AutoCAD中设计凸轮轮廓曲线.pdf

中国科技信息2007年第3期 CHINA SCIENCE MD TECI-仅儿OGY INATION Feb. 2007 AutoCAD中设计凸轮轮廓曲线 董丽琴李付有河北软件职业技术学院 本文介绍一种借用EXCEL应用程序来计算并保 存数据， 并与CAD精确绘图巧妙地结合， 设 计凸轮轮廓曲线的方法， 该方法也可用于其 它二维或三维曲线的绘制中。 凸轮；轮廓曲线；AutoCAD; 图杆法 1 . 问题的提出 本文以设计二维 凸轮轮廓曲线为 例，介绍 一种一般操作者就能方便做 到的， 借用EXCEL应用程序来计算并 保存数据，并与AutoCAD精确绘图 巧妙地结合，绘制二维或三维非规则 曲线的方法 ， 以供大家参考。 2. 概述 在凸轮机构中， 最常用的就是平 面凸轮机构， 要设计平面凸轮的轮廓曲 线。 设计方法通常有图解法和解析法两 种。 作图法简便易行、直观， 作图误差 较大， 精度较低， 适用千对从动件运动 规律要求不高的一般精度低速凸轮设 计；对千精度要求高的高速凸轮、靠模 凸轮等， 必须用解析法列出凸轮的轮廓 曲线方程， 用计算机辅助设计精确地设 计凸轮机构。 我们沿用原有的图解法思 路， 使用CAD作为工具，两者的联合 运用，能产生意想不到的更简单、直接、 方 便的处理方 法。 在这种 基干 Auto CAD的图解法基础上， 利用 AutoCAD与其它文档交换信息和数据 的功能， 对千一些计算量较大输入点较3、 解题思路 多的图形，与EXCEL应用程序相结合， 使作图更加简便快捷。 如设计下面的偏置滚子从动件盘形 凸轮轮廓曲线， 已知偏距elOmm, 基 圆半径r040mm, 行程h25mm, 滚 子半径rTlOmm。 凸轮以角速度叭桢 时针转动，从动件的运动规律为 运动阶段1,, 推程Pl80 、 凸 轮转角QJ 0 为0-180, 运动形式 等加速 等减速运动，运动方程方 程 s02h/中2qi 22*25 /1802 qi 0 ,巾 .;;;; 90或s叶厂2h中－中） 2/ 中225 2*25*180中） 2/1802 90 巾,180 运动阶段2 远休止中S30 、 凸轮转角中 0 为180-210, 运动形 式 静 止 不 动，运动方程方程 sh25 180.;;;; 中.;;;; 210 运动阶段3 回程中90 、凸 轮转角中 0 为210-300, 运动形 式等加速 － 等减速运动， 运动方程 方程s h--2h/ P2/ 中 ＇ 225--2*25/ l 802/中 2102 180 巾, 210或s2h心 － 中2/ 中2,2*25*90--中 2102/ 902 180,巾.;;;;210 运动阶段4, 远休止中S60 、 凸轮转角中 0 为300-360, 运动形 式静止不动， 运动方程方程sO 300 .;;;; 巾,360 128 要使基千CAD技术的图解法充分 发挥软件精确、高效绘图的作用， 就 要首先改进原来的作图方法。 图解法 和解析法其本质完全相同，只是求解 手段、求解过程不同， 这里我们不用 作图法确定曲线上点的方法，而是直 接利用解析法里凸轮轮廓曲线的极坐标 方程， 求出凸轮轮廓曲线上若干个点 （越多曲线越准确）的极坐标值p e, 再用spline绘制样条曲线）命 令，输入各点坐标值， 作出凸轮的轮 廓曲线。 如果是滚子从动件， 得到理 论轮廓线后 ，直接用offset 偏移）命 令， 输入滚子半径即可得到凸轮的实 际轮廓曲线。 这里有两个问题需要解决。 首先 是计算， 为了得到更为准确的曲线， 取点要尽量多，求这些点的极坐标值 是一个很大的计算晕， 如何计算， 计 算后数据保存在哪里其次处绘制曲线 时点的坐标的输入， 如果 个个输入 要输二十多次， 非常费时而且很容易 出错。 4高解决办法 4. 1数据的计算 EXCEL是我们大家比较熟悉的应 用程序， 可以执行计算、 分析信息并 管理表格等， 我们就用它来进行计算 和保存数据。 桉从动件的运动规律所给数据， 由于 凸轮轮廓 曲线要对麻推 程运 动角 4 ． 3数据的输人 ，理论轮廓曲线的 中 、远休止角 中 S 、回程运 动角 形成 中’ 、近休止角 p ’ S 四个部分。根据 选出凸轮轮廓曲线上的点的极坐标 运动规律，推程运动角 ① 和回程运动 值，即图中H 列数据，将其复制到剪 角 中’ 对应的是不规则的』维曲线，远 贴板 ，可用E xc e l 中的复制按钮或 休止角 0 s 和近休l 卜 角 中’s 对应的 者直接按下C t r l } C键来完成此工作。 是正圆弧，我f 『 J 都用 S P L I NE 命令绘制。 打开 A U t O C A D，在命令行处键人 为使曲线尽量准确，各段都要均分为若 S P l i 13 e 绘制样 条曲线 命令 ，出现提 干份。