畢業(yè)論文--圓柱凸輪的cad系統(tǒng)設(shè)計

1、<p>　　編號: </p><p><b>　　畢業(yè)論文(設(shè)計)</b></p><p>　　題 目 圓柱凸輪的CAD系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　指導(dǎo)教師 王 會 </p><p>　　學(xué)生姓名

2、 </p><p>　　學(xué) 號 </p><p>　　專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 </p><p>　　教學(xué)單位 院機電工程系 （蓋章） </

3、p><p>　　二O一二年四月十九日</p><p>　　畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告書</p><p>　　2011年12月10日</p><p>　　德州學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）中期檢查表</p><p>　　院(系)：機電工程系 專業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化 2012年4月14 日<

4、;/p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要及關(guān)鍵詞1</b></p><p><b>　　1 引言1</b></p><p>　　2 圓柱凸輪的理論知識2</p><p>　　2.1 圓柱凸輪機構(gòu)的工作特點和運動參數(shù)

5、3</p><p>　　2.2圓柱凸輪的壓力角4</p><p>　　2.3圓柱凸輪的輪廓線設(shè)計5</p><p>　　3 圓柱凸輪CAD系統(tǒng)設(shè)計8</p><p>　　3.1 設(shè)計軟件的選擇8</p><p>　　3.2 圓柱凸輪CAD系統(tǒng)組成9</p><p>　　3.3 系統(tǒng)軟

6、件設(shè)計10</p><p>　　3.4應(yīng)用實例17</p><p><b>　　4 結(jié)論19</b></p><p><b>　　參考文獻20</b></p><p><b>　　謝 辭21</b></p><p>　　圓柱凸輪的CAD系統(tǒng)設(shè)

7、計</p><p>　?。ǖ轮輰W(xué)院機電系，山東德州 253023）</p><p>　　摘要：目前圓柱凸輪已經(jīng)標準化、系列化，并由專業(yè)工廠大批量生產(chǎn)。傳統(tǒng)的凸輪設(shè)計過程復(fù)雜、麻煩，用時長。隨著計算機技術(shù)及CAD/CAM技術(shù)迅速發(fā)展，出現(xiàn)了新的設(shè)計模式與生產(chǎn)模式，零件的設(shè)計已由手工轉(zhuǎn)向計算機自動完成。本設(shè)計將計算機輔助設(shè)計引入到滾動軸承選型與校核中，以模塊化設(shè)計思想為指導(dǎo)，以Visual B

8、asic6.0為開發(fā)工具，對AutoCAD軟件進行二次開發(fā)，研制出了用戶界面友好的圓柱凸輪CAD系統(tǒng)。不但提高了設(shè)計質(zhì)量，減少設(shè)計工作量，同時為現(xiàn)代高速、多變、中小批量的生產(chǎn)設(shè)計提供了必要的保障手段。</p><p>　　關(guān)鍵詞：圓柱凸輪；計算機輔助設(shè)計；壽命計算</p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　圓柱凸輪為常用

9、的標準件，其設(shè)計與制造具有特有的特點：凸輪產(chǎn)品設(shè)計與工藝設(shè)計復(fù)雜，計算工作量極大，易出錯，但其數(shù)學(xué)模型相對統(tǒng)一，設(shè)計流程標準化程度高，特別適合于應(yīng)用計算機輔助設(shè)計； 凸輪制造為大批量流水式生產(chǎn)，同一種型號的產(chǎn)品一次投產(chǎn)幾萬套、幾十萬套，生產(chǎn)中重復(fù)環(huán)節(jié)較多，易于實現(xiàn)計算機輔助管理；凸輪制造過程中，由于生產(chǎn)工序多、工藝流程復(fù)雜，且每一種工序都有嚴格的規(guī)定和檢驗記錄，信息交換量大，因此特別需要計算機輔助管理。開發(fā)圓柱凸輪的CAD集成系統(tǒng)，對提

10、升企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)與管理水平，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期具有積極的促進作用。 </p><p>　　隨著工業(yè)的發(fā)展,在設(shè)計的機械和電子產(chǎn)品,需要選擇不同種類的圓柱凸輪,它需要設(shè)計計算、檢驗,圖紙的準確、可靠、快速,以縮短產(chǎn)品設(shè)計周期。另一方面凸輪制造廠家也迫切需要減少產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計周期,快速提取圓柱凸輪的相關(guān)參數(shù),如表面面積、體積和質(zhì)量,等等。因此,開發(fā)滿足上述要求的圓柱凸輪CAD系統(tǒng)是非常必要。</p><

11、;p>　　圓柱凸輪的CAD系統(tǒng)在近年來取得了很大的進展，各種圓柱凸輪的CAD系統(tǒng)層出不窮，改變了傳統(tǒng)的經(jīng)驗類比設(shè)計方法效率低、質(zhì)量差的狀況?？偟膩砜?，各種CAD系統(tǒng)的特點均在于實現(xiàn)設(shè)計計算、圖紙輸出和數(shù)據(jù)管理等功能，或針對某一應(yīng)用技術(shù)問題進行專門開發(fā)。但考慮到凸輪行業(yè)發(fā)展CIMS的需要，這種傳統(tǒng)的CAD系統(tǒng)存在著兩方面的不足:一是設(shè)計信息未能充分利用，系統(tǒng)的功能還可以擴充；二是系統(tǒng)作為自動化主控的形式缺乏與其它計算機單元的集成能力

