第３２卷２０１３年第１期 ３月 成都大学学报（自然科学版） Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈｅｎｇｄｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ） Ｖｏ１．３２ Ｎｏ．１ Ｍａｒ．２０ｌ３ 文章编号：１００４—５４２２（２０１３）０ｌ一００６８—０３ 滚子从动件盘形凸轮的三维快速精确设计 李晓晓 ，董万福 ，吴昊荣 （１．西华大学机械工程与自动化学院，四川成都６１００３９；２．成都大学工业制造学院，四川成都摘６１０１０６） 要：凸轮机构设计主要包括凸轮轮廓曲线和从动件运动规律的设计．在确定从动件的运动规律后，根据从 动件的运动规律来确定凸轮的轮廓曲线，利用Ｍａｔｌａｂ编程语言，可以精确作出任意凸轮轮廓曲线和各种从动件 的运动规律曲线，同时还可以将设计出来的精密轮廓曲线导入三维软件Ｐｒｏ／ｅｎｇｉｎｅｅｒ中进行三维建模，达到快 速精确设计凸轮的目的． 关键词：凸轮机构；Ｍａｔｌａｂ；轮廓曲线；Ｐｒｏ／ｅｎｇｉｎｅｅｒ；快速精确 中图分类号：３＂Ｉ－１１２２ 文献标志码：Ａ Ｏ 引 言 凸轮机构的最大优点在于，只要恰当地设计出 本研究拟设计一个偏置直动滚子从动件偏置盘 形凸轮机构：基圆半径为ｒ０，偏距为ｅ，滚子半径为 ｒｒ＇升程为ｈ，其结构运动简图如图ｌ所示． 凸轮的轮廓曲线，就可以使凸轮推杆实现各种预期 的运动规律，而且响应快速，机构简单紧凑．在以往 的盘形凸轮机构设计研究中，从动件只有沿着固定 导路的移动和绕固定铰链点的摆动２种简单方 式 】Ｊ．要使从动件实现复杂的运动规律，图解法很难 实现精度要求．基于此，本研究应用解析法，利用 Ｍａｔｌａｂ灵活的编程语言和强大的计算功能，可以十 分方便地绘制出凸轮轮廓曲线和从动件运动规律曲 线，同时还可以将生成的点文件导人Ｐｒｏ／ｅｎｇｉｎｅｅｒ中 ３维建模，从而实现凸轮机构的快速精确设计． １应用解析法建立凸轮机构模型 凸轮推杆的运动规律决定了凸轮的轮廓曲线． 故在设计凸轮轮廓曲线时，应先根据工作要求来选 定凸轮推杆的运动规律．凸轮推杆运动由推程、远 休、回程和近休４个阶段组成：在推程运动阶段，当 凸轮转过推程运动角 时，推杆按设计要求的运动 ）ｓｉｎ８＋ｅｃｏｓ艿【 ３ Ｙ （ｓ０＋ ｓ）ｃｏｓ３ 一 ｅｓｉｎ＝一㈩ 规律上升ｈ（ 为行程）；在远休阶段，凸轮继续转过 角ｊ５ 时，推杆静止不动；凸轮再继续转过角｛＆ 时， ＝、／ｒ０一／２ ｅ２ ． 推杆按设计要求的运动规律下降ｈ，这一阶段称为 回程（推程和回程的运动规律可以任意）；最后凸轮 转过一圈中剩下的角度 ，此阶段为近休阶段．在 这４个阶段中，满足推杆运动要求的凸轮形状即为 所需要的凸轮轮廓． 收稿日期：２０１２—１２—１１． 作者简介：李晓晓（１９８７一），男，硕士研究生，从事机械自动化仿真技术研究 ｆ【 ＋ ｄ ｙ ／ｄ８ ２ ・７Ｏ・ 成都大学学报（自然科学版） 第３２卷 ４结 语 在解析法的基础上，利用Ｍａｔｌａｂ的强大运算能 ［２］郭仁生．基于Ｍａｆｌａｂ的凸轮机构设计［Ｊ］．顺德职业技术 学院学报，２００５，３（１）：２０—２２． ［３］石全伟，张迎春，王金铃．基于Ｍａｔｌａｂ的凸轮轮廓曲线的 分析与研究［Ｊ］．现代机械，２００６，３３（３）：７５—７６． ［４］李霞，刘本学，张三川．基于Ｍａｔｌａｂ软件的凸轮轮廓曲线 力，灵活的编程功能和简便的人机交互界面，可以将 任意的凸轮轮廓曲线和凸轮运动规律曲线清晰、准 确地表达出来．同时，还可以将轮廓曲线导人Ｐｒｏ／ ｅｎ￣ｎｅｅｒ三维软件中实体建模．该过程不仅具备传统 图解法和解析法二者的优点，精确直观，而且还可以 实现凸轮机构的ＣＡＤ综合应用． 设计及从动件运动学仿真［Ｊ］．中原工学院学报，２０１２，２３ （１）：４１—４３，７８． ［５］谢良喜，赵刚，祝述梅．基于Ｍａｔｌａｂ的平面凸轮轮廓的可 视化设计系统［Ｊ］．湖北工学院学报，２００４，１９（３）：６０—６１． ［６］李军．基于Ｍａｔｌａｂ的平面盘形凸轮机构参数化设计［Ｊ］． 煤炭技术，２０１１，３０（３）：２２—２４． ［７］李龙刚．基于Ｍａｔｌａｂ和Ｐｒｏ，Ｅ的弧面分度凸轮三维实体建 参考文献： ［１］郭飞，杨绿云．凸轮机构轮廓曲线在Ｍａｔｌａｂ中的实现［Ｊ］． 煤矿机械，２０１０，３１（７）：２２１—２２２． 模［Ｊ］．机械传动，２０１０，３４（９）：３３—３６． ［８］陈韵．基于Ｍａｔｌａｂ和Ｐｒｏ／Ｅ的凸轮轮廓曲线精确设计［Ｊ］． 装备制造技术，２ｏ１１，３９（４）：７７—７８． Ｑｕｉｃｋ ａｎｄ Ａｃｃｕｒａｔｅ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｎ Ｒｏｌｌｅｒ Ｆｏｌｌｏｗｅｒ Ｄｉｓｃ Ｃａｍ １２ Ｘｉａｏｘｉａｏ ，ＤＯＮＧ ，聊Ｈａｏｒｏｎｇ （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｘｉｈｕａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００３９，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ，Ｃｈｅｎｇｄｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１０１０６，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｃａｉｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｍａｉｎｌｙ ｉｎｖｏｌｖｅｓ ｔｈｅ ｃａｉｎ ｃｏｎｔｏｕｒ ｃｕｒｖｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｍｏｔｉｏｎ １ａｗ ｏｆ ｆｏｌ— ｌｏｗｅｒ．