（优秀毕业全套设计）沟槽凸轮机构的设计和运动仿真（整套下载）

当从动件处于起始位置时，滚子中心处于点，摆杆与连心线之间的夹角为当凸轮转过角后，从动件摆过角。

由反转法原理作图可以看出，此时滚子中心将处于点。

由图可知，点的坐标，分别为.从动件凸轮机构中，凸轮的实际轮廓线是以理论轮廓线上各点为圆心作系列滚子圆，然后作该圆族的包络线得到的。

因此，实际轮廓线与理论轮廓线在法线方向上处处等距，该距离均等于滚子半径。

所以如果已知理论轮廓线上任意点的坐标，时，只要沿理论轮廓线在该点的法线方向取距离为，即可得到实际轮廓线上相应点的坐标值，。

理论轮廓线上点处的法线的斜率为.实际轮廓线上对应点的坐标可由下式求出.其中可由公式.求的.将式.代入式.得到.式.即为凸轮实际轮廓曲线方程。

式中号用于外包络线，号用于内包络线。

.机构简介本文要求机构输出端能实现升停回停的往复运动，并要求行程的起始和终止位置加速度无突变，加速度曲线连续，无柔性冲击，运转平稳。

为了达到这个要求，本文采用的方案为凸轮机构。

根据机构运动的要求和凸轮机构从动件运动规律的选取原则，本文选取的凸轮机构从动件的运动规律为正弦加速度规律。

但正弦加速度运动规律用于升停回停运动时，在推程与回程的连接点处，跃度从有限的正值变为负值，因而加速度曲线不连续。

为此本为选取的凸轮机构从动件的运动规律为修正正弦加速度规律。

在设计具体的凸轮机构时，本文考虑了两种方案第种是滑块直接与凸轮连接的空间凸轮机构，第二种是凸轮与滑块并排的平面沟槽凸轮机构。

考虑到安装尺寸和装配要求，本文选取第二种方案。

在第二种方案中滑块和凸轮机构是并排的，不易连接，因此在两者间加了个连杆。

具体的原理示意图如图所示图摆动滚子从动件平面槽凸轮连杆组合机构原理示意图这个机构由两部分组成沟槽凸轮和连杆滑块机构。

其中主动件为由电动机驱动的沟槽凸轮，从动件为由沟槽凸轮机构驱动连杆滑块机构中的摆杆，运动输出端为滑块。

其中。

由原理示意图可作出摆动滚子从动件平面槽凸轮连杆组合机构以后简称为沟槽凸轮机构的机构简图。

机构简图如图所示图沟槽凸轮机构机构简图.本章小结分析了从动件基本运动规律和组合运动规律，归纳了运动规律选取的原则。

介绍了常用凸轮机构压力角基圆半径偏距和滚子半径等基本尺寸的设计要求。

对凸轮轮廓曲线设计进行简单的分析，列出了凸轮轮廓曲线方程。

凸轮机构的实体建模与装配.软件简介操作软件是美国参数技术公司，简称的重要产品。

在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位，并作为当今世界机械领域的新标准而得到业界的认可和推广，是现今最成功的软件之。

第个提出了参数化设计的概念，并且采用了单数据库来解决特征的相关性问题。

另外，它采用模块化方式，用户可以根据自身的需要进行选择，而不必安装所有模块。

的基于特征方式，能够将设计至生产全过程集成到起，实现并行工程设计。

它不但可以应用于工作站，而且也可以应用到单机上。

采用了模块方式，可以分别进行草图绘制零件制作装配设计钣金设计加工处理等，保证用户可以按照自己的需要进行选择使用。

是软件包，并非模块，它是该系统的基本部分，其中功能包括参数化功能定义实体零件及组装造型，三维上色实体或线框造型棚完整工程图产生及不同视图三维造型还可移动，放大或缩小和旋转。

是个功能定义系统，即造型是通过各种不同的设计专用功能来实现，其中包括筋槽倒角和抽空等，采用这种手段来建立形体，对于使用者来说是更自然，更直观，无需采用复杂的几何设计方式。

