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南京理工大学 紫金学院 毕业设计（论文）任务书 系 ： 机械工程系 专 业 ： 机械工程 与 自动化 学 生 姓 名： 吴秋升 学 号： 060104239 设计 (论文 )题目 ： 凸轮机构计算机辅助设计软件的开发 起 迄 日 期 : 2010 年 2 月 24 日 6 月 5 日 设计 (论文 )地点 : 南京理工大学 紫金学院 指 导 教 师 : 刘艳艳 专业 负责 人 : 肖猛 发任务书日期 : 2009 年 2 月 23 日 任务书填写要求 1毕业设计（论文）任务书由指导教师根据各 课题的具体情况填写，经 学生所在专业 的负责人 审查、 系领导签字后生效。此任务书应在毕业设计（论文）开始前一周内填好并发给学生； 2 任务书内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，不得随便涂改或潦草书写，禁止打印在其它纸上后剪贴； 3 任务书内填写的内容，必须和学生毕业 设计（论文）完成的情况相一致，若有变更，应当经过所在专业及 系主管领导审批后方可重新填写； 4 任务书内有关“ 系”、“专业”等名称的填写，应写中文全称，不能写数字代码。学生的“学号”要写全号 ； 5 任务书内“主要参考文献”的填写，应按照国标 714 2005文后参考文献著录规则的要求书写，不能有随意性； 6 有关年月日等日期的填写，应当按照国标 7408 2005数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“ 2008 年 3 月 15 日”或“ 2008 毕 业 设 计（论 文）任 务 书 1本毕业设计（论文）课题应达到的目的： 凸轮 机构 的设计一般是通过作图法进行，设计过程繁琐， 工作量大， 且精度不高。本课题针对凸轮机构进行 件的 二次开发 ，完成凸轮机构的 计算机辅助设计软件的开发 工作，实现凸轮机构设计的参数化、快速化。 使学生在机械设计、计算机应用技术等方面受到综合训练。 2本毕业设计（论文）课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）： （ 1） 课题任务内容： 软件 界面设计 ； 程序代码的编写； 凸轮 机构 参数化设计功能的实现 。 （ 2） 课题任务要求： 以普通微机为硬件背景，在掌握 言开发技术的基础上，完成科学性分析 ，制定开发计划、进行系统分析、确定设计方案； 完成程序 编写和测试 ； 提交软件以及相应的文档。 毕 业 设 计（论 文）任 务 书 3对本毕业设计（论文）课题成果的要求包括毕业设计论文、图表、实物样品等： （ 1）论文综述； （ 2）英文文献翻译； （ 3）功能完善、界面友好的设计开发程序及相应的设计说明书； （ 4）软件源代码光盘。 4主要参考文献： 1 贺炜 . 计算机 绘图 子图板绘图与 次开发 M. 北京 : 机械工业出版社 , 2002. 2 唐嘉平 . 用教程 M. 北京 : 清华大学出版社 , 2007. 3 程静 . 程绘图及二次开发技术 M. 北京 : 国防工业出版社 , 2008. 4 曾鸿飞 , 张帆 , 卢泽临 . 发基础与实例教程 M. 北京 : 中国电力出版社 , 2008. 5 宋延杭 . 用指南 次开发 M. 北京 : 人民邮电出版社 , 1999. 6 姚涵珍 , 周桂英 , 楚大庆 . 004 交互工程绘图及二次开发 M. 北京 : 机械工业出版社 , 2004. 7 张晋西 . 次开发 M. 北京 : 清华大学出版社 , 2002. 8 王建东 , 李国昌 . 用 J. 河北科技大学学报 , 2006， 27（ 2） ： 1699 彭观明 . 基于 次开发技术的应 用 J. 泰山学院学报 , 2006，28（ 6） ： 3010 佟士懋 , 刑芳芳 , 夏齐霄 . 次开发技术基础及应用实例M. 北京 : 国防工业出版社 , 2006. 11 王华坤 , 范元勋 . 机械设计基础 M. 北京 : 兵器工业出版社 , 2001. 12 刘昌祺 . 凸轮机构设计 M. 北京 : 机械工业出版社 , 2005. 13 卢耀祖 . 机械结构设计 M. 上海 : 同济大学出版社 , 2004. 14 李政 , 梁海英 , 李昊 . 用基础与实例教程 M. 北京 : 国防工业出版社 , 2005. 15 王若慧 . 基于 次开发及应用实例 J. 