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基于3D Studio MAX的盘形凸轮轮廓设计
作者:李书环
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凸轮在工业上应用广泛。对于各种不同的机械,凸轮工作轮廓可以用解析法设计,也可以用图解法绘制。当用解析法设计时,必须针对某一特定形式专门编程计算,耗时巨大,且程序重复使用的可能性很小。而图解法简单易行,一般的机械用图解法设计已能满足使用要求。

一、盘形凸轮轮廓设计

下面以尖顶对心直动从动件盘形凸轮为例,介绍凸轮轮廓设计的全过程。

已知凸轮以等角速度ω顺时针方向转动,基圆半径rb=30min, 从动件运动规律如表1所示。

表1 从动件运动规律

1.创建基圆与从动件

在新建的.max文件中,用ciecle命令创建半径为30mm的圆作为基圆,用box命令创建一个长方体作为从动件,为方便作图,然后用box命令创建辅助杆件,并将辅助杆件的中心坐标从其几何中心位置移至基圆中心位置;使用Align命令将它们对齐,并最终确定它们的初始相对位置如图1所示。


图1

2.绘制位移线图

在Track View中,将从动件沿其Z方向的移动轨迹按从动件运动规律编辑成如图2所示的位移线图。编辑的过程首先需要设置几个关键点,然后根据从动件运动规律的要求,编辑各关键点的动画值以及在关键点处的切线类型,将点拟合成所需要的运动曲线。当移动时间滑块时,从动件按要求的运动规律上下往复运动。


图2

3.确定反转过程中从动件的端部位置


图3

移动时间滑块至某一点(如第30帧),如图3所示,从动件将上升一段距离。使用“Select and Uniform Scale”命令并同时按下“shift”键将辅助杆件沿Y轴方向伸长至从动件端部位置并复制。 然后,用“Rotate”命令将复制的辅助杆件反方向转动30o,如图4所示。以同样的方法确定出从动件端部的若干位置,如图5所示。


图4


图5

4.绘制凸轮工作轮廓

打开捕捉。用“NURBS Curve/Point Curve”命令依次捕捉辅助杆件的端部位置,并画平滑曲线即凸轮轮廓曲线。如图6所示。


图6

用“Extrude”命令拉伸曲线,得盘形凸轮。如图7。


图7

二、凸轮机构动态模拟

建立凸轮机构运动模型,可以将凸轮与从动件的转动与往复移动分别按各自的运动规律设置成动画,并且使两个构件在初始状态处于正确的相对位置。这样,当动画打开后,屏幕上所显示的就俨然是凸轮的转动带动从动件往复移动了。

由上面可知,从动件已经是按要求的运动规律在360o范围内上下往复运动。现在要做的是让凸轮转动起来。将所有构件置于初始的正确相对位置,并将凸轮用“Select and Link”命令链接在基圆上,然后在“Track View”中,编辑基圆绕Z轴的转动曲线,使其在360o范围内做匀速转动。这样,凸轮就随基圆作匀速转动了。

让凸轮转动的另一种方法是将凸轮的几何中心移到基圆的中心位置,并在“Track View” 中,编辑凸轮绕Z轴的转动曲线,使其在360o范围内做匀速转动。这样,凸轮就作匀速转动了。

三、总结

基于3D Studio MAX的盘形凸轮轮廓设计,具有以下几方面的优点:

1.避免了利用解析计算方法繁琐的编程过程;
2.避免了图解法用比例画图、量取线段作图,既提高了效率,又提高了精确度;
3.在凸轮轮廓设计基础上,进行机构运动模型的建立,方法简便,效果甚佳;
4.所建立的图形文件可导入到其它软件中进行编辑,以便于凸轮的继续设计与加工。(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者,请点击此处) (8/29/2006)
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