.零部件的实体建模沟槽凸轮的建模沟槽凸轮零件的三维实体模型如图所示图沟槽凸轮摆杆的建模摆杆零件的三维实体模型如图所示图摆杆连杆的建模连杆零件的三维实体模型如图所示图连杆滑块的建模滑块零件的三维实体模型如图所示图滑块机架的建模机架零件的三维实体模型如图所示图机架.装配原理简介与装配模型的建立仿真装配原理介绍装配模型的配合联接信息装配体的配合联接信息即为构成装配体的所有零部件间的互相关联的信息，它包括三维几何约束和拓扑联接关系。

三维几何约束就是装配体内各零部件的几何配合关系，它把零部件约束在个三维几何空间中，使这些零部件只能在此特定的三维空间中或固定或运动。

装配体中的各个零件是不可能孤立存在的，它总是和周围的零件有联系，各个零部件是有机的统在起的。

只有这样，装配体才能完成人们赋予它的预期功能。

零部件间的这种关联性和有机统性体现于各个零部件间的约束之中。

这些约束包括设计变量约束和三维几何约束，设计变量约束控制装配体中零件的实体，三维几何约束确定零件的位置。

部件和部件之间的几何空间关系笼统来说是种拓扑联接关系，它描述的是个零件在另个零件的内部外部上面下面等的定性关系和它们相互之间的距离角度等定量关系。

这种关系可以通过约束关系来描述，这种约束关系最终反映到零件的最基本的元素上个装配约束作用于两个零件，实质上就是约束分属于两个零件上的两个几何元素，这些几何元素主要有点直线二次曲线平面二次曲面等，它可以是零件上实际存在的元素，也可以是零件的延伸或扩展，或者说是零件的虚拟部分，如基准和参考元素等。

对这些虚拟元素的约束其实也就是对实体零件的约束。

上面我们论述过，点线面等几何元素之间的关系又存在着定性关系和定量关系两种，所以我们又把约束分为定性约束和定量约束。

定性约束表示零件间的种配合性质，如两平面共面，两轴同线等，是种零件接触的关系，不能用数量来描述定量约束表示零件之间的种配合量。

如两平面的距离两线间的夹角等，能用数量来表达。

定量约束有时也隐含着定性约束，如两平面间的距离约束首先必须要求两平面平行，才可能有平面之间的距离，这种平行约束就是种定性约束。

定性约束不能修改，只能重新定义定量约束的量可以修改，这种定量约束的可变性就是三维几何约束的动态性。

表面向工程的约束分类约束类型约束量约束元素同向共面无平面，基准面非接触共面有平面，基准面同向对齐无平面，基准面，边，轴线同向距离对齐有平面，基准面，边，轴线坐标系对齐无坐标系插入无回转面同向无平面，基准面相切无平面，基准面，边，轴线，回转面点在线上无顶点，边，轴线点在面上无顶点，平面，基准面点在边上无边，平面，基准面定性约束包括下面几种同向共面反向共面共线共点线在面内点在线上点在面上线面相切定量约束包括面间距离面间夹角线间距离线间夹角点点距离线面距离及夹角点线距离。

我们可以看出，定量约束的量为零时，定量约束就转化为定性约束，这种性质使约束可以替代简化分解。

综合了以上几种定性和定量的约束，可以将它们归纳成如表所示的面向工程的约束形式，即为中提供的装配约束形式，零部件之间的三维几何约束信息的总和。

三维几何约束是维系装配体中各零部件间的空间位置和相对运动的纽带。

般来说，个部件的定位必须由两个或两个以上的三维约束完成。

这些约束在建立装配模型，确定零部件在装配体中的相对空间位置时就建立起来了。

它们是装配模型的重要组成信息之。

装配模型中的语义信息装配模型中的语义信息即附加于装配模型的些辅助语义信息，它在装配模型中也同样具有比较重要的作用。

如把每个零部件分类，并冠以不同的类别名称，这样便于对不同类别零部件采取不同的处理方法。

装配工艺路径规划模块可依据该语义信息按照定的判别使序列规划更合理更具智能型，如遇到的子装配体是标准件如轴承或作为整体的外购装配体，则当作不可拆分的零件处理直接拆卸如遇到联接件紧固件则应当首先拆卸。