自动化技术与应用 , 2007， 26（ 9） ： 30 毕 业 设 计（论 文）任 务 书 5本毕业设计（论文）课题工作进度计划： 起 迄 日 期 工 作 内 容 2010 年 所在专业审查意见： 负责人： 年 月 日 系意见： 系领导： 年 月 日 南 京 理 工 大 学 紫 金 学 院 毕业设计 (论文 )外文资料翻译 系： 机械工程系 专 业： 机械工程及自动化 姓 名： 吴秋升 学 号： 060104239 外文出处： 附 件： 指导教师评语： 签名： 年 月 日 注： 请将该封面与附件装订成册。 (用外文写 ) 附件 1：外文资料翻译译文 机械设计 概要 机械设计是 一种 科学和技术的应用 。 它用 来 制定 以 满足人类需要 为 目的 的 新的或改进的产品 。它又是一种 工程技术，不仅关系到该产品 本身 在大小 、 形状和建筑细节 上 广阔的领域， 而且， 在生产 、 销售和使用该产品所涉及的各种因素 都有关系 。 执行机械设计各种功能 的人 通常称 之为 设计 者 或设计工程师。 机械设计基本上是一个创造性的活动。 然而除了创新，设计工程师 还 必须 具有 机械制图 、 运动学 、动力学 、 材料工程 、 材料和制造工艺抗弯强度 等知识技能 。 如前所述 ， 机械设计的目的是生产一种产品，它将 能满足 人类的需要。发明 、发现和科学知识本身并不一定 能 有利于人民，只有在他们 介入到 设计产品中 时才能够得到 一项 利益 。因此， 应当承认 人的 需要必须 针对于 一个特定的产品识别设计。 机械设计应被视为是 一个 利 用创新人才设想一个产品设计 并 对体系进行分析然后作出合理的判断 后 的产品生产 的机会 。 基础工程重要的是要理解，而不是单纯的 依据 事实和 熟记 方程 。 一方面，熟练依据事实和经验方程 ，便可以用来提供所需的所有产生 优化 设计 的 正确决定。另一方面，任何计算必须做的极其谨慎 和精密 。例如，如果一个小数点 的 错误， 可能使 一个 可行的方案 无法正常 运行 。 良好的设计需要尝试新的想法并愿意采取一定的风险， 同时还要 知道它的新概念 和关于 存在 故障的 恢复 方法 。因此，一个设计师必须要有耐心，因为没有时间和精力 的 花费 就没有 成功的保证。创建一个全新的设计，一 般需要 把 许多 传统的 和行之有效的方法 放在 一边。这并不容易，因为很多人抱着熟悉的思想 、 技术和态度 。设计工程师应不断寻找方法， 用 以改善现有的产品， 他们 必须决定 用 什么 样的 成熟旧观点和 应该 纳入 什么 样的 未经试验的 新 想法。 新的设计一般 在出现漏洞或者严重问题或者不可预见性的问题 之前， 所 制定 出的 新设计出来的优良特性 必须 可以得到享受。因此，一个卓越的产品， 同时也是 更高的风险。应该强调的是， 如果设计不保证 这种 最基本的 ， 那么 这种 新 方法不能 得到 申请 应用 。 在设计的初期阶段，创造性 想法可以非常丰富而且不被过多 制约因素 所制约 。 即使会出 现 许多不切实际的想法， 也会在制造之前被设计者们所具备的强悍的理论知识所消灭。只有这样，创新的思维才不会被抑制 。很多时候， 会有不只一个 的设计开发 想法，然后他们 可以相互比较。 最终 被接受并使用的 的思想 是 被拒绝 过的 设计 这种情况是完全可能的， 这就体现了设计是一个全面的审核的过程 。 心理学家经常讨论并寻求适合的人机关系。努力寻求适合的人机条件是设计工程师的主要责任。不过这不是一件容易的事。因为实在没有被所有人所合适的确定的工作尺寸和工序。 另一 点 重要的 就是 ，应该承认如果 设计师们 被采纳 ，他们 必须能够传达给其他人 想法 。 最初 ，设计人员必须传达一个初步设计 并 得到管理层的批准。这通常是由绘图布局 和口头 、 书面材料一并讨论。为了有效地沟通，以下几个问题必须回答： （ 1） 该 设计是否真正 满足 人的需要？ （ 2） 该设计 是否 能 与对手 公司竞争？ （ 3） 该设计的生产是否是合算的 ？ （ 4） 该设计能否很容易的被维护 ？ （ 5） 该设计的销售和获利怎样 ？ 只有时间才能提供对上述问题的真正答案，但 可以肯定的是， 产品 还是得 设计 、制造 并 销售。设计工程师也必须通过 介绍 细节和装配图的使用 传达 设计直到 制造完成 。 很多时候，一个问题会发生在制造周期。它可能是需要改变的尺寸或公差的一部分，以便它可以更容易地生产。 工程必须通过设计工程师，使该产品的功能不会产生不利的影响，这是必须要符合的 。 