本文研究了離散點凸輪輪廓在SolidWorks／COSMOSMotion中的曲線設計和后處理。

　　SolidWorks是當今造型、仿真方面最為流行的三維CAD軟件，它具有基于特征進行參數(shù)化造型設計特點，模型各個特征的幾何形狀與尺寸大小用變量參數(shù)來表達，變量參數(shù)不僅可以是常數(shù)，也可以是某種代數(shù)式。如果定義某個特征的變量參數(shù)發(fā)生了改變，則模型的這個特征的幾何形狀或尺寸大小將隨著參數(shù)的改變而改變，通過控制各種參數(shù)，即可以達到控制模型幾何形體的目的。COSMOSMotion是SolidWorks自帶的插件，和SolidWorks無縫對接，直接使用SolidWorks的數(shù)據(jù)庫，對系統(tǒng)的運動學、動力學和靜力學進行分析和仿真…。對于頂桿運動形式可用連續(xù)函數(shù)表達的凸輪輪廓曲線設計，可通過用SolidWorks構(gòu)造基本的模型，在COSMOS Motion中輸入凸輪和頂桿的運動約束函數(shù)表達式，然后模擬凸輪機構(gòu)的運行狀況，最終設計得到凸輪輪廓曲線。

　　但在實際應用中，對頂桿的約束往往不能用函數(shù)來表示，只明確了幾個位置的精確要求，其他位置沒有精確的數(shù)值要求，把這種情況的凸輪輪廓曲線設計簡稱為離散點凸輪輪廓曲線設計。離散點凸輪輪廓曲線設計可通過用多項式等函數(shù)擬合各離散點，得到約束函數(shù)后再用前述的辦法來設計。本文將具體研究利用COSMOS Motion自帶樣條函數(shù)自動實現(xiàn)離散點值擬合，模擬運行凸輪機構(gòu)，生成凸輪輪廓曲線，并對凸輪輪廓曲線進行后處理，最終得到實體凸輪模型。

　　1在SolidWorks中建立凸輪機構(gòu)裝配關(guān)系

　　在SolidWorks裝配體界面建立如圖1所示的裝配關(guān)系，使凸輪的水平中心線和頂桿中心線重合，為構(gòu)建準確的裝配關(guān)系，精確定位凸輪和頂桿的接觸點，頂桿的頭部可設計成三角形。

　　2設置約束和運動參數(shù)

　　2.1添加約束

　　在COSMOSMotion中構(gòu)建運動模型時，不要按默認推薦情況設置約束和固定零件，應在部件屬性設置欄把凸輪和頂桿都設為運動零件，如2圖所示。在約束欄對裝配體中的凸輪和頂桿分別添加旋轉(zhuǎn)副和移動副約束，如圖3所示。

　　2.2設置運動參數(shù)

　　凸輪為勻速轉(zhuǎn)動;如表1所示頂桿往返運動的位移和時間關(guān)系不是函數(shù)關(guān)系，而是離散值。如引言所述，離散點凸輪輪廓曲線設計可通過用多項式等函數(shù)擬合各離散點，得到約束函數(shù)后再用函數(shù)式來驅(qū)動，但這樣比較復雜，且會產(chǎn)生些累積誤差。針對此類問題，COSMOS Motion可直接輸入離散值，通過自帶樣條函數(shù)自動實現(xiàn)曲線擬合。如圖4所示，在函數(shù)項選樣條式，并在時間欄和位移欄分別按表1值手動輸入，或用載入事先完成的txt或CSV格式的文件。

　　3仿真參數(shù)設置

　　模型仿真運動時，各部件必須剛好完成1個周期的運動，由表l所示頂桿1個循環(huán)的時間為4秒，因此要把仿真模擬時間設置為4秒，并把凸輪的轉(zhuǎn)動速度改為90deg/sec，這樣凸輪運行4秒后也剛好是1個循環(huán);在結(jié)果分析項設置要求輸出頂桿頂點對運動軌跡，即凸輪輪廓曲線。仿真運行后得如圖5所示結(jié)果。

　　4凸輪輪廓曲線后處理

　　仿真后得到的凸輪輪廓曲線在SolidWorks中不是實體輪廓曲線，不能直接構(gòu)建實體零件模型，要在SolidWorks中構(gòu)建凸輪實體零件模型，可如圖6所示選復制運動軌跡曲線到SolidWorks選項，把仿真后得到的凸輪輪廓曲線插入到繪制SolidWorks零件模型界面，如圖7所示。然后選擇前視基準面為草圖平面構(gòu)建實體零件模型，選【轉(zhuǎn)換實體曲線】按鈕將運動軌跡曲線轉(zhuǎn)換為實體輪廓曲線，在繪制凸輪軸孔等后，選[拉伸凸臺/基體]按鈕就可得到三維凸輪實體模型，如圖8所示。

　　5結(jié)束語

　　在凸輪機構(gòu)頂桿件只明確若干個位置的精確值情況下，也用SolidWorks及COSMOS Motion設計凸輪輪廓曲線，并能把在生成的凸輪輪廓曲線輸入到SolidWorks，在此基礎上創(chuàng)建三維凸輪實體模型。