凸轮机构仿真步骤详解

凸轮是一种相当重要的连杆件。因为其应用简单，又容易达到所需的运动目的，所以在诸多机械加工、印刷机、内燃机等自动化机械或玩具设计中，凸轮机构被广泛应用。

下面以如图4.68所示凸轮机构为了，讲解凸轮机构仿真的步骤。

图4.68 凸轮机构

1.组装活塞

（1）选择菜单栏中的【文件（F）】→【设置工作目录（W）】命令，系统弹出“选取工作目录”对话框，选择活塞所在的文件夹，单击【确定】按钮，完成工作目录的设置。（2）选择菜单栏中的【文件（F）】→【新建（N）】命令，系统弹出“新建”对话框，勾选【组件】复选框，在【名称】文本框中键入000，取消【使用缺省模板】复选框，单击【确定】按钮，系统弹出“新文件选项”对话框。

（3）在“文件选项”对话框中，选中【模板】列表框中的“mmns_asm_design”选项，单击【确定】按钮，进入装配设计模块。

（4）单击“工程特征”工具栏上的【装配】工具按钮，或选择菜单栏中的【插入（I）】→【元件（C）】→【装配（A）】命令，系统弹出“打开”对话框，选择元件2.prt，单击【打开】按钮，支架就添加到当前模型中，同时在信息提示栏中显示元件装配控制面板。

（5）选择【用户定义】右侧下拉列表框中的“固定”选项，在控制面板中【状态】文本框中显示“完成连接定义”选项，单击控制面板中的【完成】按钮，完成支架的装配约束。

（6）单击“工程特征”工具栏上的【装配】工具按钮，或选择菜单栏中的【插入（I）】→【元件（C）】→【装配（A）】命令，系统弹出“打开”对话框，选择元件1.prt，单击【打开】按钮，支架就添加到当前模型中，同时在信息提示栏中显示元件装配控制面板。

（7）选中【将约束转化为机构连接】右侧下拉列表框中的“销钉”选项，单击【放置】选项卡，单击【轴对齐】按钮，在3D模型中选择支架销轴轴线和凸轮安装孔的轴线，单击【平移】按钮，在3D模型中选择支架安装面和凸轮的侧面，如图4.69所示。

图4.69 销钉约束元素

（8）在控制面板中【状态】文本框中显示“完成连接定义”选项，单击控制面板中的【完成】按钮，完成基座的装配约束。

（9）单击“工程特征”工具栏上的【装配】工具按钮，或选择菜单栏中的【插入（I）】→【元件（C）】→【装配（A）】命令，系统弹出“打开”对话框，选择元件3.asm，单击【打开】按钮，滑杆就添加到当前模型中，同时在信息提示栏中显示元件装配控制面板。

（10）选中【将约束转化为机构连接】右侧下拉列表框中的“滑动杆”选项，单击【放置】选项卡，单击【轴对齐】按钮，在3D模型中选择支架安装孔的轴线和滑杆轴线，单击【旋转】按钮，在3D模型中选择支架的FRONT基准面和滑杆的FRONT基准面，如图4.70所示。

（11）在控制面板中【状态】文本框中显示“完成连接定义”选项，单击控制面板中的【完成】按钮，完成滑杆的装配约束。

图4.70 滑动杆约束元素

2.机构设置

（1）选择菜单栏中的【应用程序（P）】→【机构（E）】命令，系统自动进行机构平台。

（2）单击【模型】工具栏上的【凸轮】工具按钮，或选择菜单栏中的【插入（I）】→【凸轮（C）】命令，系统弹出“凸轮从动机构连接定义”对话框。

（3）单击【凸轮1】选项卡中【曲面/曲线】选项组中【选取】按钮，在3D模型中选择凸轮的工作面，如图4.71所示。

（4）单击【凸轮2】选项卡中【曲面/曲线】选项组中【选取】按钮，在3D模型中选择凸轮的工作面，如图4.72所示。

图4.71 凸轮1工作面

图4.72 凸轮2工作面

（5）其他选项为系统默认值，单击【确定】按钮，完成凸轮的定义。

（6）单击“视图”工具栏上的【拖动元件】工具按钮，或选择菜单栏中的【视图（V）】→【方向（Q）】→【拖动元件（D）】命令，系统弹出“拖动”对话框和“选取”对话框。

（7）在3D模型中，选择拖动点，如图4.73所示。

图4.73 拖动点(www.xing528.com)

（8）在“选取”对话框中，单击【确定】按钮，移动鼠标，模型运动如图4.74所示。

（9）单击“拖动”对话框中的【关闭】按钮，完成模型的拖动。

（10）单击【模型】工具栏上的【伺服电动机】工具按钮，系统弹出“伺服电动机定义”对话框，点选【从动图元】选项组中【运动轴】单选按钮，单击【选取】按钮，在3D模型中选择伺服电动机旋转轴，如图4.75所示。

图4.74 运动图

图4.75 伺服电动机轴线

（11）在“伺服电动机定义”对话框中，单击【轮廓】按钮，选择【规范】下拉列表框中的“速度”选项，选择【模】下拉列表框中的“常数”选项，在【A】文本框中键入36，单击【确定】按钮，完成伺服电动机的创建。

3.运动分析

（1）自由度分析。单击“运动”工具栏上的【机构分析】工具按钮，系统弹出“分析定义”对话框，如图4.76所示，选择【类型】下拉列表框中的“力平衡”选项，单击【自由度】选项组中【DOF】右侧的【评估】按钮，在【DOF】文本框中显示为1，表示模型系统的自由度为1。

（2）运动仿真

单击“运动”工具栏上的【机构分析】工具按钮，系统弹出“分析定义”对话框，选择【类型】下来列表框中的“运动学”选项，在【终止时间】文本框中键入10；

其他选项为系统默认值，单击【运行】按钮，模型就开始运动，效果参见目录下的000.avi。

（3）包络分析

单击“运动”工具栏上的【回放】工具按钮，系统弹出“回放”对话框；

单击【创建运动包络】工具按钮，系统弹出“创建运动包络”对话框，单击【选取元件】选项组中【选取】按钮，在3D模型中选择凸轮，选中对话框中的【颠倒三角形】按钮，然后单击【预览】按钮，效果如图4.77所示；

图4.76 “分析定义”对话框

图4.77 窗口的凸轮包络

单击【关闭】按钮，返回“回放”对话框，单击【关闭】按钮，完成包络分析。

（4）分析测量结果

单击“运动”工具栏上的【测量】工具按钮，系统弹出“测量结果”对话框，单击【创建新测量】工具按钮，系统弹出“测量定义”对话框，如图4.78所示。

在“测量定义”对话框中，选择【类型】下来列表框中的“速度”选项，单击【点或运动轴】选项组中的【选取】按钮，在3D模型中选择滑杆滚轮一点，如图4.79所示。

图4.78 “测量定义”对话框

图4.79 测量点

在“测量定义”对话框中，单击【确定】按钮，返回“测量结果”对话框，选中【测量】列表框中的“measure1”选项，选中【结果集】列表框中的“AnalysisDefinition1”选项，单击工具栏中的【绘制选定结果集所选测量的图形】按钮，系统弹出“图形工具”对话框，对话框中显示结果，如图4.80所示。

图4.80 滑杆滚轮一点速度曲线

退出图形工具窗口，保存分析结果，完成模型的分析。