12、。CIMS的理論和國外的實踐都表明，如果能夠從CIMS的角度開發(fā)具有集成能力的凸輪CAD系統(tǒng)，則有利于信息的充分利用，有利于今后將CAD系統(tǒng)作為企業(yè)CIMS的起點和突破口，從而提高企業(yè)的市場競爭能力。</p><p>　　我國早期圓柱凸輪CAD系統(tǒng)開發(fā)是以小型繪圖機中的機器繪圖指令為基礎(chǔ)開發(fā)的,整個系統(tǒng)總體上用FORTRAN語言來完成的,繪圖程序可以完成包括選線型,定原點、線性換檔等基本的繪圖程序,還包括畫箭頭、

13、剖面線、尺寸、角度、粗糙度、尺寸、形位公差和機械制圖通用程序圖。這主要取決于硬件的CAD系統(tǒng),但其工作效率低、可擴展性和可維護性差。而我們將要開發(fā)的CAD系統(tǒng)其工作效率高,可擴展性與維護性好,但是要求其開發(fā)人員和維護人員的專業(yè)技術(shù)水平高,系統(tǒng)硬件設(shè)備要求很高,造價成本高,不適合在PC機上運行,其普及性和通用性程度低[1]。</p><p>　　我國下一步圓柱凸輪計算機輔助系統(tǒng)的研究方向是進一步研究圓柱凸輪的CAD

14、系統(tǒng)，努力提高其應(yīng)用水平。在國家各項舉措大力推動下，我國機械制造企業(yè)一定要重視該技術(shù)的推廣應(yīng)用，應(yīng)把其看作企業(yè)發(fā)展的生命線，在資金投入和人才引進上不惜一切代價，為生產(chǎn)實踐中應(yīng)用創(chuàng)造必備的條件。在圓柱凸輪的CAD系統(tǒng)的選用上，堅持高、中、低檔并存。基本能實現(xiàn)設(shè)計制造及生產(chǎn)管理的一體化，它投資較大，對人員的素質(zhì)要求較高。我國大型企業(yè)具備這些條件，而且也大多購置了這樣的軟件及相應(yīng)設(shè)備，問題是其功能未能充分應(yīng)用，今后一定要加大創(chuàng)新力度，不斷開發(fā)

15、具有特色的國內(nèi)圓柱凸輪的CAD系統(tǒng)?？蒲袉挝徊粌H要緊跟時代潮流，跟蹤國際最新動態(tài)，加快對于引進國外技術(shù)的二次開發(fā)應(yīng)用步伐，同時要結(jié)合國情、遵守各國規(guī)范，面向國內(nèi)機械制造業(yè)發(fā)展的需要，加大科技創(chuàng)新力度，研發(fā)出方便實用、更具特色、更有競爭力的產(chǎn)品，促進我國機械制造業(yè)的快速發(fā)展[2]。</p><p>　　2 圓柱凸輪的理論知識</p><p>　　凸輪是一種具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，它通過與從

16、動件的高副接觸，在運動時可以使從動件獲得連續(xù)或不連續(xù)的任意預(yù)期運動。我們已經(jīng)看到：凸輪機構(gòu)在各種機械中有大量的應(yīng)用。即使在現(xiàn)代化程度很高的自動機械中，凸輪機構(gòu)的作用也是不可替代的。</p><p>　　凸輪機構(gòu)由凸輪、從動件和機架三部分組成，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，只要設(shè)計出適當?shù)耐馆嗇喞€，就可以使從動件實現(xiàn)任意的運動規(guī)律。在自動機械中，凸輪機構(gòu)常與其它機構(gòu)組合使用，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，揚長避短。由于凸輪機構(gòu)是高副機

17、構(gòu)，易于磨損；磨</p><p>　　損后會影響運動規(guī)律的準確性，因此只適用于傳遞動力不大的場合。圖1為自動機床中的</p><p>　　橫向進給機構(gòu)，當凸輪等速回轉(zhuǎn)一周時，凸輪的曲線外廓推動從動件帶動刀架完成以下動作：車刀快速接近工件，等速進刀切削，切削結(jié)束刀具快速退回，停留一段時間再進行下一個運動循環(huán)。 </p><p>　　圖1橫向進給機構(gòu)

18、 圖2 縱向進給機構(gòu)</p><p>　　凸輪機構(gòu)設(shè)計的主要任務(wù)是保證從動件按照設(shè)計要求實現(xiàn)預(yù)期的運動規(guī)律，因此確定從動件的運動規(guī)律是凸輪設(shè)計的前提[2]。</p><p>　　2.1 圓柱凸輪機構(gòu)的工作特點和運動參數(shù)</p><p>　　2.1.1 圓柱凸輪的工作特點</p><p>　　圓柱分度凸

19、輪機構(gòu)作為一類廣泛應(yīng)用的空間凸輪機構(gòu)，它的優(yōu)點在于：</p><p>　　機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、剛性好、承載能力大，可用于大轉(zhuǎn)矩的間歇運動場合。</p><p>　　分度范圍大，適用范圍廣，尤其是分度數(shù)較多時，該機構(gòu)的優(yōu)點明顯。因此，分度數(shù)多的場合，其使用較其他間歇運動機構(gòu)多。</p><p>　　設(shè)計上限制較少，可以方便地實現(xiàn)各種運動規(guī)律。</p>&

20、lt;p><b>　　分度精度高，可達。</b></p><p>　　制造成本較低，在空間凸輪機構(gòu)中，它的制造費用是最低的。</p><p>　　圓柱凸輪因為通常不添加預(yù)緊,即使采用圓柱凸輪可加預(yù)緊,預(yù)緊力是不統(tǒng)一的。因此,圓柱分度凸輪機構(gòu)在低速場合使用[3]。</p><p>　　2.1.2 圓柱分度凸輪機構(gòu)的基本參數(shù)</p&g