在其他情况下， 为了能及时出货， 在组装过程中或测试之前 可能会出现 设计 的 缺陷 。 这些 现象 证实了这一事实 ： 设计是一个活的过程。总有一个更好的方式 来实现 它 ，所以 设计师 们 应不断 去为 找到更好的办法而努力 。 机械零件强度 设计任何机器或 机构 的主要因素之一是必须 使强度大于压力 ， 以确保 机器的 安全性和可靠性。为了 能 保证 机械不失效 ， 我们 就 要学习他们为什么有时 会失效 。然后我们将能够 联系优势去 实现安全的 运作 。 在 理想情况下， 设计任何机械的时候， 工程师 都有验证材料强度并选择很好的强度的材料的很伟大的试验。 这些试验应该 使样本 具有相同的热处理，表面光洁度和尺寸。设计师通过 设计 ；找出在 完全 相同的加载条件下 ， 仍能发挥作用的 标本。这意味着，如果该部分是 受到 弯曲载荷，应该有弯曲载荷测试。如果是 受到 弯扭组合，应当根据测试弯扭组合测试。这种测试将提供非常有用的和准确的资料。 它们告诉工程师使用什么样的 安全系数的可靠性以及对 给定一个材料 的使用寿命。 一旦这些数据 为设计所用 ，工程师 们 可以 放心， 他正在做的将可能是最好的工程。 在收集大量的数据 之前，这种设计 被很合理地看成是成本的一部分 ， 如果失误可能危及人的生命， 或者粗制的 零件 会被大量制造 。 以 汽车和冰箱为例， 正是因为在制造之前有着大量检验才有了非常好的可靠性， 当它除以制造零件的总数 时， 这些测试的成本会很低。 现在，您可以 根据以下四点来评估设计类别 ： （ 1） 零件失效 会危及人的生命，或该 零件被大量生产 ，因此，通过严谨的测试计划是在设计合理的。 （ 2） 零件 数量 很大时，只需要 一 种基本的 系列测试 就可以了 。 （ 3） 零件 是 小数量时没有理由去测试；也有时 设计必须 很快的完成任务以至于没有 时间来测试 。 （ 4） 零件 已设计 、 制造和测试，发现不能令人满意 时， 需要分析是理解为什么 零件 是不理想 的 ，怎样才能改善。 这是 过去三年，我们应主要关注的类别。这意味着，设计师通常只 需要 屈服强度，极限强度值和伸长率。有了这个微薄的信息 ， 工程师将设计对静态和动态载荷 ；双向和三轴应力状态 ； 高低温 ； 大 、 小配件！这些数据通常可从简单的 张紧 测试中获得， 但那些负载都是在应用中形成的而且随着时间在改变 。然而，这些相同的数据必须使用复杂的设计 或 应用每分钟数千次 得 动态负载部分。 难怪机械零件，有时失败 。 总括来说，设计师的 主要 问题是使用简单的紧张测试数据，并将之 用于 零件的强度， 不管 应力状态或装载情况 。 两种金属可能有完全相同的强度和硬度，但 它们不一定有相同 优越的承受超负荷 的能力 ，因为 其性质 ， 故 称 这种能力为 延展性。 延展性的 的衡量标准是在材料发生断裂 时的伸长率 。通常 用 5 的伸长率作为划分弹性材料和脆性材料的分界线 。 材 料在断裂后 伸长率 不到 5 被认为是 脆性的 ，但是更多的时候一个材料常常被划分到塑性的行列。 一种物质的伸长率通常是衡量指标的长度超过 50 毫米。 由于这 不是 一个实际的压力， 故 确定延性方法措施有时使用。 在试样 已断裂，测量是在断裂，塑性然后可以作为两岸百分率截面积表达的截面面积。 设计一个额外的安全系数是允许吸收大型重载荷的韧性材料的设计特点 。 延性也很重要，因为 这种材料能作为 冷 工作的一项 措施。 金属加工操作需要韧性材料的弯曲和绘图作为此类操作。 当材料被选中抵抗磨损，腐蚀，或塑性变形，硬度通常是最重要的属性。 硬度测试 有 几种方法可用，这取决于 需要哪些特定 的属性 。 布氏、罗氏、维氏和努氏四个的硬度数字 是目前 使用 最多的 。 大多数硬度测试系统使用一个标准的负载，应用于一球或接触要测试材料的 凌锥。 然后 将 硬度 表示为压缩大小的 函 数 。 因为测试 是 无损 的而且 不是必需的 ，所以这意味着硬度是一个 用 来衡量 的 简单的属性 ， 。 通常可直接在一个实际的计算机上进行测试。 2：外文原文 （复印件） 南京理工大学紫金学院 本科生毕业设计（论文）选题、审题表 系： 机械工程系 专业： 机械工程及自动化 指导教师 姓 名 刘艳艳 专业技术职 务 讲师 课题名称 凸轮机构计算机辅助设计软件开发 适用专业 课题性质 A B C D E 课题来源 A B C D 课题预计 工作量大小 大 适中 小 课题预计 难易程度 难 适中 易 备注 : 课题简介 课题应完成的任务和对学生的要求 所在专业审定意见： 专业负责人 (签名 )： 年 月 日 注：本课题由 吴秋升 同学选定，学号： 060104239 注： 1该表由指导教师填写，经所在专业负责人签名后生效，作为该专业学生毕业设计（论文）选题使用； 2有关内容的填写见背面的 填表说明 ，并在表中相应栏内打“ ”； 3课题一旦被学生选定，此表须放在学生“毕业设计（论文）资料袋”中存档。 