推程运动角 中 和回程运动角 示” 输入第一点或【 对象 O ] 『1 ，在此 中’ 因为对应角都较l_人各分成 8分共 位置处点击鼠标右键 ，从弹出的菜单 1 6 个点；远休止角 中s 较小共分成2 中选择 “ 粘贴”菜单项，这样任E x c e l 份，近休止角 中’ S 分成 4 份共6 个点， 中的极坐标值就传送到 了AU t O CAD 合计共取2 2个点。 中，并 自动连接成曲线 ，单击鼠标右 先把这些数据输入 EXCE L表格 ， 键或按下 E n t e r键，取消继续 画线状 按从动件的运动规律所给数据计算各点 态，你需要的曲线就立刻出现在你面 对应于基圃的位移值 s 、运动过程中通 前，既简捷义不会出错，比一次次输 过各分点的导路方向 与基圆半径的夹角 人点的坐标值不知要快上 了多少倍 。 0及起 始位置点 B 0对应的夹角 p 0， 4 ． 4实际轮廓曲线的形成 凸轮轮廓曲线上 各点对应极半径 p 和夹 如果是尖顶从 动件 ，上面的 曲线 角 0 等，最后才能合成各点的极坐标 即为所求凸轮的轮廓曲线。 值。这个过程计算量比较大，但无论 对于滚子从动件，我们得到理论轮 采用何种方法设计 ，初始数据的取得 廓线后， 直接用o f f s e t 偏移 命令，出现 都要经过计算 ，计算过程中所用公式l提示“ 指定偏移距离或【 通过 T 1 ” ，输入滚子半径 r T- ． 1 0 mm，选 篇幅有 限 ，这里 不 多作 说 明。 择轮廓曲线作为偏移对象 ，指定内侧为 4 ． 2 极坐标的合成 偏移方向，即可得到 凸轮的实际轮廓 曲 经过计算得到极半径 p 和夹角 0 的 线。 值后，要合并成极坐标 p 0 的形式。4 ． 5 共它需要解决的问题 使用连接运算符即 “ 与”号 ＆ 连接 F 列 如果需要表示曲线及基圆上各分点 和G列两个数字串，两数字串中间还要 等 ，可以 依 照上 述 方法 推 广 ，在 用表示角度的符号 “ ”连接，操作方 Ex c EL表格中得出各分点的极坐标， 法如下 在 CAD巾设置点样式用绘制点的命令 在 I I 2 单元格 内输入公式 “ 一A2 ＆ 一次输入各点坐标值 即可 。 凸轮的基 “ ”B2 ” ，并按下Ent e l- 键，H 2 圆、偏距圆等，用相应命令绘制 ，非 中就出现 r一对极坐标值，再用鼠标 常简单 ，不必多说 。 拖动的方法将 H 2的公式进行复制 ，就 该方法还可推广到绘制其它 维或 可以得到一组极坐标值 这就是我们 二维曲线。 如渐开线、阿基米德螺旋线、 需要的凸轮轮廓曲线上各点的极坐标， i摆线等二维曲线。三维曲线如绘制三维 将数据 保 存备用 。 螺 旋 线 也 属 此 类 问 题 ， 可 以 先 在 如 果 引 号 中 间括 起 的 是“， ” E XC E L表格中得到螺旋线的柱面坐标 号，就可以得剑直角坐标的形式，在 值，这用上面的方法也不难得到，然后 以直角坐标绘制曲线时可用。以此类 再用s p l i n e 命令将在E XC E 1 表格中得 推开去 ，这样合并或连接 ，可 得到任 到的各分点坐标值粘贴过来就可完成三 何你需要的数据。 维螺旋线的绘制，如果需要多圈，再复 l 2 9 制 或阵列 即 可 。 上述方法方便快捷 ，简单易行，不 需任何编程，对丁不太熟恶CA D一次 开发的用户是一种快速绘制 维或三维 曲线的好办法 。 [ 1 ]陈立德． 机械设计基础 第2 版 ． 北 京 高等教育出版社[ M ] 、 2 0 0 4 ． 7 6 2 7 2 [ 2 】张帆等． A u o C A D 辅助设计专家． 北 京 清华大学出版社[ M ] ． 2 0 0 5 ． 2 5 6 6 5 6 9 】王有 良， 唐跃刚． A u t o C A D 开发与应 用[ J ] ． 山东大学学报， 2 0 0 5 ， 4 罐 嘲上接 第 1 2 7页 简化开发流程 。 单 ． 点登录 平台通过提 供 统一 的认 证 平台 ，实现 单点 登录 。 因此 ，应 用系统并不需要开发用 广 l 认 证 程 序 。 虽然 S S O实现模式千奇百怪 ，但万 变不离其宗 we b应用不处理 Us e r 的 登录，否则就是多点登陆了，所有的登 录都在 S S O认证中心进行。S S O认证中 心通过一些方法来告诉 We b应 } } J 当前 访问用户的真实身份。S S O认证中心和 ．所有的 w e b应用建上 ． 一种信任关系， S S O认证中心对用 身份正确性的判断 会通过某种方法告之 We b应用 ，而且 判断结果必须被 We b应用信任。 ⋯ ， 程序 员，开源大本营． 2 0 0 6 年增 刊 。s s o [ 2 】 ， 应用整合 中S S 0的技术实现． w w w C C W． 6 0 m． e li [ 5 ] ， 单点登录 S S 0 技术． b l o g ． c s d n ， n e t [ 4 】 ， S S 0 实现技术． w w w ． 3 6 0 d o c ． c o rn 维普资讯