21、t;<p>　　設(shè)計圓柱凸輪機構(gòu)時，首先應(yīng)確定機構(gòu)的一系列基本幾何參數(shù)和運動參數(shù)。</p><p>　　分度數(shù)和分度角。分度數(shù)決定于自動機構(gòu)的生產(chǎn)工藝要求，通常，單頭的圓柱凸輪機構(gòu)分度范圍為=6～60。若太小，而壓力角非常大，傳播特性很差,太大時,從動盤徑向尺寸太大,復(fù)雜的結(jié)構(gòu),使慣性矩很大,運行速度嚴重制約,功率消耗也很大。圓柱凸輪機構(gòu)的分度角為：</p><p>　　=

22、 （1）</p><p>　　滾子尺寸。從動滾子可選用標準件，也可根據(jù)實際情況自行制造。對于圓柱滾子半徑可根據(jù)下式估算：</p><p>　　=（0.20～0.30）H （2）</p><p>　　中心距。凸輪軸線與從動盤之間的距離可用下式計算：</p><p><b>　?。?）</b><

23、/p><p>　　式中，為凸輪中心線偏離滾子起始與終止位置中心連線的距離，一般情況下 （4）</p><p>　　2.2圓柱凸輪的壓力角</p><p>　　凸輪機構(gòu)的機構(gòu)尺寸、傳動性能和機械效率等主要參數(shù)直接受壓力角大小的影響，故凸輪機構(gòu)的設(shè)計一項重要內(nèi)容就是對機構(gòu)壓力角進行重點運算。機械原理和機械設(shè)計大部分提到這種機構(gòu)壓力角的一些文獻和一般公式對從動件圓柱凸輪機構(gòu)作

24、了比較深入的研究與計算。對于從動件運動規(guī)律的凸輪機構(gòu)壓力角條件下沒有分析和討論。本文討論了幾種常見的從動件運動直動從動件圓柱凸輪機構(gòu)計算的壓力角。</p><p>　　直動從動件圓柱凸輪機構(gòu)的壓力角就是過平均圓柱半徑處的滾子中心B作凸輪理論廓線的從動件速度與法線一的夾角，如圖3所示，該角也可以是凸輪理論廓線凸輪線速度與在B點切線一的夾角。因此,過平均圓柱半徑處的滾子中心B作凸輪理論輪廓線的法線一和從動件速度的夾角

25、是直動從動件圓柱凸輪機構(gòu)的壓力角。直動從動件圓柱凸輪機構(gòu)的壓力角來說：</p><p><b>　?。?）</b></p><p><b>　　其最大壓力角為: </b></p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　式中為圓柱凸輪的平均圓柱半徑。直動從動件圓

26、柱凸輪機構(gòu)正常運轉(zhuǎn)時，一般應(yīng)該滿足最大壓力角: [4]。</p><p>　　2.3圓柱凸輪的輪廓線設(shè)計</p><p>　　圓柱凸輪運動學(xué)分析中比較困難的課題就是根據(jù)不同型號凸輪機構(gòu)的從動件系統(tǒng)，能夠設(shè)計出實現(xiàn)已經(jīng)被選定運動規(guī)律的圓柱凸輪輪廓曲線。很長一段時間，人們大部分都采用借用平面凸輪的公式的方式進行近似計算，然后將圓柱表面展開成平面后，按平面移動凸輪進行設(shè)計，這就是圓柱凸輪的輪廓面

27、設(shè)計的方式。但是，這樣并不能計算并設(shè)計出圓柱凸輪輪廓面上各點的三維坐標。在現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展的今天，我們機械設(shè)計人員能夠借助圓柱柱面坐標，就能找到了一種計算圓柱端面凸輪廓面三維坐標的有效方法。下面我們就簡短的介紹一下這種方法的具體步驟。</p><p>　　2.3.1圓柱凸輪理論廓面方程</p><p>　　先對凸輪理論廓面的形成進行分析研究，就能夠求出凸輪實際廓面方程，這就是借助圓柱柱

28、面坐標，找到了一種計算圓柱端面凸輪廓面三維坐標的根本方法。形成該凸輪的理論廓面具體步驟為：當采用“反轉(zhuǎn)運動”分析法時，滾子移動從動件一方面相對于自身運動導(dǎo)路作給定運動規(guī)律的移動同時，相對于凸輪軸線作反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動，而凸輪固定不動，在這一運動過程中滾子軸線所占據(jù)的一系列空間位置的所掃掠過的軌跡或集合。圓柱凸輪理論廓面為不可展的直紋曲面，與工程上常見的圓柱螺旋面極為類似。比如知道從動件也就是滾子軸線相對于圓柱凸輪軸線的移動規(guī)律，又知道給定圓柱凸輪

29、的最小柱面半徑（也稱之為該凸輪的理論廓面導(dǎo)面半徑），就可求出圓柱凸輪理論廓面。我們很明顯的可以看出，工程中常見的圓柱螺旋面與構(gòu)成理論廓面的這種直紋曲面一樣都是不可展曲面，這也就構(gòu)成了直動從動件圓柱凸輪理論廓面的幾何模型. 由于凸輪機構(gòu)是高副機構(gòu)，易于磨損；磨損后會影響運動規(guī)律的準確性，因此只適用于傳遞動力不大的場合。</p><p>　　圖3 建立圓柱凸輪理論廓面方程</p><p>　　

30、如圖3所示，如果對圓柱凸輪建立空間直角坐標系，又以凸輪回轉(zhuǎn)軸線為z軸，當從動件恰好處于最低位置時，從動件上滾子軸線與凸輪軸線的交點為原點。如圖，當x軸與滾子軸線最低位置重合時，y軸分別垂直于x和z軸。若己知凸輪柱面的最小半徑，空間坐標系統(tǒng)對于一個固定的空間坐標,坐標系的凸輪理論廓線表面“反向運動”的過程中,滾軸的一系列位置的占領(lǐng)的形式。如果我們已經(jīng)知道了這些最小半徑即為:理論廓面的導(dǎo)面半徑R，而從動件運動規(guī)律即滾子軸線運動規(guī)律，為凸輪轉(zhuǎn)