填 表 说 明 1 该表的填写只针对 1 名学生做毕业设计（论文）时选择使用，如同一课题由 2名及 2名以上同学选择，应在申报课题的名称上加以区别（加副标题），并且在“设计（论文）要求”一栏中说明。 2 “ 课题性质” 一栏： A产品设计； B工程技术研究； C软件开发； D研究论文或调研报告 ； E其它。 3 “课题来源” 一栏： A自然（社会）科学基金与省（部）、市级以上科研课题； B企、事业单位委托课题； C院、系级基金课题； D自拟课题。 4 “课题简介” 一栏： 主要指该课题的背景介绍、理论意义或实用价值。 南 京 理 工 大 学 紫 金 学 院 毕业设计 (论文 )前期工作材料 学生姓名 : 吴秋升 学 号： 060104239 系 ： 机械工程 系 专 业 : 机械工程及自动化 设计 (论文 )题目 : 凸轮机构计算机辅助设计软件开发 指导教师 : 刘艳艳 讲师 (姓 名 ) (专业技术职务 ) 材 料 目 录 序号 名 称 数量 备 注 1 毕业设计 (论文 )选题、审题表 1 2 毕业设计 (论文 )任务书 1 3 毕业设计 (论文 )开题报告含文献综述 1 4 毕业设计 (论文 )外文资料翻译含原文 1 5 毕业设计（论文）中期检查表 1 2010 年 3 月 注：毕业设计（论文）中期检查工作结束后，请将该封面与目录中各材料 合订成册 ，并统一存放在学生“ 毕业设计（论文）资料袋 ”中（打印件一律用 型）。 南 京 理 工 大 学 紫 金 学 院 毕业设计 (论文 )开题报告 学 生 姓 名 ： 吴秋升 学 号： 060104239 专 业 ： 机械工程及自动化 设计 (论文 )题目 ： 凸轮机构计算机辅助设计软件开发 指 导 教 师 : 刘艳艳 2010 年 3 月 19 日 开题报告填写要求 1开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由 学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效； 2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见； 3“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于 15篇（不包括辞典、手册）； 4 有关年月日等日期的填写，应当按照国标 7408 2005数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要 求，一律用阿拉伯数字书写。如“ 2007 年 3 月 15 日”或“ 2007 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告 1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写 2000 字左右的文献综述： 文 献 综 述 1. 凸轮机构二次开发的意义 随着信息时代和全球一体化进程的到来 ， 我国的机械制造企业要在激烈的市场竞争中生存和发展 ， 就必须具备产品的快速开发 、 研制及创新能力 。 凸轮机构因其独特的功能特性 ， 在工业工程的各个领域得到极为广泛的应用 。 由凸轮机构特性决定 ， 针对不同应用环境下凸轮机构都 不相同 。 因此对单个凸轮机构进行重复设计与计算为设计人员增加大量重复性工作 ， 使得产品设计周期延长 、 增加产品设计成本 、 降低企业竞争力 。 实践证明 ， 术对加速产品开发 、 缩短产品设计周期 、 提高产品质量 、 降低成本起着关键作用 ， 是支持企业增强创新设计 ， 提高市场竞争力的强有力手段 1。 2. 二次开发 相关 软 件 目前全球使用最广泛的一种工程图形设 计软件。它强大的生命力不仅在于其完善的绘图功能、良好的用户界面， 而且还在于它具有开放式的结构体系和众多的系列化产品，并为用户提供了多种二次开发的工具盒方法 2。 （ 1） 新一代的 言。 语言进行了扩展，可以通过口与对象交互。同时，通过实现反应器函数，还扩展应事件的能力 3。