基于MATLAB和Solidworks的弧面凸輪設計及3D建模

袁 偉

(陜西工業職業技術學院 陜西 咸陽 712000)

隨著科技的飛速發展，各種自動機械和自動生產線的廣泛需求，機械手被大量應用于上、下料裝置和搬運等執行機構[1]。其中弧面凸輪式機械手以其動作準確、工作節奏快、使用壽命長、運動穩定、通用性和靈活性強等顯著優點已經受到人們越來越多的關注[2]。

然而弧面分度凸輪的工作輪廓是空間不可展開的曲面，使用傳統的機械制圖方法無法完成繪制。借助于CAD/CAM軟件使這種復雜空間曲面的設計更加精確、方便。目前較為常用的空間凸輪的設計方法主要有范成法及利用編程工具對現有三維設計軟件進行二次開發的方法。使用計算軟件MATLAB與三維造型軟件Solidworks相結合的方案進行弧面凸輪的設計[3]，可以計算出凸輪和轉盤的對應轉角位置，并在運動過程中勾勒出滾子的運動軌跡和凸輪的曲面，也就是取相應的滾子上的點運動軌跡組合，使用編程軟件 MATLAB根據弧面分度凸輪輪廓面方程進行編程，求出點云坐標，用點云坐標形成輪廓面，再使用Solidworks輸入點云坐標形成曲線，由曲線形成曲面，再由曲面實體化生成實體。

1 數據點云編程計算

1.1 弧面分度凸輪的主要參數

弧面分度凸輪的主要設計參數如下:

中心距C=70mm，分度期轉角φf=90°，轉盤滾子數z=4，滾子半徑Rr=7mm，滾子寬度b=10mm。凸輪類型分單頭、右旋和脊定位，按選定的轉盤分度期運動規律來改進正弦加速度。

1.2 建立弧面凸輪的工作廓面的曲面方程

首先建立數學模型。由……