这些分类在实现装配规划时有利于提高各个模块的运算效率。

还有零件的材料重量体积重心与热处理方法等，也是属于装配模型中的语义信息。

这些信息对零件的装配特性有定的影响，如体积或重量很大的零件其装配性能差同样，体积很小的零件装配性能也差。

装配规则装配规划即装配工艺规划形象的描述，就是指装配过程中按要求制定的装配计划，它研究产品装配体是用什么工具沿怎样的路径按照怎样的次序装配起来的。

装配规划研究的重点是装配过程设计。

装配过程设计相当复杂，它不但要受零部件设计的几何和功能的影响，而且受制造装配过程以及经济性的影响。

由于装配设计是个创造性相当强的过程，而目前计算机的创造能力仍无法与人的创造能力相比拟，所以，目前的装配规划基本上都是以自动装配规划为辅以计算机辅助装配规划为主。

用户在进行装配规划时，可以随意的调入任意装配模型进行零部件的拆卸与路径的调整，并可以根据个人的意愿任意的选择所要拆卸的零部件数目，如果用户不想继承建模者所建立的装配模型，也可以很方便的打破原有模型的子装配体等框架进行装配。

同时也可以通过实时仿真功能可视化的验证规划的合理性与可行性，由于在这个模块中采用了种特殊的动画生成模式，所以在整个仿真过程中，整个界面保持了激活状态，便于用户随时调整视角进行观察。

装配模型建立设置工作目录依次单击主菜单中的“文件”“设置工作目录.”命令，在弹出“选取工作目录”对话框中选择结果，单击按钮。

建立新的装配文件单击工具栏中的新建工具，弹出“新建”对话框，在“类型”栏选择“组件”，在“子类型”栏选择“设计”，在“名称”处接受默认名称，取消对“使用缺省模板”复选框的勾选，单击按钮。

在出现“新文件选项”对话框中选择作为模板，单击按钮，即进入装配环境，此时工作区显示坐标系及基准平面。

装配零件单击工具栏中的装配工具，在弹出的“打开”对话框中选择结果.，单击按钮。

在“元件放置”操控板的对话栏中单击“约束”列表，在列表中选择“缺省”项，单击确认按钮，完成主体零件的放置，如图所示。

图主题零件的放置单击工具栏中的装配工具，在弹出的“打开”对话框中选择结果.，单击按钮。

在“元件放置”操控板的对话栏中单击“预定义集”列表，在列表中选择“销钉”选项，设置如图所示的约束。

图销钉约束单击确认按钮，完成凸轮的放置，如图所示。

图凸轮的放置单击工具栏中的装配工具，在弹出的“打开”对话框中选择结果.，单击按钮。

在“元件放置”操控板的对话栏中单击“预定义集”列表，在列表中选择“销钉”选项，设置如图所示的约束。

图销钉约束单击确认按钮，完成摆杆的放置，如图所示。

图摆杆的放置单击工具栏中的装配工具，在弹出的“打开”对话框中选择结果.，单击按钮。

在“元件放置”操控板的对话栏中单击“预定义集”列表，在列表中选择“销钉”选项，设置如图所示的约束。

单击确认按钮，完成连杆的放置，如图所示。

图销钉约束图连杆的放置单击工具栏中的装配工具，在弹出的“打开”对话框中选择结果.，单击按钮。

在“元件放置”操控板的对话栏中单击“预定义集”列表，在列表中选择“销钉”选项，设置如图所示的约束。

图销钉约束在“元件放置”操控板中单击“放置”上滑面板，单击该上滑面板中的“新设置”，然后在对话栏中单击“预定义集”列表，在列表中选择“滑动杆”选项，设置如图所示的约束。

单击确认按钮，完成滑块的放置，如图所示。

图滑动杆约束图滑块的放置.本章小结本章首先就软件进行了简单的介绍，然后又对沟槽凸轮机构进行了简单的分析，最后进行机构部零件的实体建模和装配。

凸轮机构的运动仿真.计算机仿真概述计算机仿真的基本概念及特点计算机仿真是指对于个待研究的系统模型建立其仿真模型进而在子计算机上对该仿真模型进行模拟实验仿真实验研究的过程。

所以计算机仿真是