作为开发工具， 供了一个完整的集成开发环境（ ，包括编译器、调试器和其他工具，可以提高二次开发的效率。另外， （ 2） 用程序以 C+为基本开发语言 ， 具有面向对象编程方式的数据可封装性、可继承性及多态性的特点 4，用其开发的 件具有模块性好、独立性强、连接简单、使用方便、内部功能高效实现以及代码可重用性强等特点，并且支持 本类库，能简洁高效地实现许多复杂功能 5。 （ 3） 基于 术的 开发工具 一套微软标准 ， 该标准允许通过外显的对象由一个 用程序，这也是面向对象编程技术的精髓所在 6。务器应用程序是通过自身对象的属性 、方法、事件外显其功能。对象是服务器应用程序的简单而抽象的代表 。 不管是用 从外部，还是用 内部对 行二次开发，都是通过调用 术的完全面向对象化编程的特点，使其开发环境具备了强大的开发能力和简单易用的优良特点，开发工具的选择也具有很大的灵活性 7,8。 所以，利用 术，是极具潜力的一种开发手段 。 术的出现 ， 标志着 二次开发技术取得了历史性转折。首先 ， 它首次完全实现了 使得其他软件可以方便地访问 其次 ,次实现了面向对象的开发技术 ,用户可以操纵它提供所有的 象 ； 最 后 ， 基于 发技术的开发工具得到空前的膨胀 ， 已不再局限于 C 及 C+系列语言 ， 用 工具都可以进行开发 9。 术大大地提高了系统开发的效率、健壮性及易维护性。 综上所 述 , 以下两个最主要的优点 10： （ 1） 可以在多种编程环境中编程访问 形。在此技术出现之前只能使用者 C+等访问 形。 （ 2） 更容易与其它 用程序（ 例如 者 享数据。 3. 凸轮机构 概述 在设计机械时，为了完成一定的运动，常要求某些从动件的位移、速度或加速度按照预定的规律变化， 尤其当从动件需要按照复杂的运动规律运动时，通常采用凸轮机构。凸轮机构是各种机械设备中常用的典型机构。 凸轮机构种类繁多， 按照从动件分为尖底从动凸轮、滚子从动件凸轮和平底从动件凸轮；而按照形状又可以分为移动凸轮、盘形凸轮、圆柱凸轮、锥形凸轮 等 11,12。 4. 凸轮机构研究方法 凸轮机构的设计一般都是通过作图法来得到凸轮的轮廓曲线，首先分析凸轮机构为何种机构 尖底从动，滚子从动还是平底从动。然后以从动件为参照物逆转凸轮，得到理论轮廓曲线，再通过人工处理或者计算得到真正的实际凸轮轮廓点云，再通过用圆滑 的曲线将其相连 最终得到轮廓曲线。但是作图法是不能得到严格的轮廓曲线的。对作图法而言，首先必须人为的将一串完整的运动有限元化，而由于人的计算和工作能力有局限，所以就决定了有限元的数量不会太多，这样就会带来很大的误差，其次在作图过程中，大量的点与点之间的路径都是由设计者的主观臆断来判别的，最主要的是对于某些凸轮设计而言，如高速凸轮、靠模凸轮等等，常常要求精确地求出凸轮轮廓和转角间的函数关系，所以即便是忽略了作图法中人为误差和工具误差，作图法仍是一个极为不严格的设计方法 13。介于作图法的局限，我们常常使用解析法来设计我们所 需要的凸轮轮廓曲线，由于解析法的计算特点，所以常用计算机加以辅助设计。 计算机具有强大的数值计算、逻辑判断和图形绘制功能，在有关软件的支撑下，可以完成凸轮机构设计的各个环节。 5. 凸轮机构类型的选择 同一运动要求往往可以通过多种凸轮机构来实现，即使在凸轮机构类型确定的情况下，实现运动要求的机构基本参数和结构参数也有较大的可取范围。这就存在如何根据使用场合和工作要求，合理选择凸轮机构类型和确定有关参数的问题，它们是建立在设计方案的定量评价基础上的最优化问题。由于凸轮机构类型选择属于概念设计范畴，目前尚无系统的评价理论和方法，在一般的工程设计中，此项工作主要依赖于设计者个人的经验和主观意愿，只有通过对专家设计经验的总结，并加以描述，构造类型设计知识库和定量评价系统，基于人工智能和专家系统技术，才能实现凸轮机 构类型的智能设计和最优设计 12,13。 6. 凸轮机构计算机辅助设计要求 完整的凸轮机构计算机辅助设计 软件 一般包括 ： 定义设计问题、设计、分析、几何计算和绘图五个部分，用于完成下列设计任务 14,15： 1） 设计要求的输入； 2） 根据使用场合和工作要求，选择凸轮机构类型； 3） 根据工作要求选择或设计从动件运动规律； 4）确定凸轮机构基本参数； 5） 建立凸轮轮廓曲线方程和刀具轨迹，计算凸轮轮廓曲率半径，进行压力角检验及廓是否变尖或失真检验； 6） 力分析，力锁合弹簧的设计； 7） 材料及热处理方法选择，重要场合时的凸轮副接触强度 校核； 8） 机构结构设计，装配图绘制，零件工作图绘制； 9） 机构的三维造型，运动模拟，机构所占空间尺寸检验。 