基于Matlab和ProE的凸轮轮廓曲线设计及从动件运动学仿真.pdf

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1、基于Matlab和Pro／E的凸轮轮廓曲线设计及从动件运动学仿真肖帮东黄浩徐中(华中科技大学机械科学与工程学院，湖北武汉430074)摘要：以实际工程项目中的直动滚子从动件盘形凸轮机构为例，根据设计要求建立凸轮轮廓曲线的数学模型。利用Matlab进行凸轮轮廓曲线的精确辅助设计以及从动件的运动仿真，将生成的凸轮轮廓线上点坐标导入Pro／E中，实现复杂凸轮的三维建模设计，为凸轮轮廓设计提供了一种简便精确的方法。关键词：凸轮轮廓线；Matlab：辅助设计；Pro／E中图分类号：TP391文献标识码：ADesignofcamprofilecurveandkinematicssim

2、ulationbasedonMatlabandPro／EXIAOBangdong，HUANGHao，XUZhong(CollegeofMechanicalScienceandEngineering，HuazhongUniversityofScienceandTechnology，Wuhan430074，CHN)Abstract：Takingthestraightmovingrollerfollowerdiskshapedcammechanisminapracticalprojectasanexam—ple，accordingtothedesignrequirement，w

3、eestablishedthemathematicalmodelofcamcontourcurveandutilizedMatlabtorealizecainprofilecurveofpreciseaideddesignandfollowermotionsimulation，camcontourpointcoordinatesgeneratedwereimpoaedtoPro／E，Eventually，werealizedthedesignofcomplicatedthree——dimensionalmodelingofthecam．Theprocessprovides

4、asimpleandaccuratemeth—odforthedesignofthecamprofile．Keywords：camprofile；Matlab；aideddesign；Pro／E凸轮机构是自动机械或自动控制装置中广泛应用轮机构的解析法设计，并对从动件的运动规律(位移、的机构之一，是由凸轮、从动件推杆和机架组成的高副速度、加速度和轮廓线)进行仿真绘制，以达到凸轮轮机构，与其他传动机构相比，凸轮机构具有结构紧凑、廓线的精确设计。Pro／E具有强大的曲线建模功传动精度高、动力特性好、运动平稳等优点J。凸轮能_4J，若将二者相结合，利用Matlab生成的凸轮轮机构

5、的设计，关键是获得精确的凸轮轮廓曲线来满足廓线上点的坐标，将其导人Pro／E中，即可容易地实现从动件各种预期的运动规律，以实现机械的自动化，而复杂凸轮的三维实体设计。凸轮曲线特性优良与否直接影响到凸轮机构的效率、精度以及寿命。1凸轮机构运动的几何关系凸轮轮廓曲线的设计一般可分为图解法和解析在进行凸轮机构设计时，首先要根据机构的工作法，其中图解法只适用于从动件运动规律较简单，对凸要求、实际工况以及使用场合选定凸轮机构的类型，确轮轮廓曲线精度要求不高的场合。解析法则可针对复定凸轮机构从动件的运动规律，在合理计算完凸轮的杂的从动件运动规律建立相应的方程，精确地计算出基圆半径等基

6、本尺寸参数后，即可进行凸轮轮廓曲线轮廓线上各点的坐标，然后把凸轮的轮廓曲线精确地绘制出来。Matlab是一种科学计算软件，通过其强大的设计。为了采用数字化方法实现凸轮轮廓曲线的精的矩阵处理和绘图功能J，利用Matlab编程可进行凸确设计，需要进行凸轮运动几何关系模型的建立。国家自然科学基金项目面上项目(51175207)·48·；’ZUIO年昂朋1．1凸轮轮廓曲线的解析法设计Y)，根据反转法，将绕原点O沿凸轮转动的反方向用解析法设计凸轮的轮廓曲线，其基本方法就是转过角，从动件滚子中心B所在位置就是凸轮理论根据从动件的运动规律和已知的机构参数，推演出凸廓线上的一点。根据绕坐

7、标原点转动的构件上点运动轮轮廓线的方程式，并精确地计算出凸轮轮廓线上各前后的坐标关系，可得凸轮的轮廓坐标为点的坐标值_6]。但无论是采用图解法还是解析法，设计凸轮轮廓曲线方法的基本原理都是反转法，即给整]个凸轮机构加上一个与凸轮转动角速度大小相等、方向相反的角速度一，不影响各构件之间的相对运式中：旋转矩阵[，点蹦坐标动，根据相对运动原理，此时凸轮将固定不动，从动件一方面随其导路以一绕轴转动，另一方面又相对其(，，y)可由图示得出为[，]=[。e+]，其中s。=导路按预定的运动规律移动，从动件在这种复合运动：，r。为凸轮基圆半径