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311本章包括本章包括本章包括本章包括设计和计算凸轮设计和计算凸轮设计和计算凸轮设计和计算凸轮AutoCADMechanical6提供用于凸轮设计和计算的工具。创建完用于NC产品的数据后，计算凸轮轮廓，并且基于现有的边界条件。 开始进行凸轮设计和计算 定义运动截面 计算强度 输出凸轮数据并查看结果312|第19章设计和计算凸轮关键术语关键术语关键术语关键术语术语术语术语术语定义定义定义定义加速度由摇杆和凸轮盘组成的线性驱动组件的加速度曲线图。凸轮一种可获得特殊运动和不规则运动的传动轮机构，这种运动形式很难靠其他方式实现。曲线路径凸轮的几何形状。运动图表凸轮作为线性驱动器时，其外轮廓几何曲线与旋转角的关系图。如果驱动机构是摇杆，与摇杆旋转角对应的是摇臂高度。运动曲线运动图表的一部分。一些曲线值在设计时给定。例如，在90度角处达到最大升程15毫米。NC（数控）NumericalControl（数控）。在制造业中，表示用数控代码控制2到5轴机床刀具的移动。分辨率控制曲线精度。一个较小的精度值会增加计算时间。在初始设计时可以使用一个较大的精度值。步长直线驱动机构的速度曲线图，或摆杆的转动角度和凸轮盘的转动角度的曲线图。设计并计算凸轮|313设计并计算凸轮设计并计算凸轮设计并计算凸轮设计并计算凸轮通过凸轮的设计和计算，可以使用最少数量的齿轮实现过程控制范围内所需要的所有运动。系统设计过程的基础是使用标准化的运动规律来开发新的凸轮传动装置。使用AutoCADMechanical，能够基于运动图表中绘制的曲线创建凸轮（直动、盘形和圆柱凸轮）。也可以计算现有运动曲线的速度和加速度。凸轮的曲线路径可由已计算的凸轮界面确定。在运动曲线中可以扫描并转换现有的曲线路径。驱动机构可以和凸轮耦合。由曲线路径可以创建NC数据。通过设计和计算凸轮，可以生成盘形凸轮和单个滚子的摆动从动轮。用户也可以计算从动轮的弹簧。凸轮和从动轮将与运动图表一起插入到工程图中。最后生成凸轮产品的NC数据。首先，必须使用ISO图形模板开始创建。打开模板的步骤打开模板的步骤打开模板的步骤打开模板的步骤1打开一个新工程图。菜单菜单菜单菜单“文件” “新建”命令命令命令命令NEW屏幕上将显示“AutoCAD今日”对话框。2在“今日”对话框的“我的图形”区域，切换到“创建图形”选项卡，并选择样板am_iso.dwt。这样就可打开一个新的工程图模板。请以描述性名称保存该文件（例如cam_tutorial.dwg）。314|第19章设计和计算凸轮开始凸轮的设计和计算开始凸轮的设计和计算开始凸轮的设计和计算开始凸轮的设计和计算第一步是启动凸轮例程。启动凸轮设计和计算的步骤启动凸轮设计和计算的步骤启动凸轮设计和计算的步骤启动凸轮设计和计算的步骤1启动凸轮设计和计算。菜单菜单菜单菜单“工具集” “凸轮”命令命令命令命令AMCAM首先，指定凸轮。2在“凸轮设计和计算”对话框中的“凸轮”选项卡上，指定：类型：盘形转速[1/min]：100体直径[mm]：503选择“从动轮”按钮。注意注意注意注意可以使用“下一步”按钮在该对话框中前进。4在“凸轮设计和计算”对话框中的“从动轮”选项卡上，选择“平动”按钮。设计并计算凸轮|3155在“从动轮类型”对话框中，选择“摆动”按钮。6在“凸轮设计和计算”对话框中的“从动轮”选项卡上，指定以下设置，并选择“轮廓”按钮。现在，指定轮廓。这里，可以在增强接触轮廓（内部和外部）或形状接触轮廓（都是外部）间进行选择。指定内部轮廓（需要弹簧来保持接触）。316|第19章设计和计算凸轮7在“凸轮设计和计算”对话框中的“轮廓”选项卡上，指定以下设置，并选择“位置”按钮。对话框将被隐藏，以便用户指定图形中的凸轮和从动轮的位置。8按照下列提示进行操作：指定凸轮的中心：100,100指定从动轮摆动的中心[放弃(U)]：@100,0指定运动的起点[放弃(U)]：@90157.36指定运动图表的原点[放弃(U)/窗口(W)]窗口：指定与凸轮相邻的点指定运动图表的长度[放弃(U)]：@360,0凸轮和从动轮将与运动图表一起被插入到图形中。图形应如下图所示：设计并计算凸轮|317再次打开“凸轮设计和计算”对话框。定义运动曲线定义运动曲线定义运动曲线定义运动曲线现在，将整个运动分为5部分来描述凸轮。指定运动的步骤指定运动的步骤指定运动的步骤指定运动的步骤1在“凸轮设计和计算”对话框中，选择“运动”按钮。2在“凸轮设计和计算”对话框中的“运动”选项卡上，选择“新建”按钮。318|第19章设计和计算凸轮在“选择添加新线段的方式”对话框中，提示用户是插入还是附加新的运动区域。3选择“附加”。现在，定义第一个运动区域。4在“运动-新建模式”对话框中，指定以下设置，并选择“确定”。位置[deg]从-至0-：90升程[deg]0-：0运动将被插入到图形中，并切换回“凸轮设计和计算”对话框。现在，定义凸轮的下一个运动。设计并计算凸轮|3195在“凸轮设计和计算”对话框中的“运动”选项卡上，选择“新建”按钮。