7. 本文 研究 在选择软件方面 ， 二次开发的高级宏汇编语言，由于推出较早，具体 较广泛的使用基础。但是作为解释语言，其运行速度和保密性方面有一定的缺陷。在随后的推出的 ，虽然有了较大的改善但还是存在一定的缺陷，本次毕业设计选择使用 选择凸轮机构方面， 介于凸轮机构种类的广泛性，本次毕业设计选取典型的尖顶从动凸轮机构和滚子从动凸轮机构作为研究对象。 由于已经选定以尖 顶 和滚子 从动凸轮机构最为典型的研究对象，且研究方法初步设为解析法，故本次毕业设计所需完成的凸轮机构计算机辅助设计软件的主要功能为： 1）设计要求输入； 2）根据工作要求选择或设计运动规律； 3）确定凸轮机构的基本参数；4）利用绘图软件根据所确定的基本参数绘制自动地绘制出凸轮机构的二维图形； 5）实现凸轮图形在平面内的工作模拟运动。 参考文 献 1 贺炜 . 计算机 绘图 子图板绘图与 次开发 M. 北京 : 机械工业出版社 , 2002. 2 唐嘉平 . 用教程 M. 北京 : 清华大学出版社 , 2007. 3 程静 . 程绘图及二次开发技术 M. 北京 : 国防工业出版社 , 2008. 4 曾鸿飞 , 张帆 , 卢泽临 . 发基础与实例教程 M. 北京 : 中国电力出版社 , 2008. 5 宋延杭 . 用指南 次开发 M. 北京 : 人民邮电出版社 , 1999. 6 姚涵珍 , 周桂英 , 楚大庆 . 004 交互工程绘图及二次开发 M. 北京 : 机械工业出版社 , 2004. 7 张晋西 . 次开发 M. 北京 : 清华大学出版社 , 2002. 8 王建东 , 李国昌 . 用 行二次开发技术的研究 J. 河北科技大学学报 , 2006， 27（ 2） ： 1699 彭观明 . 基于 J. 泰山学院学报 , 2006，28（ 6） ： 3010 佟士懋 , 刑芳芳 , 夏齐霄 . 次开发技术基础及应用实例 M. 北京 : 国防工业出版社 , 2006. 11 王华坤 , 范元勋 . 机械设计基础 M. 北京 : 兵器工业出版社 , 2001. 12 刘昌祺 . 凸轮机构设计 M. 北京 : 机械工业出版社 , 2005. 13 卢耀祖 . 机械结构设计 M. 上海 : 同济大学出版社 , 2004. 14 李政 , 梁海英 , 李昊 . 用基础与实例教程 M. 北京 : 国防工业出版社 , 2005. 15 王若慧 . 基于 次开发及应用实例 J. 自动化技术与应用 , 2007， 26（ 9） ： 30 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告 本课题要研究或解决 的问题和拟采用的研究手段（途径）： 凸轮机构的设计一般是通过作图法进行，设计过程繁琐，工作量大，且精度不高，而且适用的情况非常有限。本课题针对凸轮机构进行 件的 二次开发 ，通过对典型的尖顶从动凸轮机构 、 滚子 从动凸轮机构 的解析 法分析和对 熟悉 使用完成凸轮机构的 计算机辅助设计软件的开发 工作，实现凸轮机构设计的参数化、快速化。使学生在机械设计、计算机应用技术等方面受到综合训练。 在学习了 二次开发相关软件，以及充分了解了凸轮机构的使用和参数化计算以后，对研究的部分分为三个 步骤进行： （ 1）普通微机为硬件背景，在掌握 言开发技术的基础上，完成科学性分析，制定开发计划、进行系统分析、确定设计方案； （ 2）完成程序编写和测试； 软件 界面设计 ； 程序代码的编写； 凸轮机构 参数化设计功能的实现 。 （ 3）提交软件以及相应的文档。 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告 指导教师意见 ： 1对“文献综述”的评语： 2对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测： 指导教师： 年 月 日 所在专业审查意见： 负责人： 年 月 日 南京理工大学 紫金学院 毕业设计说明书 (论文 ) 作 者 : 吴秋升 学 号： 060104239 系 ： 机械工程系 专 业 : 机械工程及自动化 题 目 : 凸轮机构计算机辅助设计软件的开发 指导者： (姓 名 ) (专业技术职务 ) 评阅者： (姓 名 ) (专业技术职务 ) 年 月 刘艳艳 讲师 毕业设计说明书（论文）中文摘要 随着信息时代和全球一体化进程的到来 ， 机械制造企业要在激烈的市场竞争中生存和发展 ， 就必须具备产品的快速开发、研制及创新能力。