基于Matlab和Pro/E的凸轮轮廓曲线设计及从动件运动学仿真

肖帮东　黄　浩　徐　中

(华中科技大学机械科学与工程学院，湖北 武汉 430074)



基于Matlab和Pro/E的凸轮轮廓曲线设计及从动件运动学仿真

肖帮东黄浩徐中

(华中科技大学机械科学与工程学院，湖北 武汉 430074)

以实际工程项目中的直动滚子从动件盘形凸轮机构为例，根据设计要求建立凸轮轮廓曲线的数学模型，利用Matlab进行凸轮轮廓曲线的精确辅助设计以及从动件的运动仿真，将生成的凸轮轮廓线上点坐标导入Pro/E中，实现复杂凸轮的三维建模设计，为凸轮轮廓设计提供了一种简便精确的方法。

凸轮轮廓线；Matlab；辅助设计；Pro/E

凸轮机构是自动机械或自动控制装置中广泛应用的机构之一，是由凸轮、从动件推杆和机架组成的高副机构，与其他传动机构相比，凸轮机构具有结构紧凑、传动精度高、动力特性好、运动平稳等优点[1]。凸轮机构的设计，关键是获得精确的凸轮轮廓曲线来满足从动件各种预期的运动规律，以实现机械的自动化，而凸轮曲线特性优良与否直接影响到凸轮机构的效率、精度以及寿命[2]。

凸轮轮廓曲线的设计一般可分为图解法和解析法，其中图解法只适用于从动件运动规律较简单，对凸轮轮廓曲线精度要求不高的场合。解析法则可针对复杂的从动件运动规律建立相应的方程，精确地计算出轮廓线上各点的坐标，然后把凸轮的轮廓曲线精确地绘制出来。Matlab是一种科学计算软件，通过其强大的矩阵处理和绘图功能[3]，利用Matlab编程可进行凸轮机构的解析法设计，并对从动件的运动规律(位移、速度、加速度和轮廓线)进行仿真绘制，以达到凸轮轮廓线的精确设计。……