31、角。理論廓面的變量參數(shù)設(shè)為滾子寬度和凸輪轉(zhuǎn)角，在“反轉(zhuǎn)運動” [5]中，凸輪理論廓面的矢量方程可表示為:</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　其參數(shù)坐標方程為: </p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　2.3.2圓柱凸輪實際廓面方程</p&

32、gt;<p>　　圓柱凸輪實際廓面分兩種情況考慮。有一種情況是圓柱滾子,另一個案例是圓錐滾子。在第一種情況下,滾子沿著其軸線在一系列的橫截面均為大小一致的一系列的圓,當滾子凸輪輪廓表面和實際輪廓線相嚙合時,其接觸線上每一點的公法線都應(yīng)該通過這一系列圓的圓心,它表明在接觸線上每個接觸點距離滾子軸線對等,這就是一個圓柱滾子外圓半徑r。當滾子在“反向運動”占據(jù)了一個系列空間位置時,也就有與此相應(yīng)的一系列的接觸線,在凸輪體上集合成

33、實際的圓柱凸輪輪廓表面。從上面的分析理論與實際廓面可見：實際廓面是理論廓面的等距曲面。在第二種情況下，滾子沿其軸線的一系列正截面上呈現(xiàn)出一系列規(guī)律變化的圓，其圓半徑的變化規(guī)律為:</p><p><b>　　（9）</b></p><p>　　式(9)中，是滾子軸承的小端外圓半徑，為半圓錐角，都是已知的參數(shù)。同樣,在圓錐滾子凸輪和實際廓曲面嚙合時,接觸線上每個接觸點的

34、公法線應(yīng)全部通過這一系列規(guī)律變化圓的圓心。因此,當一個滾子在“反轉(zhuǎn)運動”中在一個空間占據(jù)的位置時,與此相應(yīng)的接觸線在圓柱凸輪機構(gòu)的實際廓面,盡管在這種情況下,實際廓面和理論廓面不存在相等距離關(guān)系,不過分析方法類似于等距分析方法,和接觸點,接觸線也可以類似等距曲面在理論廓面法線作為確定面法線,所以把這種凸輪輪廓表面稱為類等距表面。根據(jù)以上分析，理論廓面的等距曲面的矢量方程可寫出如下:</p><p><b&g

35、t;　?。?0）</b></p><p>　　式中為理論廓面的單位法矢量，為圓柱狀滾子外圓柱面半徑，若為圓錐狀滾子則用代替。</p><p>　　眾所周知,實際的凸輪輪廓表面對稱在理論廓面分布的兩片曲面,很明顯,只要式中(10)的和在它們的定義時間間隔的變化時,就可以找出實際廓面一系列數(shù)據(jù)點的坐標,從而構(gòu)造出一個凸輪實際廓面。應(yīng)該指出是:上面的推論都是在為了圓柱滾子從動件,如果

36、滾子從動件為圓錐形狀,只要將替換式(9)可以找出在這種情況下的凸輪實際廓面方程。在這種情況下,凸輪理論廓面方程仍然式中(8),只是不同與實際廓面圓柱滾子從動件的實際廓面。所以式(10)可以被稱為正交情況(即圓柱凸輪滾子軸和滾子軸線成垂直軸相交)移動圓柱凸輪機構(gòu)從動件的實際輪廓線一般方程。</p><p>　　根據(jù)式(10)可知,在其定義區(qū)間內(nèi)改變,式就可表示一個空間曲線,該線劃分為從動件滾子表面在“反轉(zhuǎn)運動”和實

37、際廓圓柱凸輪瞬時接觸線,顯然所有實際的瞬時接觸線在空間集合就構(gòu)成了該凸輪機構(gòu)的嚙合表面。</p><p>　　3 圓柱凸輪CAD系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　設(shè)計接口是軟件系統(tǒng)的重要組成部分,在應(yīng)用程序系統(tǒng)設(shè)計時,大多數(shù)的基本參數(shù)以人機交互方式設(shè)計人員從接口的輸入,程序運行的結(jié)果,顯示在屏幕上。因為所有的執(zhí)行計劃都在后臺運行,而且界面聯(lián)系用戶和內(nèi)部運行這個程序的重要橋梁，因此,需要合理規(guī)劃

38、的界面,這使得設(shè)計人員可以很容易地理解系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu),從而達到更好地利用的目的。</p><p>　　圓柱凸輪CAD系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)主要包括以下內(nèi)容:</p><p>　　1)圓柱凸輪機構(gòu)設(shè)計:系統(tǒng)包含尖頂直動從動件,滾子直動從動件,滾子擺動從動件,擺動從動件;凸輪機構(gòu)從動件和材料的選擇。</p><p>　　2)基本參數(shù)的確定和每種類型的凸輪需要確定基本參數(shù),如滾子

39、半徑等。</p><p>　　3)選擇從動件運動;列出的打運動規(guī)律為設(shè)計師的選擇。</p><p>　　4)數(shù)據(jù)的計算,包括壓力角的校核。</p><p>　　3.1 設(shè)計軟件的選擇</p><p>　　圓柱凸輪是廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代機器的部件之一。它屬于標準部件,它的設(shè)計是根據(jù)工作情況合理選擇模型,檢查使用壽命和法官使用的合理性。AutoCAD是