凸轮机构因其独特的功能特性 ， 在工业工程的各个领域得到极为广泛的应用。 凸轮机构的设计一般是通过作图法进行， 但其种类繁多，设计过程繁琐，工作量大， 精度不高。 使用 术并借助解析法来设计 凸轮轮廓曲线，可以 大大地 提高 设计精度，减少设计计算的工作量 ，从而对 加速产品开发、缩短产品设计周期、提高产品质量、降低成本起着关键作用 。本文介 绍 尖顶 直动从动件盘形凸轮机构 和滚子直动从动件盘形凸轮机构的 凸轮轮廓曲线解析法设计时的计算机运算程序和轮廓曲线绘图程序。 关键词 凸轮机构 轮廓曲线 析法 毕业设计说明书（论文）外文摘要 of to in it to of it in of We of by of is by of is of to of of a in up of of of 本科毕业设计说明书（论文） 第 1 页 共 32 页 1 引 言 随着信息时代和全球一体化进程的到来 ， 我国的机械制造企业要在激烈的市场竞争中生存和发展 ， 就必须具备产品的快速开发、研制及创新能力。凸轮机构因其独特的功能特性 ,在工业工程的各个领域得到极为广泛的应用。由凸轮机构特性决定 ，针对不同应用环境下凸轮机构都不相同。因此对单个凸轮机构进行重复设计与计算为设计人员增加大量重复性工作 ， 使得产品设计周期延长、增加产品设计成本、降低企业竞争力。实践证明 ， 短产品设计周期、提高产品质量、降低成本起着关键作用 ， 是支持企业增强创新设计 ， 提高市场竞争 力的强有力手段 。 2 凸轮机构的分析过程 同一运动要求往往可以通过多种凸轮机构来实现，即使在凸轮机构类型确定的情况下，实现运动要求的机构基本参数和结构参数也有较大的可取范围。这就存在如何根据使用场合和工作要求，合理选择凸轮机构类型和确定有关参数的问题，它们是建立在设计方案的定量评价基础上的最优化问题。由于凸轮机构类型选择属于概念设计范畴，目前尚无系统的评价理论和方法，在一般的工程设计中，此项工作主要依赖于设计者个人的经验和主观意愿，只有通过对专家设计经验的总结，并加以描述，构造类型设计知识库和定量评价系统 ，基于人工智能和专家系统技术，才能实现凸轮机构类型的智能设计和最优设计 1。介于凸轮机构种类的广泛性，本次毕业设计选取典型的尖顶从动凸轮机构 和滚子从动凸轮机构 作为研究对象。 2 1 计算机辅助设计的方法 在传统的凸轮轮廓设计中，大部分是采用图解法设计。由于图解法直观、简单，故对一些精度要求不高的凸轮机构仍采用。但图解法由于在等分过程中的有限性及人为的作图误差，致使所设计出来的轮廓曲线不能严格地按给定的运动规律运动 2。因此，在现在精密的凸轮轮廓设计中，广泛采用解析法，并借助于计算机进行运算和绘图，这样 可设计出较精确的凸轮轮廓曲线。 2 2 凸轮轮廓解析法方程的建立 由于本文的主要研究对象是尖顶直动盘形从动件凸轮机构和滚子直动从动件盘形凸轮机构，所以需要分别对两种机构进行解析方程的建立，从而使得更方便地在今 本科毕业设计说明书（论文） 第 2 页 共 32 页 后的编程中使用已建立起来的方程来解决问题。 2 2 1 尖顶直动从动件盘形机构解析法方程建立 在平面凸轮机构中，尖顶直动从动件盘形是最基本的形式，故以该机构为例来设计。 如 图 1为一正偏置尖顶直动从动件盘形凸轮机构，凸轮以等角 顺时针方向旋转偏距为 e ，基圆半径为从动件运动规律 ，取凸轮中心 O 为极点，与初始向径0为极轴，当凸轮转过任意角 后，从动件上升的位移 S 可按 求出。利用反转法原理，可作出从动件反转过 角后的位置，如图中虚线所示，此时，从动件尖顶与凸轮轮廓在 B 点接触。由图中可得 B 点向径 r 和向角 为： 22022 式 （ 1） 0 式 （ 2） （ 1）式中 220 b 式 （ 3） （ 2）式中 0 式 （ 4） (1)(2)两式是根据正 偏置求得的，对负偏置机构，其表达也相同，只是在计算角0和 时， e 用负值代入 (4)式即可。为使极坐标方程适用于不同转向的凸轮，向角 应引入正负号，若凸轮为顺时针方向转动， 为正值，若凸轮逆时针方向转动， 为负值。故偏置尖顶直动从动件盘形凸轮轮廓的极坐 标方程为： 220 式 （ 5） 0 式 （ 6） 本科毕业设计说明书（论文） 第 3 页 共 32 页 图 1 尖顶直动从动件盘形机构的解析法示意图 2 2 2 滚子 直动从动件盘形机构解析 法方程建立 除 尖顶直动从动件盘形 此 基本形式 以外 ， 滚子直动从动件盘形机构也同样比较典型，原理上与尖顶直动从动件盘形机构有点相似却略有不同 3。