AutoCAD中凸轮轮廓曲线绘制与设计.doc

AutoCAD中凸轮轮廓曲线的绘制与设计 肖辉进 （四川文理学院理工系，四川达州，635000） 摘要：本文介绍了在 AutoCAD中凸轮轮廓曲线的设计方法，通过快速而精确地生成凸轮轮廓曲线，极大地提高了设计精度和效率。并介绍了凸轮曲线的拟合与光顺的方法，使设计的曲线适应于加工的要求。 关键词：AutoCAD；凸轮；轮廓曲线；拟合；光顺 The Drawing and Design of Outline of Cam in AutoCAD Huijin-Xiao (Sichuan University of Arts and Science, Sichuan Dazhou, 635000) Abstract: This paper introduced the methods of designing outline of cam in AutoCAD. Those methods can largely raise design precision and efficiency by forming the outline of cam rapidly and accurately. This paper also introduced the methods of fitting and smoothing of cam’s outline for designed curved line to suit the machining demands. Keywords: AutoCAD；Cam；Outline；Fitting；Smoothing 0 引言 凸轮轮廓曲线是一种较复杂的函数曲线，其设计方法通常有图解法和解析法两种。图解法简便易行、直观，但作图误差较大，精度较低，适用于对从动件运动规律要求不高的一般精度低速凸轮设计；对于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。传统的设计方法如图1所示，先用环形阵列工具（Array）画出各条辐射线，根据凸轮运动规律，计算出凸轮在转角射线上的位移尺寸，找到各条射线上从动件位移点的位置，再用多段线命令（Pline）将各点连接起来就形成了凸轮的轮廓线。这种绘制方法实际上是采用手工采点，以直代曲进行曲线的近似绘制，当曲线精度要求较高时，所需射线变得非常密集，需要手工输入大量的坐标，这给使用者带来了诸多不便。 图1 凸轮曲线绘制的一般方法 1 AutoCAD 结合Excel的精确绘制凸轮曲线 AutoCAD是工程界流行最广泛的绘图软件之一，具有良好的通用性、简单易学、使用方便等特点。且作图精度可达到小数点后四位，远比手工作图精确。但对函数的许多点进行列表计算却相对较弱，且对计算出的点进行逐点输入，又大大影响作图速度。这里将AutoCAD绘图功能与Excel的列表计算功能结合起来，通过Excel快速计算出凸轮轮廓所需的各点坐标，并复制粘贴到AutoCAD 的点坐标输入中，精确而快速地生成所需的凸轮轮廓曲线。下面举例说明凸轮曲线具体绘制步骤。 设计一尖底对心直动从动件盘形凸轮，凸轮顺时针转动，基圆半径rb=40 mm，从动件升程h=50mm，推程运动角δ0=150°，远停止角δs=30°，回程运动角δ0’=120°，近停止角δs’=60°，其运动规律如下表所示[1]。 凸轮转角 0°～150° 150°～180° 180°～300° 300°～360° 从动件运动规律 等速上升50mm 停止不动 等加速等减速下降至原处 停止不动 等速阶段：；等加速阶段：；等减速阶段： 。 凸轮曲线快速生成步骤如下。 （1）在Excel中打开一张空白的工作表，在A列逐次从小到大输入凸轮升程各转角数值；这里取凸轮转角步长为1。，利用Excel的等差数列快速输入法迅速在A列依次生成1～180的数值。 （2）在B1中输入：=40+50*$A1/150，B2格内马上得出了计算的结果。再选中B2格，让光标指向B2矩形右下角的“■”，当光标变成“+”时，按住光标沿B列拖动到75行，即可完成凸轮推程的等加速段各点极坐标半径值的计算。同理可分别计算出凸轮其它各行程阶段各点的极坐标半径值。如图2所示。 （3）在C1中输入：=A1B1，再选中C1拖动光标，即可在C1列形成曲线函数的极坐标值。 在AutoCAD中绘制凸轮曲线。先将Excel中形成坐标全部选中复制到剪贴板或保存到文本文档中，然后打开AutoCAD，绘制凸轮基圆，将用户坐标系调整到凸轮圆心，并且以从动件与凸轮中心的连线为X轴。在命令框输入“pline”或“spline”命令，以凸轮从动件的起始运动点作为线段输入的第一个点，然后将剪贴板中的坐标一起粘贴到AutoCAD的命令行中即可快速生成所需的凸轮曲线