1.工作原理

偏心直动从动件盘形凸轮机构简图如图4-71所示，原动件凸轮逆时针匀速转动，带动滚子和推杆运动，输出运动为推杆上下移动，要求确定推杆任意时刻的位置、速度和加速度。

初始条件：凸轮基圆半径R=50 mm，滚子半径r=10 mm。凸轮转速n=60 r/min。推程：摆线运动。回程：345次多项式运动。偏心距e=10 mm。

图4-71 凸轮机构简图

2.零件造型

（1）凸轮理论廓线坐标文件的获得方法

凸轮的理论廓线是由基圆半径和从动件运动规律来共同确定的，由此可求得理论廓线的计算方程，按一定的间隔，计算出的凸轮理论轮廓曲线x，y，z坐标值，输入到文本文件中，对于平面凸轮，z=0，保存文件名为“凸轮理论廓线坐标.txt”。

（2）凸轮零件造型

启动Solid Works 2012，选择【文件】/【新建】/【零件】命令，创建一个新零件文件。选择【插入】/【曲线】/【通过XYZ点的曲线】命令，在出现的对话框中单击“浏览…”，在【文件类型】中选择Text Files类型文件，浏览到“凸轮理论廓线坐标.txt”文本文件，单击“打开”，坐标数据将显示在“曲线文件”表中，如图4-72所示。单击“确定”，将凸轮理论廓线用样条曲线绘制出来，如图4-73所示。

图4-72 凸轮理论廓线坐标

图4-73 凸轮理论廓线

选择【插入】/【草图绘制】命令，选择【前视基准面】，单击前面绘制好的曲线，选择【工具】/【草图工具】/【等距实体】命令，点击廓线内侧，得到向内的等距曲线，等距尺寸为滚子半径，如图4-74所示。此即为凸轮的实际轮廓曲线，在原点处绘制凸轮轴孔，如图4-74所示。

单击【特征】/【拉伸凸台/基体】命令，如图4-75所示，以距离10 mm拉伸凸轮，得到凸轮的三维实体，如图4-76所示。以文件名“凸轮”保存。

图4-74 凸轮实际轮廓曲线

图4-75 凸轮拉伸菜单

图4-76 凸轮三维实体

（3）滚子、推杆和机架

按图4-77、图4-78、图4-79分别绘制滚子、推杆和机架的草图，注意要在两处位置设置机架，单击【特征】/【拉伸凸台/基体】命令，以距离10 mm拉伸，得到零件滚子、推杆和机架，分别以文件名“滚子”、“推杆”和“机架”保存。

图4-77 滚子草图

图4-78 推杆草图

图4-79 机架草图

3.装配

选择【文件】/【新建】/【装配体】命令，建立一个新装配体文件。将机架、推杆和滚子添加进来，将机架设为固定零部件，将各正面设置为“重合”，推杆外侧面与机架1内侧面设置为“重合”，凸轮轴孔与机架2设置为“同轴心”，如图4-80所示。(www.daowen.com)

图4-80 凸轮机构装配图

图4-81 装配体中的配合关系

装配完毕后，所有配合关系如图4-81所示，以文件名“凸轮机构装配体”保存该文件。

4.仿真分析

在装配体界面，将“Solid Works Motion”插件载入，单击布局选项卡中的【运动算例1】，在Motion Manager工具栏中的【算例类型】下拉列表中选择“Motion分析”。

（1）添加马达

单击Motion Manager工具栏中的“马达”按钮“”，为凸轮添加一个逆时针等速旋转马达，如图4-82所示，马达转速n=60 r/min，马达位置为凸轮轴孔处。

（2）添加曲线接触

单击Motion Manager工具栏上的“接触”按钮，如图4-83所示，在弹出的属性管理器中【接触类型】栏内选择曲线接触“”，【选择】栏内分别选取凸轮和滚子的边线，如图4-84所示，在图4-83中，选择【曲线始终接触】复选框，其余参数为默认设置，单击“确定”按钮。

图4-82 添加马达

图4-83 【接触】方式对话框

图4-84 凸轮和滚子边线

（3）仿真参数设置

在Motion Manager界面中将时间的长度设到2s，单击工具栏上的“运动算例属性”按钮“”，在弹出的属性管理器中的【Motion分析】栏内将每秒帧数设为100，其余参数为默认设置，如图4-58所示，单击“确定”按钮，完成仿真参数的设置。

（4）仿真分析

单击Motion Manager工具栏上的“计算”按钮“”，进行仿真求解，在求解过程中可以看到凸轮机构的运动情况，在2s的时间内凸轮逆时针旋转了两圈，仿真计算完毕后，单击工具栏上的“结果和图解”按钮“”，在弹出的属性管理器中进行如图4-85的参数设置，其中“”显示栏的面为推杆上的任意一个面，输出即为此面的运动参数。单击“确定”按钮，生成推杆的位移图解，如图4-86所示。

图4-85 【结果】属性管理器

图4-86 推杆位移曲线图解

同理，在图4-85中的前两个下拉列表框第二栏中，分别选择“速度”和“加速度”，即可分别得到推杆的速度和加速度曲线图解，如图4-87和4-88所示。

设置不同的参数，观察输出的结果，分析它们之间的变化规律。

图4-87 推杆速度曲线图解

图4-88 推杆加速度曲线图解