40、應(yīng)用最廣泛的的CAD圖形支撐平臺,但是缺乏特征參數(shù)化設(shè)計標準自動設(shè)計和圖紙無能為力,使設(shè)計人員重復(fù)工作量大,難以提高設(shè)計效率。Visual Basic是Microsoft公司推出的一個基于Windows的面向?qū)ο蟮目梢暬拈_發(fā)工具。其制作過程是：建立一個新的工程→在窗體上加入控件→對窗體和每個控件進行屬性設(shè)置→為事件編制程序代碼→調(diào)試通過。傳統(tǒng)的凸輪CAD系統(tǒng)二次開發(fā)采用的開發(fā)工具具有程序運行速度慢、可維護性差和開發(fā)環(huán)境復(fù)雜等缺點。采用

41、速度快、安全性好且支持面向?qū)ο缶幊谭椒ǖ拈_發(fā)工具開發(fā)的一套二維參數(shù)化設(shè)計和繪圖低噪聲圓柱凸輪CAD系統(tǒng)。該系統(tǒng)使引入的通用CAD系統(tǒng)的效能得到了充分的發(fā)揮，有效地提高了此種凸輪的設(shè)計效率和設(shè)計水平。</p><p>　　本軟件的開發(fā)環(huán)境：以Windows XP操作系統(tǒng)為系統(tǒng)平臺，以Visual Basic 6.0為開發(fā)平臺，以O(shè)ffice 2003軟件包為數(shù)據(jù)處理支撐軟件,利用AutoCAD進行繪圖。</p

42、><p>　　3.2 圓柱凸輪CAD系統(tǒng)組成</p><p>　　圖4 圓柱凸輪CAD系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　圓柱凸輪CAD系統(tǒng)包括3個功能模塊，即類型選擇模塊、校核模塊、繪圖模塊，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。系統(tǒng)的所有操作都在主菜單上進行，輸入的設(shè)計參數(shù)和計算結(jié)果都在主菜單上顯示，滾動軸承數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)能自動更新并保存，繪出的圓柱凸輪視圖能自動保存而且能自動打印出圖

43、。系統(tǒng)功能框圖如圖5所示。</p><p><b>　　圖5 系統(tǒng)功能框圖</b></p><p>　　CAD系統(tǒng)是基于計算機的系統(tǒng)，由軟件(又稱為程序系統(tǒng))，硬件設(shè)備和系統(tǒng)用戶組成。其中軟件是CAD系統(tǒng)的核心，而相應(yīng)的系統(tǒng)硬件設(shè)備則為軟件的正常運行提供了基礎(chǔ)保障和運行環(huán)境。 </p><p>　　此外,任何強大的CAD系統(tǒng)僅僅是計算機輔助設(shè)計

44、工具，系統(tǒng)的運行離不開系統(tǒng)使用人員的創(chuàng)造性的思維活動。因此,使用CAD系統(tǒng)技術(shù)人員也屬于形式系統(tǒng)的一部分。將軟件、硬件和人有效地融合在一起,是發(fā)揮強大功能的前提下CAD系統(tǒng)[6]。</p><p>　　3.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計</p><p>　　3.3.1.設(shè)計目標 </p><p>　　本系統(tǒng)是根據(jù)軟件工程的指導(dǎo)思想,使用函數(shù)是完美的人機交互設(shè)計和參數(shù)化圖形開發(fā)交

45、互式軟件的人機界面。對一些需要人工干預(yù)的地方,系統(tǒng)會提示用戶,讓用戶手動干預(yù)設(shè)計。用戶可以從設(shè)計、材料設(shè)計手冊等等,電腦的度過所有的設(shè)計工作。圓柱凸輪CAD系統(tǒng)根據(jù)的發(fā)展特點。確定設(shè)計目標如下：</p><p>　　使用方便 提供用戶接口來方便用戶使用，用戶不需要做太多的特殊培訓(xùn)就可以自由使用這些軟件。</p><p>　　該系統(tǒng)有良好的互動方式。</p><p>

46、;　　靈活的提示信息 系統(tǒng)在應(yīng)用運行時，可以給出簡單易懂的信息，用戶可以順利工作。</p><p>　　4) 直接輸出計算結(jié)果 系統(tǒng)可直接輸出計算結(jié)果、生成比例圖及輸出產(chǎn)品圖，并且能修改和打印。</p><p>　　3.3.2.設(shè)計思路</p><p>　　凸輪是標準部件,其性能已標準化的尺寸參數(shù),可以使用數(shù)據(jù)庫技術(shù)建立各種圓柱凸輪參數(shù)數(shù)據(jù)庫,根據(jù)材料選擇、凸輪

47、從動件運動的選擇,選擇的凸輪滾子半徑、凸輪基圓半徑、平底寬度、壓力角、工作溫度、轉(zhuǎn)速以及凸輪裝置計算,判斷凸輪是否滿足要求。主要設(shè)計人員根據(jù)具體的設(shè)計要求,結(jié)合實踐經(jīng)驗選擇。在這樣的類別決心選擇具體的圓柱凸輪類型時,需要壽命計算。</p><p>　　其基本計算步驟如下：</p><p>　　建立一個數(shù)據(jù)庫和鏈接，來創(chuàng)建指向記錄集指針；</p><p>　　打開速度

48、因素表和壽命因素表；</p><p>　　根據(jù)轉(zhuǎn)速和壽命取得速度因素和壽命因素；</p><p>　　打開一個數(shù)據(jù)庫中的所有種類凸輪的數(shù)據(jù)表；</p><p>　　判斷當前記錄是否是尾記錄；如果你還沒找到合適的應(yīng)該是顯示凸輪；</p><p>　　關(guān)閉記錄指針和數(shù)據(jù)庫鏈接，釋放資源。</p><p>　　3.3.3.圓

