><p>　　4.3.9 驗(yàn)證程序設(shè)計(jì)效果</p><p>　?、磐瓿缮弦徊讲僮骱?，系統(tǒng)彈出“得到輸入”菜單，選擇其中的“輸入”命令。</p><

93、;p>　?、圃诔霈F(xiàn)“INPUT SEL”菜單界面中，選中a、Ft、h、DD這四個(gè)復(fù)選框，然后選擇“完成選取”命令。</p><p>　　⑶在系統(tǒng)提示“請(qǐng)輸入最大壓力角：[30]”時(shí)，請(qǐng)輸入35。</p><p>　?、仍谙到y(tǒng)提示“請(qǐng)輸入最大推力：[500]” 時(shí)，請(qǐng)輸入600。</p><p>　?、稍谙到y(tǒng)提示“請(qǐng)輸入導(dǎo)程：[100]” 時(shí)，請(qǐng)輸入200。&l

94、t;/p><p>　?、试谙到y(tǒng)提示“請(qǐng)輸入滾子直徑：[40]” 時(shí)，請(qǐng)輸入40。</p><p>　　此時(shí)系統(tǒng)開(kāi)始生成新模型【20】，新模型如圖25所示： </p><p><b>　　圖25 新模型</b></p><p>　　4.3.10 保存零件模型文件</p><p>　　單擊“文件”→“保

95、存”，打開(kāi)“保存對(duì)象”對(duì)話(huà)框，選擇保存對(duì)象，單擊確定，完成文件保存。</p><p>　　4.4 其它零件的參數(shù)化設(shè)計(jì)</p><p>　　重復(fù)第四章的參數(shù)化設(shè)計(jì)步驟，建立相關(guān)零件的參數(shù)化設(shè)計(jì)如圖26所示：</p><p><b>　?、派陷S</b></p><p><b>　　(a) 上軸</b>

96、</p><p><b>　?、粕陷S瓦</b></p><p><b>　　(b) 上軸瓦</b></p><p><b>　　⑶下軸</b></p><p><b>　　(c) 下軸</b></p><p><b>　

97、?、认螺S瓦</b></p><p><b>　　(d) 下軸瓦</b></p><p><b>　?、蓾L子</b></p><p><b>　　滾子</b></p><p><b>　?、释茥U</b></p><p>&

98、lt;b>　　(f) 推桿</b></p><p>　　圖26 其它零件的參數(shù)化尺寸</p><p>　　5 運(yùn)動(dòng)仿真與動(dòng)態(tài)分析</p><p>　　5.1 仿真的準(zhǔn)備特征</p><p>　?、糯蜷_(kāi)“shanglianyuanzhutulun”,插入兩個(gè)軸，軸為旋轉(zhuǎn)軸，軸為垂直平面并且與軸交與凸輪的底面，在交點(diǎn)處插入坐

99、標(biāo)系，軸為方向，軸為方向，如圖27所示：</p><p><b>　　圖27</b></p><p>　?、茊螕簟安迦牖鶞?zhǔn)曲線(xiàn)”按鈕，“從方程”→“完成”→“”→“圓柱”，在記事本中輸入如下關(guān)系式：</p><p><b>　　(52)</b></p><p>　?、侵貜?fù)步驟（2）在記事本中分別輸入

100、如下關(guān)系式：</p><p><b>　　(53)</b></p><p><b>　　(54)</b></p><p><b>　?。?5）</b></p><p>　　5.2 元件的裝配步驟</p><p>　?、艈螕簟拔募薄靶陆ā?。打開(kāi)新建對(duì)話(huà)

101、框，選擇“組件”選項(xiàng)，將組件名改為“zhuang-pei”，去掉“使用默認(rèn)模板”復(fù)選框前面的勾號(hào)，單擊確定，系統(tǒng)打開(kāi)“新文件選項(xiàng)”對(duì)話(huà)框，在列表中選擇“mmns_asm_design”為模板，單擊確定【21】。</p><p>　?、茊螕艚缑嬗叶恕皠?chuàng)建圖元”圖標(biāo)，彈出“元件創(chuàng)建”對(duì)話(huà)框，選擇“骨架模型”，彈出“創(chuàng)建選項(xiàng)”對(duì)話(huà)框中選擇“創(chuàng)建特征”選項(xiàng)，單擊確定。</p><p>　?、窃诮缑?/p>