Ｗｅ ｄｅｓｉｎ ｔｇｈｅ ｃａｍ ｃｏｎｔｏｕｒ ｃｕｒｖｅ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｍｏｔｉｏｎ ｌａｗ ｏｆ ｆｏｌｌｏｗｅｒ．Ｕｓｉｎｇ Ｍａｄａｂ ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ ｌａｎｇｕａｇｅ，ｗｅ ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ ｍａｋｅ ａｒｂｉｔｒａｒｙ ｃ＆ｒｎ ｃｏｎｔｏｕｒ ｃｕｒｖｅ ａｎｄ ａｌｌ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｃｕｒｖｅｓ ａｂｏｕｔ ｔｈｅ ｍｏｔｉｏｎ ｌａｗ ｏｆ ｆｏｌｌｏｗｅｒ．Ｔｈｅ ｄｅｓｉｎｅｄ ｃａｉｇｎ ｃｏｎｔｏｕｒ ＣＨＩＶｅ ｉｓ ｉｍｐｏｒｔｅｄ ｉｎｔｏ ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｐｏｐｕｌａｒ ３Ｄ ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｐｒｏ／ｅｎｇｉｎｅｅｒ． ｈｅ ｔＴｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｍｏｄｅｌ ｉｓ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｔｏ ａ￣ｈｉｅｖｅ ｆａｓｔ ａｎｄ ａｃｃｕｒａｔｅ ｄｅｓｉｎ ｏｆ ｇｔｈｅ ｃａｍ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃａｍ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ；Ｍａｔｌａｂ；ｃｏｎｔｏｕｒ ｃｕｒｖｅ；Ｐｒｏ／ｅｎｇｉｎｅｅｒ；ｑｕｉｃｋ ａｎｄ ａｃｃｕｒａｔｅ （上接第６７页） Ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｔｅｘｔｕｒｉｎｇ ｆｏｒ Ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ Ｔｒｉｂｏｌｏｇｉｃａｌ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ＺＨＡＮＧ Ｙｕｚｈｏｕ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｊｉｍｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｙ，Ｘｉａｔｍｅｎ ３６１０２１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｔｅｘｔｕｒｉｎｇ ｔｃｈｎｏｌｅｏｇｙ ｈａｓ ａｒｏｕｓｅｄ ｇｒｅａｔ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ ｏｆ ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｒｓ．Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｅｓｒｅａｒｃｈ ａｎｄ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｐｒａｃｔｉｃｅ＇ｈａｖｅ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｓｕｒｆａｃｅ ｔｅｘｔｕｒｉｎｇ ａｙ ｓｉｍｎｉｇｉｆｃａｎｔｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｔｒｉｂｏ— ｌｏｇｉｃａｌ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｃｏｎｔａｃｔ ｓｕｒｆａｃｅｓ．Ｔｈｅ ｒｅｃｅｎｔ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｓｕｒｆａｃｅ ｔｅｘｔｕｒｉｎｇ ｆｏｒ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｔｒｉｂｏｌｏｇｉｃａｌ ｅｒｐｆｏｒｍａｎｃｅ ｉｓ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ａｎｔｉ—ｆｉｒｃｔｉｏｎ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｎ ｓｕｒｆａｃｅ ｔｅｘｔｕｒｉｎｇ．Ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ ｔｒｅｎｄｓ ｏｆ ｓｕｒｆａｃｅ ｔｅｘｔｕｒｉｇ ａｒｅ ａｎｌｓｏ ｐｒｏｓｐｅｃｔｅｄ ａｎｄ ｆｏｒｅｃａｓｔｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｕｒｆａｃｅ ｔｅｘｔｕｒｉｎｇ；ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃ ａｃｔｉｏｎ；ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ；ｒｅｖｉｅｗ