凸轮测试系统CAD

1、作作 品品 说说 明明 作品名称：凸轮测试及分析系统作品名称：凸轮测试及分析系统CAD 作作 者：者：谢谢 敏，冯敏，冯 鉴，屈凌、李文锋鉴，屈凌、李文锋 单单 位：位： 西南交通大学峨眉校区机械系西南交通大学峨眉校区机械系Solid Edge 造型设计造型设计 凸轮测试及分析系统凸轮测试及分析系统CAD盘形凸轮测试及分析系统设计的意义。盘形凸轮测试及分析系统设计的意义。 盘形凸轮是凸轮机构的基本形式，具有结构简单、设计方便、运行可靠等特点，因此盘形凸轮作为自动化设备的关键控制零件在生产中得到了广泛的应用。 在实际应用中，许多重要设备尤其是进口设备的凸轮廓线参数（即从动件的运动规律）一般是不提

2、供的，要实现凸轮的国产化或对其进行再设计和制造显得非常困难。为此，需要设计一套盘形凸轮廓线径向数据的精确测量装置，并在此基础上探索一种合适的数学处理方法，通过计算机软件对测量数据进行逆向分析，以帮助用户掌握原凸轮的廓线特征函数，理解原凸轮设计的思想和经验，加快对国内外凸轮先进设计技术的消化和吸收。 测量及分析系统测量及分析系统的组成及原理的组成及原理 。 系统采用“PC多功能数据采集卡”的方案，由计算机、运动控制子系统、数据采集子系统以及测控和逆向分析软件等组成。 通过数据采集卡发出脉冲和方向信号，控制步进电机按给定的方向和角度运动，光栅完成对凸轮廓线径向参数的测量，测量信号由数据采集卡的DI

3、通道输入计算机，最后由逆向分析软件完成对实验数据的分析处理，求解凸轮廓线的特征规律函数。 Solid Edge 造型设计造型设计 凸轮测试及分析系统凸轮测试及分析系统CAD机械平台机械平台: : 机械平台由待测凸轮轴、底座、卡盘、尾架、丝杆和导向杆等组成。凸轮轴安装在卡盘与尾架之间，由步进电机通过卡盘带动凸轮轴作回转运动，光栅探针与凸轮轮廓紧密接触，对凸轮廓线径向参数进行测量。通过手柄旋转丝杆，可调整光栅的水平位置，实现对凸轮轴上各个进、排气凸轮的廓线参数测量。 Solid Edge 造型设计造型设计 凸轮测试及分析系统凸轮测试及分析系统CADSolid Edge 造型设计造型设计 凸轮测试及

4、分析系统凸轮测试及分析系统CAD计算机：计算机： 计算机作为系统的核心部件，包含CPU、主板、内存、显卡、硬盘、光驱和显示器等零部件，负责系统各部分的协调工作，并完成测量数据的分析处理，以及后置CAD模型的创建。 Solid Edge 造型设计造型设计 凸轮测试及分析系统凸轮测试及分析系统CADSolid Edge 造型设计造型设计 凸轮测试及分析系统凸轮测试及分析系统CADSolid Edge 造型设计造型设计 凸轮测试及分析系统凸轮测试及分析系统CADSolid Edge 造型设计造型设计 凸轮测试及分析系统凸轮测试及分析系统CAD运动控制子系统运动控制子系统: : 运动及控制子系统由步进

5、电机及其驱动器组成。步进电机驱动器接收由数据采集卡输出的脉冲信号，进行环形脉冲分配和功率放大后，驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度。 Solid Edge 造型设计造型设计 凸轮测试及分析系统凸轮测试及分析系统CAD数据采集子系统数据采集子系统: : 数据采集系统主要包括数据采集卡（DAQ）、光栅和旋转编码器等组成。光栅和旋转编码器均采用TTL电平方式将检测数据输入数据采集卡，实现测量结果的数字化输入 。Solid Edge 造型设计造型设计 凸轮测试及分析系统凸轮测试及分析系统CAD系统的软件设计系统的软件设计 系统软件在Visual Basic 6.0环境下结合PCL-1711 D

6、AQ卡自带的驱动模块（driver.bas）进行开发，其功能实现主要由三个模块组成：（1）初始模块：输入实验条件，设定数据采集卡各通道参数，完成系统的初始化。（2）测量模块：在每个周期中，由DAQ卡的DO通道发出规定个数的脉冲信号，步进电机带动凸轮旋转设定的角度，并由数据采集卡的DI通道接收来自光栅和编码器的测量数据，在计算机中保存一组凸轮廓线数据（位移s和角度），凸轮旋转一周后可得到关于凸轮廓线的若干组数据。（3）逆向分析模块：根据测量数据建立数学模型，构造出凸轮廓线函数的逼近表达式 ，并在此基础上分析从动件的速度、加速度规律，表达出原凸轮廓线的特性。)(fs Solid Edge 造型设计

7、造型设计 凸轮测试及分析系统凸轮测试及分析系统CAD测量及分析结果测量及分析结果 选用长安之星JL465JQ5型轿车的排气门凸轮作为测试对象，凸轮廓线的部分测量数据及拟合计算结果如下表所示。从表中数据可以看出实测与拟合计算结果相对误差很小，可以满足实际使用要求。 Solid Edge 造型设计造型设计 凸轮测试及分析系统凸轮测试及分析系统CAD后置后置CADCAD模块设计模块设计 系统的CAD模块以VB为开发语言，在SolidEdge软件的基础上进行二次开发。SolidEdge是UGS公司推出的三维机械CAD软件，它具有功能强大、操作方便、应用程序开发接口完善等特点，在国内外企业中得到了广泛的

8、应用。 凸轮的三维CAD造型程序设计主要包括以下几个步骤：在VB 编程环境中引用SolidEdge类型库。使用CreatObject()或GetObject()函数来创建SolidEdge对象。在Part模块的objDoc中定义凸轮的二维轮廓objProf，其中使用Set objArc = objProf.Arcs2d.AddByCenterStartEnd( )方法来创建凸轮的圆弧曲线，使用Set objBSpln = objProf2.BSplineCurves2d.AddByPoints ( )方法来创建凸轮的B样条曲线。最后用Set objModel = objDoc.Models.AddFiniteExtrudedProtrusion( )方法将凸轮二维轮廓拉伸成三维实体。凸轮的三维CAD设计模型图所示。 Solid Edge 造型设计造型设计 凸轮测试及分