102、右端單擊“創(chuàng)建基準(zhǔn)軸”按鈕，彈出“基準(zhǔn)軸”對(duì)話(huà)框，選取ASM_RIGHT基準(zhǔn)面，按住Ctrl選取ASM_TOP基準(zhǔn)面，單擊確定，創(chuàng)建的軸為A_1。再次打開(kāi)“基準(zhǔn)軸”對(duì)話(huà)框，選取ASM_FRONT，用鼠標(biāo)拖動(dòng)基準(zhǔn)軸的圖柄分別至ASM_RIGHT，ASM_TOP基準(zhǔn)面，偏移參照距離分別為和，創(chuàng)建的軸為A_2。</p><p>　?、葐螕粝吕藛巍按翱凇薄凹せ睢薄?</p><p>　?、蓡螕?/p>

103、界面右端“將元件添加到組件”按鈕，選取“shuanglianyuanzhutulun.prt”單擊打開(kāi)，在彈出的“元件放置”屬性欄中選擇“放置”，連接類(lèi)型為“銷(xiāo)釘”，選取</p><p>　　shuanglianyuanzhutulun.prt的運(yùn)動(dòng)軸A_1與組件參照選取ASM_SKET.PART的軸A_1對(duì)齊，平移對(duì)齊選取元件參照為FRONT面，組件參照為ASM_FRONT，單擊確定。</p>&

104、lt;p>　?、蕟螕艚缑嬗叶恕皩⒃砑拥浇M件”按鈕，選取“tui_gan.prt”單擊打開(kāi)，在彈出的“元</p><p><b>　　圖28</b></p><p>　　件放置”屬性欄中選擇“放置”，連接類(lèi)型為“滑動(dòng)桿”，選取tui_gan.prt的運(yùn)動(dòng)軸A_5與組件參照選取ASM_SKET.PART的軸A_2對(duì)齊，平移對(duì)齊選取元件參照為曲面，組件參照為ASM

105、_RIGHT，單擊確定。裝配結(jié)果如圖28所示：</p><p>　?、藛螕艚缑嬗叶恕皩⒃砑拥浇M件”按鈕，選取“xia_zhou_jing.prt”單擊打開(kāi)，在彈出的“元件放置”屬性欄中單擊“放置”，約束類(lèi)型選擇“匹配”，選取tui_gan.prt的拉伸面與xia_zhou_jing.prt的旋轉(zhuǎn)面，再單擊“新建約束”，約束類(lèi)型選擇“插入”，選取tui_gan.prt的拉伸面與xia_zhou_jing.prt

106、的旋轉(zhuǎn)面，如圖29所示,單擊確定。</p><p>　　圖29 圖30</p><p>　?、虇螕艚缑嬗叶恕皩⒃砑拥浇M件”按鈕，選取“xia_zhou_wa.prt”單擊打開(kāi)，在彈出的“元件放置”屬性欄中選擇“放置”，連接類(lèi)型為“銷(xiāo)釘”，選取xia_zhou_wa.prt的運(yùn)動(dòng)軸A_2與xia_zhou_j

107、ing.prt的軸A_3對(duì)齊，平移對(duì)齊選取xia_zhou_jing.prt的旋轉(zhuǎn)面與xia_zhou_wa.prt的旋轉(zhuǎn)面，如圖30所示,單擊確定。</p><p>　?、蛦螕艚缑嬗叶恕皩⒃砑拥浇M件”按鈕，選取“yuanzhugunzi.prt”單擊打開(kāi)，在彈出的“元件放置”屬性欄中選擇“放置”，連接類(lèi)型為“銷(xiāo)釘”，選取yuanzhugunzi.prt的運(yùn)動(dòng)軸A_2與組件參照選取tui_gan.prt的軸A

108、_3對(duì)齊，平移對(duì)齊選取元件參照為旋轉(zhuǎn)曲面，組件參照為tui_gan.prt的拉伸曲面，單擊“偏距”輸入值為7.5。再單擊“新設(shè)置”，選擇連接為槽連接，直線(xiàn)上的點(diǎn)選擇shuanglianyuanzhutulun.prt上的藍(lán)色曲線(xiàn)和yuanzhugunzi.prt上的PNT0，單擊確定。 完后如圖31所示：</p><p>　　圖31 圖32&l

