运用AutoCAD设计凸轮轮廓曲线

2009-12-07 齐真武汉职业技术学院

　　凸轮机构是机械传动中的一种常用机构，广泛应用于自动化和半自动化机械中。根据使用要求确定凸轮机构的类型、基本参数和从动件的运动规律后，即可进行凸轮轮廓曲线的设计。设计方法有图解法和解析法。解析法精度较高，但计算繁琐；图解法虽然直观、方便，但手工作图误差较大，一般用于低速和不重要的场合。所幸的是，计算机的普及为我们精确地绘制凸轮轮廓曲线提供了便捷的工具。运用AutoCAD软件，我们可以精确地绘制出凸轮轮廓曲线。

1、图解法设计原理

　　图解法利用反转法原理：设想给整个机构上一个反向转动，则凸轮处于相对静止状态，而从动件一方面随机架以角速度（-ω）绕O点转动，另一方面按给定的运动规律在机架导路中作往复运动或摆动。其结果是凸轮机构中各构件之间的相对运动关系并不改变。对于尖顶从动件，由于它的尖端始终与凸轮轮廓相接触，所以反转过程中从动件尖端的运动轨迹就是凸轮轮廓。因此，凸轮轮廓曲线的设计，就是将凸轮视作固定的，作出从动件在反转过程中尖顶的各位置，将各点连成光滑曲线，即得凸轮轮廓曲线。图1 即为反转法原理。

反转法原理

图1 反转法原理

2、用AutoCAD设计凸轮轮廓曲线

　　现举例说明设计方法。设计命题如下：一偏置滚子直动从动件盘形凸轮机构，已知从动件的升程，凸轮基圆半径rb=60mm，偏距（右偏）e=10mm，滚子半径rT=15mm。凸轮按逆时针方向转动，其运动规律见表1：

表1 滚子从动件的运动规律

滚子从动件的运动规律

　　说明：表中的φ和S 分别表示凸轮的转角和从动件的位移。

2.1、绘制位移线图

　　(1)进入AutoCAD2009绘图界面，进行基本的环境设置。包括设置图形界限、设置点样式、设置文字样式、创建图层等。其中至少要创建粗实线、细实线和中心线三个图层。

　　(2)绘制坐标轴。取长度比例μs=1∶1 在S轴上量取h=30mm；取角度比例μδ=3°/mm 在φ轴上分别量取φ0=90°、φs=60°、φ0＇=180°、φs＇=30°。

　　(3)将φ0=90°、φ0＇=180°等分。调用定数等分命令。本文将φ0 等分成4 等分、φ0＇等分成偶数等分（此处为8 等分）则得等分点1、2…13。

　　(4)绘制升程的位移线图。打开“正交”，调用直线命令，捕捉4 点，光标向上移动，输入30，即可画出44＇，捕捉O 点和4＇点画直线，O4＇线即为绘制升程的位移曲线。然后用复制命令，以4 点为基点，将44＇复制到3、2、1 点与O4＇分别交与1＇、2＇、3＇，用修剪命令修剪O4＇以上的线。

　　(5)绘制回程的位移线图。用复制命令，以4点为基点，将44＇复制到5、6…13 点；用定数等分命令将95＂等分成8 等分（注意应与角φ0＇的等分数相同），得各等分点如前半回程的5＂、6＂…8＂、9＇点；用直线命令作5＇6＂、5＇7＂5＇9＇线分别与过6、7、…9 点所作的φ 轴的垂线交于的6＇、7＇、…9＇点；同理可得后半回程的10＇、11＇、…13 点，最后用样条曲线命令将5＇、6＇、…13 点连成光滑曲线即为回程的位移线图。如图2 所示。

位移线图