49、柱凸輪選型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)</p><p>　　面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計是一種軟件系統(tǒng)設(shè)計的新方法,它以抽象數(shù)據(jù)類型為基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),通過繼承、信息等概念為手段,建立一個抽象數(shù)據(jù)類型的示例和對象之間的接觸,從而形成對象和對象之間的關(guān)系結(jié)構(gòu)。特征的面向?qū)ο蠹夹g(shù)性能在抽象、封裝、繼承和多態(tài)性。AutoCAD的面向?qū)ο蠹夹g(shù)是應(yīng)用計算機圖形軟件的面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計,為不同行業(yè)CAD用戶的視角來看,實際使用的設(shè)計系統(tǒng)的開發(fā)過程。</

50、p><p>　　為支持平臺與AutoCAD、應(yīng)用ObjectARX編程技術(shù)和編程環(huán)境發(fā)展通過種設(shè)計系統(tǒng),已經(jīng)在使用AutoCAD的強大功能,然后用面向?qū)ο蟮木幊掏ㄟ^種效率高的優(yōu)勢。因此,該系統(tǒng)基于CAD的技術(shù)平臺,ObjectARX二次開發(fā)工具設(shè)計、總體結(jié)構(gòu)顯示如圖8所示。AutoCAD2000應(yīng)用包括標準接口的接口,用戶需要輸入,顯示方式和內(nèi)容和主要的界面AutoCAD2000一致。</p><

51、p>　　3.3.4. CAD系統(tǒng)界面設(shè)計</p><p><b>　　1）封面設(shè)計</b></p><p>　　用VB設(shè)計封面如圖6所示：</p><p>　　圖6圓柱凸輪選型結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　圖7圓柱凸輪CAD系統(tǒng)主界面</p><p>　　登錄系統(tǒng)后的界面,在圓柱凸輪機構(gòu)設(shè)計之

52、前,設(shè)計師可以圓柱凸輪CAD系統(tǒng)的研究和開發(fā)的用戶管理系統(tǒng)的設(shè)置和工作目錄設(shè)置。其中,用戶管理系統(tǒng)設(shè)置包括用戶密碼修改和添加新用戶或刪除現(xiàn)有的用戶。工作目錄設(shè)置指的是在設(shè)計過程中存儲的數(shù)據(jù)和文檔的一些位置(因為在操作過程中會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)和文本文件和一個圖形文件),如果沒有設(shè)置工作目錄,文件被存儲在默認目錄。該系統(tǒng)的接口操作模式有兩種:下拉菜單和工具條。在界面的底部狀態(tài)欄,從左到右依次分別顯示:當前的日期,當前用戶名和當前的操作。<

53、;/p><p><b>　　圖8 用戶界面設(shè)置</b></p><p><b>　　2）運動分析簡圖</b></p><p>　　因為這時,系統(tǒng)沒有升程的高度和凸輪主軸的旋轉(zhuǎn)速度值,那么運動是一個簡單的計劃是無因量次,但這里為了更好地描述運動參數(shù),作者這里到拐角處的序列表示凸輪(單位是度),將顯示位移貼圖的曲線為每個函數(shù)的曲線

54、,速度圖將會自動顯示每個函數(shù)曲線的最大速度值。這個簡單的計劃運動分析作用是讓設(shè)計師圓柱凸輪機構(gòu)從動件的運動周期有一個直觀的、更詳細的了解,并根據(jù)速度圖和加速度圖,來判斷一個設(shè)計師所設(shè)計的這整個運動的動態(tài)特性曲線的文章是否符合設(shè)計要求,及時修改的運動曲線較為詳細的了解，并且可以根據(jù)速度圖和加速度圖，來判斷設(shè)計者所設(shè)計的這整條運動曲線的運動特性是否符合設(shè)計要求，從而及時修改運動曲線。</p><p>　　圖9 運動分

55、析簡圖界面</p><p>　　3）機構(gòu)主要參數(shù)的設(shè)置</p><p>　　機構(gòu)主要參數(shù)的設(shè)置主要包括四個方面的參數(shù):整個結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)置,比如主軸轉(zhuǎn)速、壓力角等;主動圓柱凸輪的設(shè)置,比如凸輪軸向高度,凸輪外徑等,滾子從動件的設(shè)置,該滾筒直徑和軸向長度;參數(shù)設(shè)置凸輪,根據(jù)公差配合設(shè)定的寬度和高度槽工作(工作面為端面沒有這個內(nèi)容)。其中,凸輪最小基圓半徑將根據(jù)自動生成,所以設(shè)計師已經(jīng)進入了凸輪

56、外徑必須大于這個值,否則系統(tǒng)會提示您輸入錯誤;如果擺動從動件的運動形式,系統(tǒng)會自動生成一個引用到中心的距離,設(shè)計人員參考,設(shè)計師可以修改這些數(shù)據(jù),對工藝參數(shù)的凸輪開始高度也是這樣的。</p><p>　　圖10機構(gòu)主要參數(shù)界面</p><p>　　對凸輪副一個非常重要的運動參數(shù)的壓力角必須檢查以確保設(shè)計的凸輪滿足其運動特性。如圖所示,系統(tǒng)將會顯示每個函數(shù)曲線的切線角度最大壓力,最大壓力角的

57、凸輪墻角位置相對和絕對位置。如果一個或幾個塊函數(shù)曲線的最大壓力角凸輪大于許用壓力角、段的數(shù)量在曲線前面會有一個小紅圓,表明設(shè)計師最大的這段曲線的壓力角大于許用壓力角,底部左側(cè)接口提供了三種方式的修改:修改凸輪的圓直徑、許用壓力角的修改,修改從動件的升程。</p><p><b>　　4） 圖形庫的建立</b></p><p>　　圓柱凸輪數(shù)據(jù)量大，為便于數(shù)據(jù)管理，減少