109、t;/p><p>　?、螁螕艚缑嬗叶恕皩⒃砑拥浇M件”按鈕，選取“da_dian_pian.prt”單擊打開(kāi)，在彈出的“元件放置”屬性欄中單擊“放置”，約束類(lèi)型選擇“匹配”，選取tui_gan.prt的拉伸面與da_dian_pian.prt的旋轉(zhuǎn)面，再單擊“新建約束”，約束類(lèi)型選擇“插入”，選取da_dian_pian.prt的旋轉(zhuǎn)面與xia_zhou_jing.prt的旋轉(zhuǎn)面，如圖32所示,單擊確定。</

110、p><p>　?、现貜?fù)步驟⑽，完成“da_luo_mu.prt”的裝配。裝配結(jié)果如圖33所示：</p><p>　?、?重復(fù)步驟⑺～⑾，完成另一個(gè)圓柱滾子的裝配，裝配結(jié)果如圖34所示：</p><p>　　圖33 圖34</p><p><b>　　5.3 運(yùn)動(dòng)仿真<

111、;/b></p><p>　　⑴單擊“應(yīng)用程序”→“機(jī)構(gòu)”。單擊右邊工具欄“定義伺服電動(dòng)機(jī)”按鈕，在類(lèi)型選項(xiàng)卡中選取“運(yùn)動(dòng)軸”，選擇“suanglianyuanzhutulun”的A_1軸，單擊“反向”。單擊“輪廓”→“速度”，在“初始位置”中接受當(dāng)前位置，選取“模”為“常數(shù)”，在“A”輸入“20”，“應(yīng)用”→“確定”。如圖35所示：</p><p>　?、茊螕艚缑嬗叶说摹胺治龆x”

112、按鈕，彈出“分析定義”對(duì)話(huà)框，接受默認(rèn)的名稱(chēng)，選擇分析類(lèi)型為“運(yùn)動(dòng)學(xué)”，輸入運(yùn)行時(shí)間為30，接受下面所有的默認(rèn)選項(xiàng)，單擊“運(yùn)行”按鈕，運(yùn)行完成后單擊“確定”按鈕，系統(tǒng)回到“定義分析”對(duì)話(huà)框，單擊“確定”按鈕。關(guān)閉“定義分析”對(duì)話(huà)框。</p><p>　?、屈c(diǎn)擊界面右端的“回放”按鈕，進(jìn)入“回放”對(duì)話(huà)框，點(diǎn)擊“播放”按鈕，查看運(yùn)動(dòng)情況。如圖36所示：</p><p>　　圖35

113、 圖36</p><p>　　⑷單擊“捕獲”，接受默認(rèn)值單擊確定，制定視頻動(dòng)畫(huà)播放文件。見(jiàn)ZHUANG-PEI.mpg.</p><p><b>　　5.4 動(dòng)態(tài)分析</b></p><p>　?、艈螕粲疫吂ぞ邫凇岸x伺服電動(dòng)機(jī)”按鈕，在類(lèi)型選項(xiàng)卡中選取“運(yùn)動(dòng)軸”，選擇“sua

114、nglianyuanzhutulun”的A_1軸，單擊“反向”。單擊“輪廓”→“速度”，在“初始位置”中接受當(dāng)前位置，選取“?！睘椤俺?shù)”，在“A”輸入“120”，“應(yīng)用”→“確定”。</p><p>　　⑵單擊界面右端的“分析定義”按鈕，彈出“分析定義”對(duì)話(huà)框，接受默認(rèn)的名稱(chēng)，選擇分析類(lèi)型為“動(dòng)態(tài)”，輸入運(yùn)行時(shí)間為4，接受下面所有的默認(rèn)選項(xiàng)，單擊“運(yùn)行”按鈕，運(yùn)行完成后單擊“確定”按鈕，系統(tǒng)回到“定義分析”對(duì)話(huà)

115、框，單擊“確定”按鈕。關(guān)閉“定義分析”對(duì)話(huà)框。</p><p>　?、菃螕簟吧煞治龅臏y(cè)量結(jié)果”按鈕，圖形類(lèi)型選擇“測(cè)量與時(shí)間”，勾選“分別繪制測(cè)量圖形”，選擇結(jié)果集，單擊“繪制新測(cè)量”按鈕，進(jìn)入“測(cè)量定義對(duì)話(huà)框”。</p><p>　?、确至窟x擇“z分量”，類(lèi)型選擇“位置”，點(diǎn)選“tui_gan.prt”上端一點(diǎn)。如圖37所示,單擊“應(yīng)用”→“確定”。</p><p&

