基于VB6.0的盘形凸轮机构CAD系统设计.pdf

设计与制造 机械研 究与应用 基 于 V B 6 0的盘形 凸轮机构 C A D系统设计 冀晓红 丁 勇 1 沈阳理工大学 辽 宁 沈阳 1 1 0 1 5 9 2 沈 空房管处 辽宁 沈阳1 1 0 0 4 4 摘要 利用面向用户的可视化软件 V is u a l B a s i c 6 0进行盘形凸轮机构C A D系统设计 输入原始参数得到该参数下 的凸轮廓线及有关数据 缩短了解析法设计凸轮廓线时数据处理时间 提高设计工作效率 使凸轮机构的设 计直观化 实时化 通过实例验证 该软件界面友好 方便直观 既可用于工程实际 又可满足教学需要 关键词 V is u al B a s ic 凸轮机 构 运动仿真 中图分类号 1 7 I 1 3 2 4 7 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 6 4 4 1 4 2 0 1 1 0 4 0 0 6 2 0 2 Th e CAD s y s t e m de s ig n o f cam me cha n is m ba s e d on VB6 0 J i Xi a o h o n g D in g Yo n g 1 S h e n y a n g u n iv e r s i t y o ft e ch n o l o g y S h e n y a n g L inon in g 1 1 0 1 5 9 C h in a 2 S h e n y a n g a ir f o r ce h o u s e m a nag e m e n t d e p a r t ment S h e n y a n g L i a o n i n g l 1 0 0 4 4 C h in a Ab s t r a ct T h e d e s ig n o n CA D s y s t e m o f ca m me ch a n is m w it h VB 6 0 t o u s e r is in t r o d u ce d in t h is p a p e r A f t e r t h e p a r a me t e r s a r e in p u t t e d t h e ca m an d d a t e s a r e o b t a in e d i t co u l d s h o r t e n d a t e s ma n a g e me n t t ime o f res o l u t i o n d e s ig n in g ca m and a l s o co u l d imp r o v e t h e d e s ign e ff icie n cy t h e d e s ig n is in t u it io n is t ic T h e e x a mp l e w e ma d e ma y p r o v e t h e s o f t w a r e h as f r ie n d l y in t e r r a ce u s in g co n v e n ie n tl y I t C a l l me e t n o t o n l y p r a ct ice b u t als o t e a ch in g Ke y wo r d s Vis u al B a s ic ca in me ch an is m mo t io n imit a t io n 1 前言 凸轮机构是典型的常用机构 只要通过设计合理 的凸轮轮廓曲线 就可以使从动件得到各种预期的运 动规律 并因其凸轮机构构件数少 体积小 可靠性高 的特点 使其广泛应用于 自动化机械 仪表及 自动控 制装置 中 其关键技术是 凸轮廓线设计 笔者采用 V is u a l B a s ic 语言将设计界 面可视化 完成 凸轮机构 的繁杂计算 图形绘制 运动仿真等功能 此软件精 度好 且效率高 易读易懂 通用性强 J 2 数学模型建立 以直动平底从动件盘形 凸轮机构的设计为例 进 行设计分析描述 图 1 直动平底从动件盘形凸轮 图1 为直动平底从动件盘形凸轮 已知基圆半径 R 偏距 e 和从动件运动规律s s 选取直角坐 OPr c os p I 一c o sT o c s i n osi nr o 0 Y1 1 I c os l I l L 0 O J l l 叼 c s i n T q 811rt go 一 U r s nsr o0 1 1兰 I c os 一 sy l1 I L 0 J L j 收稿 日期 2 0 1 1 0 5 3 0 作者简介 冀晓红 1 9 7 0 一 女 辽宁北票人 副教授 主要从事机械设计方面的教学及科研工作 6 2 机械研究与应用 式 中 0 Y 0 s s s in 7 O P v w d s d o 代人上式并整理得平底直动从动件盘形凸轮机构凸 轮廓线方程为 r o s s in r i p 7 7 1 5 C O S 7 7 4 Y r0 s 8 i 叼 田 嚣 s i n 7 5 3 设计窗体 此软件建立的界面需由多个窗体组成 故采用多 重窗体程序设计 3 1 建立列表窗体 窗体运行时 进人开始界面 单击窗体中的 进 入 按钮进入盘形 凸轮机构类 型选择 界面 列表窗 体如图2 所示 单击窗体中的 退出 钮退出程序 图2 凸轮机构类型选择界面 3 2 建立设计窗体 1 设计窗体分别为直动滚子 尖底 从动件盘 形凸轮机构设计界面 直动平底从动件盘形凸轮机构 设计界面 摆动滚子 尖顶 从动件盘形凸轮机构和 摆动平底从动件盘形凸轮机构界面 点击进入相应 类型的凸轮设计 2 编辑 V B流程图 并根据流程 图编写对象响 应事件的程序代码 3 流程图略 3 保存工程 4 测试应用程序 包括运行数据 