運(yùn)用AutoCAD設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線

2009-12-07 齊真武漢職業(yè)技術(shù)學(xué)院

　　凸輪機(jī)構(gòu)是機(jī)械傳動(dòng)中的一種常用機(jī)構(gòu)，廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化和半自動(dòng)化機(jī)械中。根據(jù)使用要求確定凸輪機(jī)構(gòu)的類型、基本參數(shù)和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律后，即可進(jìn)行凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)方法有圖解法和解析法。解析法精度較高，但計(jì)算繁瑣；圖解法雖然直觀、方便，但手工作圖誤差較大，一般用于低速和不重要的場(chǎng)合。所幸的是，計(jì)算機(jī)的普及為我們精確地繪制凸輪輪廓曲線提供了便捷的工具。運(yùn)用AutoCAD軟件，我們可以精確地繪制出凸輪輪廓曲線。

1、圖解法設(shè)計(jì)原理

　　圖解法利用反轉(zhuǎn)法原理：設(shè)想給整個(gè)機(jī)構(gòu)上一個(gè)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，則凸輪處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，而從動(dòng)件一方面隨機(jī)架以角速度（-ω）繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，另一方面按給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律在機(jī)架導(dǎo)路中作往復(fù)運(yùn)動(dòng)或擺動(dòng)。其結(jié)果是凸輪機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系并不改變。對(duì)于尖頂從動(dòng)件，由于它的尖端始終與凸輪輪廓相接觸，所以反轉(zhuǎn)過程中從動(dòng)件尖端的運(yùn)動(dòng)軌跡就是凸輪輪廓。因此，凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)，就是將凸輪視作固定的，作出從動(dòng)件在反轉(zhuǎn)過程中尖頂?shù)母魑恢茫瑢⒏鼽c(diǎn)連成光滑曲線，即得凸輪輪廓曲線。圖1 即為反轉(zhuǎn)法原理。

反轉(zhuǎn)法原理

圖1 反轉(zhuǎn)法原理

2、用AutoCAD設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線

　　現(xiàn)舉例說明設(shè)計(jì)方法。設(shè)計(jì)命題如下：一偏置滾子直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)，已知從動(dòng)件的升程，凸輪基圓半徑rb=60mm，偏距（右偏）e=10mm，滾子半徑rT=15mm。凸輪按逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)規(guī)律見表1：

表1 滾子從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律

滾子從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律

　　說明：表中的φ和S 分別表示凸輪的轉(zhuǎn)角和從動(dòng)件的位移。

2.1、繪制位移線圖

　　(1)進(jìn)入AutoCAD2009繪圖界面，進(jìn)行基本的環(huán)境設(shè)置。包括設(shè)置圖形界限、設(shè)置點(diǎn)樣式、設(shè)置文字樣式、創(chuàng)建圖層等。其中至少要?jiǎng)?chuàng)建粗實(shí)線、細(xì)實(shí)線和中心線三個(gè)圖層。

　　(2)繪制坐標(biāo)軸。取長度比例μs=1∶1 在S軸上量取h=30mm；取角度比例μδ=3°/mm 在φ軸上分別量取φ0=90°、φs=60°、φ0＇=180°、φs＇=30°。

　　(3)將φ0=90°、φ0＇=180°等分。調(diào)用定數(shù)等分命令。本文將φ0 等分成4 等分、φ0＇等分成偶數(shù)等分（此處為8 等分）則得等分點(diǎn)1、2…13。

　　(4)繪制升程的位移線圖。打開“正交”，調(diào)用直線命令，捕捉4 點(diǎn)，光標(biāo)向上移動(dòng)，輸入30，即可畫出44＇，捕捉O 點(diǎn)和4＇點(diǎn)畫直線，O4＇線即為繪制升程的位移曲線。然后用復(fù)制命令，以4 點(diǎn)為基點(diǎn)，將44＇復(fù)制到3、2、1 點(diǎn)與O4＇分別交與1＇、2＇、3＇，用修剪命令修剪O4＇以上的線。

　　(5)繪制回程的位移線圖。用復(fù)制命令，以4點(diǎn)為基點(diǎn)，將44＇復(fù)制到5、6…13 點(diǎn)；用定數(shù)等分命令將95＂等分成8 等分（注意應(yīng)與角φ0＇的等分?jǐn)?shù)相同），得各等分點(diǎn)如前半回程的5＂、6＂…8＂、9＇點(diǎn)；用直線命令作5＇6＂、5＇7＂5＇9＇線分別與過6、7、…9 點(diǎn)所作的φ 軸的垂線交于的6＇、7＇、…9＇點(diǎn)；同理可得后半回程的10＇、11＇、…13 點(diǎn)，最后用樣條曲線命令將5＇、6＇、…13 點(diǎn)連成光滑曲線即為回程的位移線圖。如圖2 所示。

位移線圖