如图 2所示，仍用反转法给整个机构一个绕凸轮轴心 O 的公共角速度 ，这时凸轮将固定不动，而从动件将沿 方向转过角度 ，滚子中心将位于 B 点。在图示直角坐标系 中， B 点坐标，即理论轮廓线的方程为： s o ss o 式 （ 7） 为理论轮廓线上的点的直角坐标； e 为偏距， 为凸轮的转角； S 为从动件的位移；0 的高度。 220 a ，式中Ta 0， 滚子半径。 本科毕业设计说明书（论文） 第 4 页 共 32 页 对于对心从动件凸轮机构，因 0e ，所以0，于是由式（ 7）可得理论轮廓线的参数方程为： 式 （ 8） 图 2 滚子直动从动件盘形机构的解析法示意图 3 程序界面的设置 一套微软标准 ， 该标准允许通过外显的对象由一个也是面向对象编程技术的精髓所在 。 务器应用程序是通过自身对象的属性、方法、事件外显其功能 4。对象是服务器应用程序的简单而抽象的代表。不管是用 是用 都是通过调用 本科毕业设计说明书（论文） 第 5 页 共 32 页 5。 术的完全面向对象化编程的特点 ， 使其开发环境具备了强大的开发能力和简单易用的优良特点 ， 开发工具的选择也具有很大的灵活性。所以，利用 术，是极具潜力的一种开发手段。 用 内部对 一种典型的手段，由于 发出的应用程序可编译为执行文件及打开包等优点 6，这里将用 3 1 主界面 设计 图 3 文主要研究第二章中所提出的两种凸轮机构且两种凸轮机构所需要确定的参数和方程建立均有所不同，需要用两个窗体 而进行后面的操作，界面设计如图 3。 将 7设定，此外 凸轮机构计算机辅助设计软件”，为了美化窗体，各个控件的文字字体均采用的“幼圆 三号” 。此时 择对应的凸轮机构的名称，点击“确定”后进入到对应的凸轮设计窗体，“结束”按钮用于结束。 本科毕业设计说明书（论文） 第 6 页 共 32 页 表 1 控件类型 标签 择所需绘制的凸轮机构 令按钮 定 令按钮 束 选框 顶直动从动件盘形凸轮 选框 子直动从动件盘形凸轮 2 界面 图 4 根据章节 2 2 1可知，需要输入的主要参数为推程运动角 1u ，远休止角 2u ，回程运动角3u，近休止角 4u ，由于 3604321 以当 1u ， 2u ，3 本科毕业设计说明书（论文） 第 7 页 共 32 页 确定的时候， 4u 确定，不必使用者填写。此外，还需要使用者确定的有行程 h 、偏心距 e 、基圆半径度。凸轮的运动方式繁杂，不管多么精密的软件也不能把各种运动方式都包罗其中，因为凸轮的运动甚至可以是一个完全没有规律的运动。在这里面，我只采用典型 的几个运动方式供使用者选择：等速运动，等加速等减速运动和简谐运动。另外，需要有使用者将各个量输入完毕以后点击就绘图的 “绘制”按钮和用于退出的“结束”按钮。最后，用户可能同时需要设计两种机构，所以还需要一个“转到滚子机构”的按钮用于使用者切换进入 窗体设计如图 4，各个控件的初始属性设计如表 2。 表 2 控件类型 控件类型 标签 程运动角 文本框 签 休止角 文本框 签 程休止角 文本框 签 休止角 文本框 签 程 h 文本框 签 心距 e 文本框 签 圆半径 本框 签 度 文本框 签 动规律 续表 控件类型 组合框 命令按钮 无） 命令按钮 无） 命令按钮 无） 界面 根据章节 2 2 2可知 ， 需 输入的主要参数和尖顶 机构 大致 一样 ， 此外 还需增加滚子半径窗体 如图 5所示 。 其中 各个控件属性赋值基本与 另外增加的 本科毕业设计说明书（论文） 第 8 页 共 32 页 子半径 到滚子机构”。 图 5 计 4 程序的编译 4 1 主要程序 根据 窗体 1的功能，使用者选择对应的所 设计的凸轮机构名称然后 “确定”， 可进入对应的窗体 2 或者窗体 3，但 为防止使用者没有选择就“确定”，所以“确定”按钮的“ 性值预设值为“ 在这里需要语句将“ 性恢复成“ 本科毕业设计说明书（论文） 第 9 页 共 32 页 窗体 1切换到窗体 2或窗体 3时，分别由“ “ “ 属性来决定使用者的选择 ，当确定了对应窗体后，对应的窗体显示出来同时当前显示的窗体隐藏 8。 f f 后，点击“结束”按钮，结束当前的窗体。 2 主要程序 根据前面的章节可以知道，窗体 2的主要功能：使用者输入对应的参数量，然后点击“绘制”按钮，并在 意确定 凸轮的圆心，计算机自动生成所需要的图形。 当确定了推程角，远休止角和回程角以后，近休止就相应的确定了，且近休止角的文本输入框的“ 性值为“ 所以需要程序，将近休止角的大小自