本文以AutoCAD2008 為平臺(tái)，介紹圖解法、解析法繪制尖頂式對(duì)心直動(dòng)盤形凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)中方法和步驟、數(shù)學(xué)模型的建立以及以VBA 為開發(fā)工具，參數(shù)化設(shè)計(jì)尖頂式對(duì)心直動(dòng)盤形凸輪輪廓CAD 運(yùn)行框圖及系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。采用AutoCAD 建立凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)，原理簡(jiǎn)單，在已知設(shè)計(jì)參數(shù)的條件下，能迅速確定凸輪輪廓各點(diǎn)的坐標(biāo)值，且能隨時(shí)修改，可以方便快捷地設(shè)計(jì)出精確地凸輪輪廓，提高凸輪的設(shè)計(jì)精度和縮短設(shè)計(jì)周期。

　　引言

　　凸輪機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)化和半自動(dòng)化中應(yīng)用較廣泛的一種機(jī)構(gòu)。由于它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，易于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜運(yùn)動(dòng)等特點(diǎn)使其在機(jī)械、電子、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)等許多行業(yè)中被廣泛地采用。凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)方法有：解析法和圖解法兩種方法。圖解法直觀、清晰，比較簡(jiǎn)單易行，但作圖誤差大，因而其使用范圍已受到很大的限制，只適用于速度比較低的凸輪機(jī)構(gòu)，而高速和精度要求高的凸輪機(jī)構(gòu)，則必須用解析法，解析法的精度較高，但計(jì)算過程較為復(fù)雜，計(jì)算工作量大。隨著CAD 的普及，CAD 方法逐步為廣大工程技術(shù)人員及科研人員所掌握，在CAD 環(huán)境下的工程圖解法極大地提高了傳統(tǒng)圖解法的設(shè)計(jì)精度，以其相對(duì)來(lái)說更直觀、更形象簡(jiǎn)單和高精度而獲得廣泛應(yīng)用。

1、利用CAD 圖解法設(shè)計(jì)尖頂對(duì)心從動(dòng)件凸輪輪廓

　　用圖解法設(shè)計(jì)盤形凸輪輪廓時(shí)，給整個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)加上一個(gè)公共的角速度-ω。根據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理，凸輪靜止不動(dòng); 從動(dòng)件一方面隨導(dǎo)路(機(jī)架)以角速度-ω 繞軸O 轉(zhuǎn)動(dòng)，另一個(gè)方面又在導(dǎo)路中按預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律做往復(fù)移動(dòng)，此時(shí)，凸輪機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)并沒有改變。由于從動(dòng)件尖頂始終與凸輪輪廓相接觸，從動(dòng)件在這種復(fù)合運(yùn)動(dòng)中，其尖頂?shù)倪\(yùn)動(dòng)軌跡即是凸輪輪廓曲線，這種利用與凸輪轉(zhuǎn)向相反的方法逐點(diǎn)按位移曲線繪制出凸輪輪廓曲線的方法稱為反轉(zhuǎn)法。

　　1.1、下面介紹利用反轉(zhuǎn)法原理繪制盤形凸輪輪廓曲線的方法。

　　已知基圓半徑ro=20mm, 從動(dòng)件的行程h=20mm，運(yùn)動(dòng)規(guī)律如下：

表1.1

圖1

　　3.2、凸輪輪廓程序的實(shí)現(xiàn)

　　凸輪輪廓曲線系統(tǒng)主要有基本參數(shù)、從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律、 數(shù)據(jù)生成、凸輪輪廓繪制模型、退出系統(tǒng)等模塊組成。

　　(1)基本參數(shù)模塊：主要輸入基圓半徑運(yùn)動(dòng)參數(shù)、運(yùn)動(dòng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角度等。

　　(2)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律模塊：基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律和組合運(yùn)動(dòng)規(guī)律等。

　　(3)生成數(shù)據(jù)模塊：計(jì)算出輪廓曲線上任意一點(diǎn)的半徑，任意一點(diǎn)的直角坐標(biāo)值。

　　(4)凸輪輪廓繪制模塊：該模塊是系統(tǒng)的核心部分之一，主要根據(jù)生成數(shù)據(jù)分段繪制輪廓曲線。如果輪廓形狀不合理，重新設(shè)計(jì)和修改。

　　(5)退出系統(tǒng)：完成凸輪輪廓曲線自動(dòng)計(jì)算

4、結(jié)語(yǔ)

　　1)在圖解法中應(yīng)用CAD 軟件進(jìn)行作圖，可以克服手工作圖精度差、作圖繁的缺點(diǎn)，又可保持圖解法原理簡(jiǎn)單、方法直觀、易于掌握的優(yōu)點(diǎn)，

　　2)應(yīng)用靈活的二次開發(fā)工具，用它可以方便地實(shí)現(xiàn)零件的參數(shù)化設(shè)計(jì)，使用方便，設(shè)計(jì)準(zhǔn)確可靠、實(shí)用性強(qiáng)的特點(diǎn)。將復(fù)雜的計(jì)算、分析過程交給計(jì)算機(jī)去完成，設(shè)計(jì)者僅作決策工作，這樣大大地提高了設(shè)計(jì)效率。

　　3)本系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)方法，具有良好的可維護(hù)性和擴(kuò)充性，為今后改進(jìn)和發(fā)展打下了基礎(chǔ)。