基于SolidWorks的弧面凸輪精確建模

摘 要：文章介紹了如何利用C++編制程序，求出弧面凸輪輪廓曲面的三維坐標值，然后在SolidWorks環境下，利用其強大的三維實體建模技術創建精確的三維實體模型，為弧面分度凸輪機構的后續研究和開發奠定了基礎。

關鍵詞：弧面凸輪；C++；SolidWorks；三維建模

引言

弧面凸輪在分度機構上應用廣泛，如何精確加工制造其復雜的輪廓曲面是關鍵技術。在以往的三維實體建模中用模擬加工方法生成的近似模型不夠精確，根據弧面凸輪機構運動學原理，在建立弧面分度凸輪工作輪廓面方程的基礎上，應用C++語言編寫了弧面凸輪輪廓面上點坐標的計算程序，然后在SolidWorks中運用三維實體建模技術創建了弧面凸輪的精確三維實體模型，為弧面分度凸輪機構的研究與開發及其動力學仿真奠定了基礎。

1 弧面凸輪輪廓曲面方程

1.1 弧面凸輪的特點[1]

弧面凸輪為圓弧回轉體，工作面為凸脊，是空間不可展曲面，通過工作面螺旋升角的變化實現分度盤的間歇運動和定位。同時為了減小摩擦，分度盤上裝有軸線沿分度盤圓周均布的滾子。凸輪轉動時凸輪的分度段輪廓面推動滾子使分度盤分度轉位，在停歇段，分度盤上相鄰的兩個滾子跨夾在凸輪凸脊的兩側以實現分度盤定位。

弧面凸輪機構是一種性能良好的間歇運動機構，它具有如下特點：

1）結構簡單，剛性好，承載能力在凸輪機構中是最大的。

2）設計限制少，分度范圍寬，分度數 ，在特殊條件下，可以做到 （從動盤每轉兩圈停歇一次）。在小分度數時，其比圓柱分度凸輪機構具有明顯的優越性。

3）該機構中心距可作微調，即可加預緊，消除間隙，使得該機構可獲得較好的動力特性和運動特性，運轉平穩。因此，它可用于高、中、低速各種場合。

4）精度高，分度精度可達。

5）凸輪工作曲面復雜，加工難度大，成本高。從動盤的加工也較平面和圓柱凸輪分度機構困難。

6）若分度數超過24，預緊易卡死，該機構優勢變得不明顯。

2.2 根據求出的三維坐標值制作“.txt”文件

a）要保正整個建模過程中凸輪原點的一致。曲線公式編輯、三維點求解，以及下一步的實體建模時，原點一致是保持整個曲線坐標系一致的前提，只有在相同的坐標系中才能準確地勾畫出工作曲線，進而建立精確的凸輪實體模型。

b）做“.txt”文件時，只能保留三維數值，不能

2.3 生成凸輪三維實體模型[4]

3 結束語

3.1 應用C++語言編制程序，計算弧面凸輪輪廓面三維坐標值，解決了復雜曲面輪廓的精確快速求解問題，為精確構建弧面凸輪三維實體模型奠定基礎。

3.2 利用SolidWorks中特有的“通過xyz點的曲線”功能模塊，生成凸輪輪廓面的曲線，由點到線、由線到面、由面到實體，最終生成精確的凸輪三維實體模型，為下一步弧面分度凸輪機構的研究與開發及其動力學仿真奠定了基礎。

參考文獻

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[2]T Weber， S Motavalli， S Fallahi， et al. A unified approach to form error evaluation[J]. Journal of the International Societies for Precision Engineering and Nanotechnology， 2002， 26： 269-278.

[3]吳修彬. 基于UG的盤式輸出式弧面分度凸輪傳動裝置開發[D]. 陜西科技大學碩士學位論文，2006.

[4]鄭長松，謝昱北，郭軍等. SolidWorks 2006 中文版機械設計高級應用實例[M]. 北京：機械工業出版社，2006，5.

作者簡介：陶靜，（1976-），女，陜西西安人，陜西工業職業技術學院講師，工程碩士，主要從事機械原理，機械設計等教學及機械設計及理論方面的研究工作。