116、gt;<b>　　圖37</b></p><p>　?、蛇M(jìn)入“測(cè)量結(jié)果對(duì)話(huà)框”，單擊“繪制制定結(jié)果集所選測(cè)量圖形”，彈出“圖形工具”。得出推桿即從動(dòng)件的位移—時(shí)間圖像【22】，如圖38所示：</p><p>　　⑹重復(fù)步驟⑶，分量選擇“z分量”，類(lèi)型選擇“速度”，點(diǎn)選“tui_gan.prt”上端一點(diǎn)。如圖37所示，單擊“應(yīng)用”→“確定”。</p>&l

117、t;p>　?、诉M(jìn)入“測(cè)量結(jié)果對(duì)話(huà)框”，單擊“繪制制定結(jié)果集所選測(cè)量圖形”，彈出“圖形工具”。得出推桿即從動(dòng)件的速度—時(shí)間圖像，如圖39所示：</p><p>　?、讨貜?fù)步驟⑶，分量選擇“z分量”，類(lèi)型選擇“加速度”，點(diǎn)選“tui_gan.prt”上端一點(diǎn)。如37所示，單擊“應(yīng)用”→“確定”。</p><p>　?、瓦M(jìn)入“測(cè)量結(jié)果對(duì)話(huà)框”，單擊“繪制制定結(jié)果集所選測(cè)量圖形”，彈出“圖形

118、工具”。得出推桿即從動(dòng)件的加速度—時(shí)間圖像，如圖40所示： </p><p>　　圖38 位移—時(shí)間圖像</p><p>　　圖39 速度—時(shí)間圖像</p><p>　　圖40 加速度—時(shí)間圖像</p><p>　?、螐膱D38可知推桿的位移，推程時(shí)間為，遠(yuǎn)休止時(shí)間為，回程時(shí)間為，近休止時(shí)間為，這與運(yùn)動(dòng)要求相符，驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性；從圖39可

119、知推桿最大速度，速度曲線(xiàn)過(guò)渡不平滑，存在柔性沖擊，與設(shè)計(jì)相符；從圖40可知推桿最大加速度，加速度存在突變，進(jìn)一步驗(yàn)證機(jī)構(gòu)存在柔性沖擊。通過(guò)以上的分析可知：推桿的位移、運(yùn)動(dòng)時(shí)間、速度和加速度的變化規(guī)律，實(shí)現(xiàn)了在虛擬的環(huán)境中驗(yàn)證設(shè)計(jì)是否符合要求，以便發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題。</p><p><b>　　6 總結(jié)與展望</b></p><p><b>　　6.1 小結(jié)

120、</b></p><p>　　本文介紹了雙聯(lián)圓柱凸輪的研究現(xiàn)狀和研究的目的意義以及應(yīng)用前景，根據(jù)雙聯(lián)圓柱凸輪的特殊結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和特殊運(yùn)動(dòng)要求，選擇了凸輪曲線(xiàn)，以最大許用壓力角、最大推力、滾子直徑、導(dǎo)程為4個(gè)基本參數(shù)，運(yùn)用Pro/E進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)，既不需計(jì)算滾子的修正軌跡，又能完全保證雙聯(lián)圓柱凸輪的特殊運(yùn)動(dòng)要求。運(yùn)用Pro／E軟件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真與動(dòng)態(tài)分析，在虛擬的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，對(duì)于提高設(shè)計(jì)效率降低生產(chǎn)成

121、本有很大的作用，對(duì)加工制造形成產(chǎn)業(yè)化規(guī)模有著重要的意義。</p><p><b>　　6.2 展望</b></p><p>　　圓柱凸輪經(jīng)歷了百年發(fā)展，從傳統(tǒng)低速凸輪設(shè)計(jì)發(fā)展到現(xiàn)在的高速度優(yōu)化凸輪設(shè)計(jì)，從手工設(shè)計(jì)到現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，隨著科技的發(fā)展，圓柱凸輪還將繼續(xù)發(fā)展下去，以適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)的需要，盡管電子技術(shù)的發(fā)展, 某些設(shè)備的控制元件可以采用電子元器件, 但它們一