6在“选择添加新线段的方式”对话框中，选择“附加”。7在“运动-新建模式”对话框中，指定以下设置，并选择“从动轮运动的上下文”按钮。位置[deg]从-至0-：150升程[deg]0-：5320|第19章设计和计算凸轮8选择“停顿-恒速”（左起第二个按钮）。9在“运动-新建模式”对话框中，指定以下设置，并选择“确定”。曲线：5阶多项式阶多项式阶多项式阶多项式速度[rad/s]0-：2下一个运动区域必须是“恒速”，因为前面的运动区域是“停顿-恒速”。10在“凸轮设计和计算”对话框中的“运动”选项卡上，选择“新建”按钮。11在“选择添加新线段的方式”对话框中，选择“附加”。设计并计算凸轮|32112在“运动-新建模式”对话框中，指定以下设置，并选择“从动轮运动的上下文”按钮。位置[deg]从-至0-：180升程[deg]0-：813选择“恒速”（左起第一个按钮）。例程已重新计算升程并插入正确值10.73。选择“确定”。14在“凸轮设计和计算”对话框中的“运动”选项卡上，选择“新建”按钮。15在“选择添加新线段的方式”对话框中，选择“附加”。16在“运动-新建模式”对话框中，指定以下设置，并选择“从动轮运动的上下文”按钮。位置[deg]从-至180-：220升程[deg]0-：1617选择“恒速-反转”（左起第四个按钮）。322|第19章设计和计算凸轮18在“运动-新建模式”对话框中，指定以下设置，并选择“确定”。加速度[rad/s^2]0-：-60现在，定义最后一个运动区域以完成360度的行程。19在“凸轮设计和计算”对话框中的“运动”选项卡上，选择“新建”按钮。20在“选择添加新线段的方式”对话框中，选择“附加”。21在“运动-新建模式”对话框中，指定以下设置，并选择“从动轮运动的上下文”按钮。22位置[deg]从-至220-：36023例程将自动计算结束位置的正确值。24在“运动-新建模式”对话框中，指定以下设置，并选择“确定”。曲线：谐波组合谐波组合谐波组合谐波组合设计并计算凸轮|323运动区域的定义结束。列表中将显示全部运动区域。同时完成了几何图形的定义。324|第19章设计和计算凸轮计算弹簧的强度计算弹簧的强度计算弹簧的强度计算弹簧的强度现在，进行弹簧的强度计算。计算强度的步骤计算强度的步骤计算强度的步骤计算强度的步骤1在“凸轮设计和计算”对话框中，复选“强度”，并选择“强度”按钮。2在“凸轮设计和计算”对话框中的“载荷”选项卡上，指定以下设置：外部力[N]Fe=：20减少从动轮的质量[kg]mf=：0.1减少惰性质量[kg]mi=：0.07设计并计算凸轮|3253在“凸轮设计和计算”对话框中的“弹簧”选项卡上，指定以下设置：预载[N]F0=：10弹簧的质量[kg]ms=：0.08弹簧位置[mm]ls=：45弹簧等级[N/mm]R=：30注意注意注意注意必须复选“用户更改”以输入“弹簧等级”。在“凸轮设计和计算”对话框中的“材料”选项卡上，用户可以指定凸轮和滚子的材料。建议使用默认材料。326|第19章设计和计算凸轮4在“凸轮设计和计算”对话框中的“杆”选项卡上，指定以下设置：杆的尺寸[mm]d=：85在“凸轮设计和计算”对话框中，选择“结果”。用户可以为杆选择其他类型的横截面。6在“凸轮设计和计算”对话框中，选择“计算”。所有计算结果都一目了然地显示在相应的选项卡上：几何图形几何图形几何图形几何图形：显示几何图形特性并可优化凸轮的位置。设计并计算凸轮|327压力压力压力压力：显示Hertz压力安全系数。通过选择“模拟”并将鼠标指针拖到凸轮上，可以显示凸轮上任意一点的压力。频率频率频率频率：显示共振频率和共振效果的安全系数。轴轴轴轴：显示轴上的载荷及凸轮的驱动功率。通过选择“模拟”并将鼠标指针拖到凸轮上，可以显示凸轮上任意一点的轴载荷。杆杆杆杆：显示杆上的压力。通过选择“模拟”并将鼠标指针拖到凸轮上，可以显示凸轮上任意一点的杆压力。轴承轴承轴承轴承：显示作用于轴承上的中间法向力。弹簧弹簧弹簧弹簧：显示弹簧计算的结果。通过选择“模拟”并将鼠标指针拖到凸轮上，可以显示凸轮上任意一点的结果。三维凸轮三维凸轮三维凸轮三维凸轮：用于生成凸轮的三维实体。328|第19章设计和计算凸轮输出凸轮数据并查看结果输出凸轮数据并查看结果输出凸轮数据并查看结果输出凸轮数据并查看结果在此练习中，输出用于NC机床的TXT凸轮数据。输出凸轮数据的步骤输出凸轮数据的步骤输出凸轮数据的步骤输出凸轮数据的步骤1在“凸轮设计和计算”对话框中，选择“输出”按钮。2在“凸轮设计和计算”对话框中的“文件”选项卡上，指定以下设置，并选择“生成文件”。输出曲线：内部精度[mm]：0.01数据类型：文件：TXT数据类型：坐标：极坐标请以描述性名称保存该文件。3在“另存为”对话框中指定文件的名称和位置，然后选择“保存”。现在，已完成凸轮的设计和计算。4选择“完成”来查看结果。5按照下列提示进行操作：指定结果表格的插入点：指定结果表格的位置设计并计算凸轮|329图形应如下图所示：至此，本章教程全部结束。保存文件。330