基于MATLAB和Solidworks的弧面凸轮设计及3D建模.pdf

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1、精密制造与自动化2014年第2期基于MAⅡAB和Solidworks的弧面凸3D建模袁伟(陕西工业职业技术学院陕西咸阳712000)摘要弧面凸轮机械手在工业自动化领域中应用非常广泛，但在其设计与建模过程中，由于其工作轮廓曲面的特殊性，无法按照常规曲面的机械制图方法进行设计。此次设计基于MATLAB和Solidworks软件的结合，通过实例提出了一种新的设计与建模方法，并验证了该方法的正确性和可行性，可供机械设计人员参考和使用。关键词弧面凸轮实体设计3D建模随着科技的飞速发展，各种自动机械和自动生和啮合关系建立四套右手坐标系，然后确

2、定转盘滚产线的广泛需求，机械手被大量应用于上、下料装子圆柱面在动坐标系中的运动关系，并得出凸轮工置和搬运等执行机构⋯。其中弧面凸轮式机械手以作轮廓在动坐标系中的方程式为其动作准确、工作节奏快、使用寿命长、运动稳定、Xl=X2cos~cos0一PY2sin~cos0一z2sin0一Ccos0通用性和灵活性强等显著优点已经受到人们越来越Y1=一X2cossin+PY2sin~sin一Z2COS0+Csin~多的关注。z1=px2sin~b+Y2cos#然而弧面分度凸轮的工作轮廓是空间不可展开的曲面，使用传统的机械制图方法无法完成绘制。

3、弧面分度凸轮工作曲面方程式的推导过程比较借助于CAD／CAM软件使这种复杂空间曲面的设计复杂，详细推导过程可见文献。更加精确、方便。目前较为常用的空间凸轮的设计1．3编程原理方法主要有范成法及利用编程工具对现有三维设计(1)按选定的运动规律由每一凸轮转角求得／、软件进行二次开发的方法。使用计算软件MATLAB转盘相应的角位移和角速比)。改进正弦加速与三维造型软件Solidworks相结合的方案进行弧面凸轮的设计，可以计算出凸轮和转盘的对应转角度规律角速比见表1。位置，并在运动过程中勾勒出滚子的运动轨迹和凸轮的曲面，也就是取相应的滚

4、子上的点运动轨迹组表1正弦加速度规律角速比合，使用编程软件MATLAB根据弧面分度凸轮轮范围0)2

5、∞1廓面方程进行编程，求出点云坐标，用点云坐标形0≤≤1／8(1一c。s4)成轮廓面，再使用Solidworks输入点云坐标形成曲线，由曲线形成曲面，再由曲面实体化生成实体。1／8≤≤7／8×los+(3]Jl1数据点云编程计算7／8≤T≤1=0一c。s4丁)1．1弧面分度凸轮的主要参数弧面分度凸轮的主要设计参数如下：中心距C=70mm，分度期转角~bt=90。，转盘并按下式求得滚子的位置角：滚子数z=4，滚子半径r==7nqlrl

6、，滚子宽度b=10mm。02凸轮类型分单头、右旋和脊定位，按选定的转盘分~bz=Sr，0≤f≤，(1)度期运动规律来改进正弦加速度。式(1)中，r为转盘分度期转位角；S为无因次位移，1．2建立弧面凸轮的工作廓面的曲面方程为恒取绝对值。首先建立数学模型。由凸轮和转盘的相对位置各个滚子的起始位置角0可见表2。25袁伟基于MATLAB和Solidworks的弧面凸轮设计及3D建模3D建模的方法与其他方法相比较，这种新方法适合反复修改，缩短了开发周期，节约了资金，提高了产于各种形式的弧面凸轮设计，设计方法紧密结合凸反品质量，实现了弧面凸轮

7、开发过程和结果的优化。轮的运动方程，应用最方便的“草稿纸”语言Matlab编程，简单易行。在3D建模过程中，充分发挥了三参考文献咖咖㈣咖咖维工具开发产品的能力，不但拥有丰富的数据接口，[1]彭国勋，肖正扬．自动机械的凸轮机构设计[M]．北京：而且具有独特的配置和特征管理功能，为工作轮廓机械工业出版社，1990．曲面中比较特殊的弧面分度凸轮提供了有效地建模[2]蔡正敏．弧面分度凸轮机构的研究[M]．西安：西安理方案，并且最终对设计部件进行了模拟仿真，完成工大学，2000．设计理论与仿真结果的对比。[3]赵俊武．solidworks产

8、品造型设计实训教程[M]．北京：使用这种方法，可以在设计初始阶段中及时地清华大学出版社，2008．模拟出产品的制造过程以及产品全生命周期过程[4]成大先．机械设计手册(单行本，机构)[M]．北京：化学中的各种状态，尽量减少由于前期设计不当造成的工业出版社，2004．(上接第20页)(5)通过SolidWorks的二次开发，实现了步骤(4)运算误差。另外，如果考虑不同应用软件的性能差的操作自动化，将0~360。工件转角位置的砂轮位异，可以在今后尝试使用其它的CAD软件进行算法置全部输出到指定文件中。验证(~NAutoCAD，UG等)

9、。就软件本身的性能而言，SolidWorks以及类似3结果对比的三维机械设计软件的输出精度已经达到了部分中对于相同的升程表数据，ANSIC++实现的算端磨床的精度要求。若将其直接集成到数控磨床中，法程序和SolidWorks宏程序的输出数据对比结果