58、數(shù)據(jù)的冗余性，選擇一個方便的數(shù)據(jù)庫非常重要。Access是一種關(guān)系性數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，使用簡單方便，通用性好，所以作為一個圓柱凸輪的三維圖形庫標準的數(shù)據(jù)庫,使用它一個共同的標準數(shù)據(jù)的圓柱凸輪表。依照這種形式的機械設(shè)計手冊規(guī)定標準的最新數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)使用和設(shè)計手冊一致的格式,稍加修改,以便計算機識別。為了最后系統(tǒng)組裝,統(tǒng)一規(guī)范的數(shù)據(jù)庫的名稱形式。通過數(shù)據(jù)庫的使用，不僅方便管理圓柱凸輪的數(shù)據(jù)，而且便于數(shù)據(jù)的擴展。</p><p&g

59、t;　　為方便用戶查找各種類型的圓柱凸輪，要建立四種常用圓柱凸輪的參數(shù)化三維圖形庫。該圖形庫首先建立各種不同類型圓柱凸輪的數(shù)據(jù)庫，然后利用VB的數(shù)據(jù)庫表進行顯示，這樣方便了用戶的查找和選擇。用戶選擇所需凸輪后可調(diào)用CAD軟件即時生成凸輪的三維模型。</p><p>　　5）從AutoCAD工程圖中讀取相關(guān)數(shù)據(jù)</p><p>　　在本程序中的主對話框中，需要用戶輸入分度數(shù)、分度角以及滾子尺

60、寸等數(shù)據(jù)，也可以直接從AutoCAD工程圖中點擊讀取，下面給出讀取滾子尺寸的相關(guān)代碼：</p><p>　　Void SelectDlg::OnGetzhojingData()//獲取分度數(shù)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　if(d==0)</b></p><p>

61、;<b>　　{</b></p><p>　　BeginEditorCommand();//從對話框狀態(tài)切換到圖形屏幕狀態(tài)</p><p>　　Ads＿point ptl;//定義函數(shù)acedEntSel返回選擇實體所點擊的點</p><p>　　ads＿name entl; //定義調(diào)用函數(shù)acdbEntGet()返回的結(jié)果緩沖區(qū)鏈表名稱&

62、lt;/p><p>　　CompleteEditorCommamd(); //從圖形屏幕狀態(tài)切換到對話框狀態(tài)</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　

63、CancelEditorCommand();</p><p><b>　　}</b></p><p>　　m＿ctrlShaftDim.SetSel(0,-1);//刷新顯示數(shù)據(jù)對話框</p><p>　　m＿ctrlShaftDim.ReplaceSel(string2);</p><p>　　m＿ctrlShaftD

64、im.SetWindowText(string2);</p><p>　　D1=atof(string2);</p><p><b>　　d=D1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>

65、　　AfxMessageBox(errormessage);///顯示錯誤信息</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　＿variant＿t varl;</p><p><b>　　try</b></p>

66、<p><b>　　{</b></p><p>　　if(!pRcdset->BOF)</p><p>　　pRcdset->MoveFirst();//移到第一行</p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　{</b>&l

67、t;/p><p>　　AfxMessageBox(“表內(nèi)數(shù)據(jù)為空”)；</p><p><b>　　return</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　while(!pRcdset->adoEOF)</p><p><b>　　{&l

68、t;/b></p><p>　　var1=pRcdset->GetCollect(“預(yù)期壽命”)；</p><p><b>　　.... ....</b></p><p>　　pRcdset->MoveNext(); //下一記錄</p><p><b>　　}</b><

69、;/p><p>　　pRcdset->Close（）；}</p><p>　　catch(＿com＿error*e)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　AfxMessageBox(e->ErrorMessage());</p><p><b>　　}&l

70、t;/b></p><p>　　//獲取速度因素Fn值結(jié)束</p><p>　　圖11壓力角校核界面</p><p><b>　　3.4應(yīng)用實例</b></p><p>　　下面以圓柱凸輪為例介紹一下軟件的應(yīng)用。</p><p>　　圓柱凸輪CAD設(shè)計程序用來完成圓柱凸輪型號的選擇工作，圖形

71、庫可以實現(xiàn)參數(shù)化繪圖,現(xiàn)在將有機結(jié)合這兩種程序,即使設(shè)計的凸輪型和圖形庫的形式協(xié)議選擇模型。此功能可由程序根據(jù)計算結(jié)果自動選擇;也可以手動選擇,也就是說,在參數(shù)化圖形程序,圓柱凸輪模型的用戶界面的程序的形式是相應(yīng)的模型和確定一個點擊。點擊程序的圓柱凸輪型號所在的行即可選中該凸輪，接下來就可以用所選參數(shù)繪制圓柱凸輪的二維圖形。</p><p>　　圖12圓柱凸輪二維模型的生成</p><p>

72、;　　這個接口有三個主要的按鈕:“節(jié)點坐標”、“生成圓柱凸輪”、“CAD”?！肮?jié)點坐標”按鈕是根據(jù)前面的參數(shù)設(shè)置的,生成圓柱凸輪的外圓的輪廓線的點坐標(每段曲線有30點,每一段直線有3個點),“生成圓柱凸輪”按鈕根據(jù)節(jié)點的坐標和圖的參數(shù)調(diào)用SoldiWorks圓柱凸輪一代的三維圖形,如圖所示。在作業(yè)結(jié)束后的兩個按鈕,點擊“CAD”按鈕并輸入的下一個界面。</p><p>　　從現(xiàn)有設(shè)備、經(jīng)濟要求考慮,在工藝參數(shù)的

