摆动从动件盘形凸轮轮廓曲线的精确绘制

鲁春发

(十堰职业技术学院图文信息中心,湖北十堰442000)

摆动从动件盘形凸轮轮廓曲线的精确绘制

鲁春发

(十堰职业技术学院图文信息中心,湖北十堰442000)

通过对摆动从动件凸轮轮廓曲线的几何分析,运用办公软件Excel准确计算出轮廓曲线上各点的坐标后用Word或CAD精确地绘制出摆动从动件凸轮机构中凸轮的轮廓曲线。

Excel;摆动从动件;凸轮;轮廓曲线

0 引言

我们在设计凸轮机构时,通常采用图解法或解析法进行凸轮轮廓曲线的设计,图解法作图误差较大、精度低,特别是摆动从动件,在把位移曲线中的线性位移量换算成角位移量时误差更是较大,不适用于高速、精密凸轮机构的设计,而传统的解析法又比较繁琐,不利于普遍应用。现在,计算机的普及为我们精确地绘制盘形凸轮机构凸轮的轮廓曲线提供了方便快捷工具。我们可采用电脑中常用的办公软件Excel和Word或CAD准确地绘制出摆动从动件盘形凸轮的轮廓曲线。

1 尖顶摆动从动件盘形凸轮轮廓曲线上点的坐标

图1是摆动从动件盘形凸轮机构凸轮轮廓曲线的设计过程,当凸轮逆时针转过δ1时,根据反转法的原理[1]从动件从A0B0摆动到A1B1,此时从动件顺时针摆动的角度为ψ1(即 ∠OA1B1=ψ0+ψ1),我们用极坐标方程表示B点的运动轨迹

图1 摆动从动杆凸轮机构

则:δi=δ

式中δ的范围从0°～360°,ψi按从动件的运动规律变化。

2 用 Excel计算出尖顶摆动从动件盘形凸轮轮廓曲线上B点的极坐标

打开Excel工作表,将A列置为凸轮转动的角度δi,每隔1°输一个值(此值可任意设置,设置得愈小,算出的坐标值愈多,则描绘出的凸轮轮廓曲线愈精确,当然花的时间也相应多些),用 Excel中自动填充的功能输入δi=0°～360°;将B列置为ψi,按从动件运动规律中的位移公式运用Excel中自动填充功能和自动计算功能算出δ=0°～360°时对应的ψi值;用同样的方法将C列置为ψ0+ψi;将D列置为常数AB,E列置为常数AO;将F列置为极半径ri,将公式(1)输入到F2单元格中就可用Excel中自动填充的功能自动计算出一系列对应的ri值。

例如有一尖顶摆动从动件凸轮机构。已知摆杆的运动规律为:当凸轮逆时针转过180°时。摆杆以等速运动规律向上摆过30°,凸轮继续转过120°时,摆杆按余弦加速度运动规律回到原位,凸轮再继续转过60°时,摆杆停止不动。摆杆的长度AB为35 mm,凸轮回转中心与从动件摆动轴心之间的距离AO为50mm,摆杆的初始角ψ0为30°,试绘制凸轮机构的轮廓曲线。

图2 Excel自动计算示意图

按上述方法输入δi、ψi、ψ0+ψi、AB和AO,计算出凸轮轮廓曲线上B点的极坐标如图2所示。

3 用Word精确绘制摆动从动件盘形凸轮机构凸轮的轮廓曲线

用Excel中插入图表的功能插入以F列为数据源的雷达图,清除不必要的线后选中该图点击“复制”,然后在Word中“粘贴”此图,即准确地得到了凸轮的轮廓曲线如图3所示。

图3 凸轮轮廓曲线

4 用CAD精确绘制摆动从动件盘形凸轮机构凸轮的轮廓曲线

打开AutoCAD应用程序,输人“样条曲线”命令,将命令行中平面坐标状态切换到极坐标状态后,手工输人 Excel工作表算出的值δi和ri,输完后即准确地得到了凸轮的轮廓曲线(结果与图3相同)

如果是滚子从动件盘形凸轮,则先按上述方法绘制出尖顶从动件盘形凸轮轮廓曲线后,利用AutoCAD软件中的偏移工具进行绘制,方法是:

(1)输人“偏移”命令;

(2)给出偏移的距离(即滚子的半径);

(3)选择要偏移的实体(即尖顶从动件盘形凸轮轮廓曲线);

(4)指定偏移的方位(用鼠标点击尖顶从动件盘形凸轮轮廓曲线的内侧即可)。此时CAD就自动绘出了滚子从动件盘形凸轮的轮廓曲线。

5 小结

目前CAD中还没有画凸轮轮廓曲线的功能,采用CAD绘制机械图时还不能准确地画出凸轮轮廓曲线,用上述方法不仅可绘制出凸轮轮廓曲线,而且非常准确,特别是对滚子从动件,直接运用图中的“偏移”命令,快速准确,省去了手工绘图时必须画圆的包络线的麻烦。另外用Word绘制简单的机械图时直接使用Excel中插入图表的功能得到所需要的图形,快捷准确,对经常从事机械设计者非常适用。

[1]邓昭铭.机械设计基础 [M].北京:高等教育出版社, 2000:48.

Accurate Drawing of Profile Curve of Oscillating Follower Disk Cam

LU Chun-fa
(Library of Shiyan Technical Institute,Shiyan 442000,China)

Through the geometric analysis of profile curve of oscillating follower cam,and after accurately calculating coordinates of each point on the profile curve by the office software Excel,the cam profile curve of oscillating follower cam mechanism can be accurately drawn by the software Word or CAD.

Excel;oscillating follower;cam;profile curve

TH122

A

1008-4738(2011)01-0105-02

2011-01-08

鲁春发(1964-),男,十堰职业技术学院图文信息中心党总支书记,副教授。