结果和仿真 程度 找到并排除错误 5 创建可执行程序H J 4 设计示例 已知 从动件的升距 h 2 0 r n l n 导路偏距 g 1 0 m m 推程角 l 1 2 0 远休止角 6 0 回程角 3 9 0 近休止角 9 0 推程为等速运动 回 程为等速运动 滚子半径 r 1 2 to n i 基圆半径 r o 3 0 mr t l o 1 双击 d j g程序开始按钮 显示凸轮机构类型 选择窗体 如图2 所示 2 进入到图 2所示界面后 单击所需设计的凸 轮种类图标 即可进入主设计界面 单击退出键退出 设计与制造 应用程序 点击直动滚子 尖底 从动件盘形凸轮机 构设计界面 显示盘形凸轮机构设计窗体 如图 3 所 示 设计界面中有凸轮的各种设计参数 输出参数以 及各种控制按键 3 在参数区内输入已知参数 选择从动件运 动规律 单击运行按钮 显示不 同偏置系数的最 大压 力角 并生成凸轮轮廓曲线的数据点集 为下面 凸轮的二维建模做好数据准备 如图4所示 图3 直动滚子从动件凸轮机构设计界面 图4 直动滚子从动件凸轮机构数据显示界面 图5 直动滚子从动件凸轮机构运动仿真界面 下转第6 7页 6 3 机械研究与应用 此 C S T系统的最佳设计参数 在此问题求解中要用 到优化工具箱里的F m i n co n函数 常规优化设计和稳健优化设计得到的结果进行 比较 比较结果如表 6所示 表 6 常规设计和稳健优化设计的结果比较 螺纹高 螺纹宽 剪切位置 螺距 加速度 G ram K mm J ram P m m a m s 从上表 6可知 C S T系统的常规优化设计和稳健 优化设计的结果比较接近 常规优化设计的剪切位置 和螺距 比稳健优化设计的结果稍大 表明稳健优化设 计的结果更健壮 因此由稳健优化设计得到的最佳尺 寸参数所设计的 C S T系统更为稳定和可靠 4结语 1 稳健优化设计方法克服 了常规优化设计容 忍参数变异能力差的缺点 把参数的变差计人约束变 差以增加约束函数的值 从而解决设计解的可行性即 稳健性 2 稳健优化设计的螺纹传动结构尺寸比起常 规优化设计更能满足设计要求 其装 置的重量 比传 统设计轻 减小了摩擦系数 降低了生产成本 延长了 设计与制建 使用寿命 3 将稳健优化设计方法与 Ma t l a b优化工具箱相 结合的形式 既能体现稳健优化设计方法的优点 又能 保证陕速地得到设计结果 而且优化结果稳健可靠 参考文献 1 杜青云 雷正保 魏书彬 汽车碰撞预警与碰撞吸能技术结合的 C S T 控制系统 J 中国机械工程 2 0 1 1 2 2 6 7 5 1 7 5 5 2 唐宁 雷正保 矩形螺纹剪切吸能影响因素研究 J 公路与 汽运 2 0 1 0 1 3 7 1 1 1 4 3 贾云海 张文明 螺旋弹簧多目标稳健优化设计 J 北京科技 大学学报 2 0 0 9 3 1 6 7 8 8 7 9 1 4 姚录录 杜长龙 宋静 等 封闭行星齿轮传动系统的稳健可 靠性优化设计 J 起重运输机械 2 0 1 0 6 4 4 4 6 5 朱海文 雷正保 李静 螺纹剪切式碰撞吸能系统快速推进装置 研究 J 机械设计与研究 2 0 0 9 2 5 6 9 0 9 3 6 Y a n g Y a n h u i L i u D o n g H e Z i y a n e r e Op t i m iz a t i o n o f p r e f o r m s h a p e s b y RS M a n d F EM t o imp r o v e d e f o r ma t io n h o mo g e n e it y in a e r o s p a ce f o r g i rig s J C h in e s e j o u m a l o f a e r o n a u t i cs 2 0 1 0 2 3 2 6 0 2 6 5 7 戴玮 薛松柏 张亮 等 基于田口法的P B G A器件焊点可靠 性分析 J 焊接学报 2 0 0 9 3 0 1 1 8 l 一 8 4 8 徐见秋 雷正保 罗宪华 螺纹剪切式碰撞吸能装置最优螺纹参 数设计 J 交通科学与工程 2 0 1 0 2 6 1 9 o 一 9 6 9 芦新春 王书全 齿轮传动稳健优化设计系统的实现 J 现代 制造工程 2 0 0 8 8 1 0 2 1 0 4 上接 第 6 3页 4 运动仿真 单击运动仿真图标 启动运动仿 真分析过程 运动学分析是按输入的时间和步数进 行分析 如 时问设为 1 2 0 s 步数为 3 6 0步 运动分析 完成后 运动仿真对话框自动弹出 选择播放或单步 来进行运动仿真 进入运动仿真模块观察仿真效果 图如图 5所示 5 根据所显示的数据 用户可进行相应的设计 修改 5 结论 1 本设计软件可输入凸轮参数 角速度 基圆 半径 滚子半径 偏距和最大位移等 选择运动方向 内外凸轮 设定起始角度 推程角度 回程角度和远程 休止角 可选择五种不同的推程和回程运动规律运行 演示及数据显示等 通过许用压力角和凸轮轮廓曲 率半径参数进行机构校核 并求出最大压力角以及任 意转角时的凸轮轮廓所对应的位置 为以后的加工 生产提供有效的数据参数和设计思路 2 绘制不同类型的凸轮仿真轮廓 绘制速度 加速度及位移曲线 显示运动规律的特征参数如速度 最大值 加速度最大值 a m a x 和最大压力角 进 行机构运动分析和运动仿真 3 可以得到不同转向系数 逆时针 顺时针 的内凸轮机构和外凸轮机构 4 通过改变偏距的数值 可分别得到对心盘形 凸轮和偏置盘形凸轮类型 5 具有参数优化功能 例如 当最大压力角 时 系统会 自动增大基圆半径 重新设计凸 轮廓线和运动仿真 6 本设计软件中输人和输出的信息都以显示 的形式在图形 区域显示 出来 便于观察 做到数据调 整可视化 操作过程中 图形区产生的信息可使用户 完全理解整个过程 该系统非常适合作为