73、設(shè)置界面的相應(yīng)的輸入?yún)?shù)來創(chuàng)建相應(yīng)的數(shù)控代碼,從而完成圓柱凸輪計算機輔助設(shè)計和輔助制造。</p><p>　　圖13 圓柱凸輪三維模型的生成 </p><p><b>　　4 結(jié)論 </b></p><p><b>　　本系統(tǒng)的特點是：</b></p><p>　　1）友好的圖形界面　</

74、p><p>　　本系統(tǒng)具有十分豐富和友好的圖形界面,用戶只需根據(jù)界面上圖形或文字進行操作就能完成各種設(shè)計計算及繪圖。</p><p>　　2）靈活的設(shè)計方式　</p><p>　　在進行選型設(shè)計時,根據(jù)所輸入的設(shè)計條件本系統(tǒng)將自動給出幾種有可能滿足設(shè)計條件的凸輪類型供用戶參考。當計算結(jié)果不符合設(shè)計要求時,系統(tǒng)將給出警示,同時提供解決該問題的方法與途徑,待用戶擇其一后,系

75、統(tǒng)將重新計算,直到滿足設(shè)計條件。</p><p>　　3）參數(shù)設(shè)計及繪圖功能</p><p>　　能夠根據(jù)凸輪的基本設(shè)計參數(shù)計算出所有的結(jié)構(gòu)尺寸，并自動生成高質(zhì)量的零件圖、裝配圖以及設(shè)計文件。</p><p>　　4）計算機輔助分析功能</p><p>　　從性能分析入手，將優(yōu)化設(shè)計方法用于圓柱凸輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以使凸輪性能指標處于優(yōu)態(tài)，從而

76、使凸輪結(jié)構(gòu)改進，質(zhì)量提高。對用于關(guān)鍵場合的凸輪，可根據(jù)其受力情況對其進行有限元分析，確保其可靠性。</p><p>　　從總體上看,本系統(tǒng)設(shè)計思路清晰、正確,嚴格做到了功能模塊化、圖表程序化、設(shè)計計算值的規(guī)范化和標準化。本系統(tǒng)實現(xiàn)了圓柱凸輪的設(shè)計與繪圖自動化、一體化,用戶只需利用對話框輸入主程序框圖中的原始數(shù)據(jù)，即可得到準確的設(shè)計結(jié)果和圖形化的圓柱凸輪。有效編程工具和手段的選用是成功研制開發(fā)機械CAD系統(tǒng)的前提

77、和必要條件，同時需要大量優(yōu)秀的圓柱凸輪CAD系統(tǒng)的研發(fā)人員，因此，圓柱凸輪的CAD系統(tǒng)設(shè)計任重而道遠。</p><p><b>　　參考文獻：</b></p><p>　?。?］孫江宏 丁立偉.AutoCAD ObjectARX開發(fā)工具及應(yīng)用[M].北京:清華大學(xué)出版社,1999.82～101</p><p>　　［2］江洪,魏錚,王濤威等.S

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81、ion[J〕Modern maehine shop，2000，000(M4):E20～ E20.</p><p>　　The design of CAD system for cylindrical cam</p><p>　　(Mechanical and Electronic Engineering Department of Dezhou University, Dezhou Sha

82、ndong, 253023)</p><p>　　Abstract: the cylindrical cam has been standardized, serialization, and by a professional factory mass production. The traditional cam design process is complex, troublesome, with lon

83、g time. With the development of computer technology and CAD / CAM technology rapid development, the emergence of new design mode and the mode of production, parts of the design by the manual steering computer. The design

84、 of computer aided design is introduced into the rolling bearing selection and verification, modu</p><p>　　Key words: cylindrical cam; computer aided design; life calculation.</p><p><b>　　

85、謝 辭</b></p><p>　　本論文得以順利完成，首先感謝我的導(dǎo)師**副教授，在其鼓勵與指導(dǎo)下完成此論文，個人深感獲益良多。*老師指引我的論文的寫作的方向和架構(gòu)，并對本論文初稿進行逐字批閱，指正出其中誤謬之處，使我有了思考的方向，她的循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪，她的嚴謹細致、一絲不茍的作風(fēng)，將一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣。王老師要指導(dǎo)很多同學(xué)的論文，加上本來就有的教學(xué)任務(wù)，工

86、作量之大可想而知，但在一次次的回稿中，精確到每一個字的批改給了我深刻的印象，使我在論文之外明白了做學(xué)問所應(yīng)有的態(tài)度。她的精神激勵了我們，使我們克服了在論文寫作過程中的困難。</p><p>　　感謝所有評委老師，在論文審查時期給予我許多寶貴的意見；感謝一起生活的室友，在論文寫作過程中給予我很多幫助，提供參考資料；感謝論文同組的成員，在相互討論中讓我學(xué)的了很多，改正了論文中的錯誤及不足。</p>&l

87、t;p>　　另外，感謝學(xué)校給予我這樣一次機會，能夠獨立地完成一個課題，并在這個過程當中，給予我們各種方便，使我們在即將離校的最后一段時間里，能夠更多學(xué)習(xí)一些實踐應(yīng)用知識，增強了我們實踐操作和動手應(yīng)用能力，提高了獨立思考的能力。再一次對我的母校表示感謝。</p><p>　　通過此次的論文，我學(xué)到了很多知識，跨越了傳統(tǒng)方式下的教與學(xué)的體制束縛，在論文的寫作過程中，通過查資料和搜集相關(guān)的文獻，培養(yǎng)了自學(xué)能力和動