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1、1基于 VB 的平行分度凸轮轮廓曲线数据采集系统摘要：根据分度凸轮解析公式，利用 Visual Basic6.0 编程，开发了平行分度凸轮轮廓曲线数据采集系统.可按照要求的精度实现复杂轮廓曲线数据点的自动采集，并作图显示轮廓曲线，以多片分度凸轮装配的方式进行直观显示，以 UG 要求的格式保存数据，为后续分度凸轮的 CAD/CAM 一体化设计打下基础.关键词：平行分度凸轮；轮廓曲线；CAD引言平行分度凸轮机构又称为共轭凸轮分度机构，用于两平行轴间的分度传动.该类机构主动凸轮通常由两片同样的凸轮构成，当主动凸轮旋转时，其前后两侧廓线分别与从动盘上相应的滚子接触，相继推动转盘分度转位或抵住滚子限位，
2、当主动凸轮转到其圆弧轮廓线部分与滚子接触时，转盘停止分度 1.这种机构分度期的运动规律可按要求设计，与槽轮、棘轮等传统间歇机构相比，具有高转速、高分度精度、运行平稳、传递扭矩大等优点，广泛用于食品、轻工、包装、制药、烟草、电子、化工等行业的生产机械中 2.平行分度凸轮机构的设计制造关键在于设计和加工出高精度的分度凸轮轮廓曲线.传统设计方法生成的轮廓曲线存在精度低、工作量大等缺点，不能满足现代设计产品的更新换代快的要求.本文设计的分度凸轮轮廓曲线数据采集系统可以按照要求精度自动计算凸轮轮廓曲线的数据点，对于提高分度凸轮机构的设计和制造精度，缩短设计周期和提高产品质量等均具有重要的意义，具有很大经
3、济价值和实用价值.1 建立分度凸轮轮廓曲线方程设计中凸轮的理论轮廓线、实际轮廓线和安装相位角按以下公式计算 3.1）凸轮理论轮廓线的计算公式为：1010sin()sin()cocoipxRCy(1,2)iHL式中： 与第 个转盘滚子所对应的有效凸轮理论轮廓线坐标；,ii凸轮头数；H凸轮与转盘间的中心距；C转盘节圆半径；pR凸轮转角；转盘上第一个滚子的位置角， ；10i计算用辅助角 10cosartnipCR2）凸轮实际轮廓线的计算公式为：10cos()inkiirxRy(,2)iHL2式中： 与第 个转盘滚子所对应的有效凸轮实际轮廓线坐标；,ixyi滚子半径；rR压力角的计算值 ； 21cos
4、(/)artninpCR凸轮的角速度；1转盘的角速度.23）安装相位角的计算公式为： 101:8236pffHo式中： 安装相位角，是前后两片凸轮两条基准起始向径间的夹角；p凸轮分度期转角；f凸轮的基准起始位置角.10分度凸轮轮廓曲线数据采集系统，将按输入的分度凸轮参数及上述计算公式计算出分度凸轮上每一点的理论的和实际的轮廓曲线坐标，准确地绘制出相应的凸轮实际轮廓曲线，并计算出凸轮安装相位角.2 平行分度凸轮轮廓曲线数据采集系统的开发该系统以 Windows XP 操作系统为开发平台，以 Visual Basic6.0 为开发工具，根据分度凸轮原始参数自动计算凸轮轮廓曲线的数据点 4.系统开发
5、主要包括界面开发和程序实现两部分.系统总体框图如图 1 所示.2.1 界面开发该系统设计界面如图 2 所示.VB 中包括很多现成控件，系统包括多个标签（Label） 、共计十个文本框（Text）用于原始参数的输入和采集的数据显示，五个命令按钮（Command）包括清空、生成数据、保存数据、画图和退出系统，四个通用对话框（CommonDialog）保存数据.2.2 程序实现由系统总体框图可见该系统主要包括输入数原始参数、生成数据、画图和保存数据.1）输入原始参数到文本框.程序执行时将对应的文本框中的数据赋值给对应的变量，例：C = Val(Text4.Text)，将中心距赋值给了变量 C.2）清
6、空命令将输入原始参数文本框以及数据显示文本框清空.程序中只需将对应的控件的 text 属性值置空即可，例：Text1.Text = .YN用户输入原始参数生成数据点画图合格保存数据退出系统图 1 系统总体框图33）生成数据可以根据输入的分度凸轮原始参数，一次计算出凸轮轮廓曲线的数据点以及安装相位角.按照前面的凸轮轮廓曲线的解析法以一定的精度要求自动计算出理论轮廓曲线和实际轮廓曲线，该系统按照每一度生成一个数据点，对于精度要求高的可以按照 0.5度或者更小的间隔计算数据点.平行分度凸轮生成的数据点只有 X、Y 坐标，为了后续的分度凸轮 CAD/CAM 一体化设计做准备，后续将数据点输入 UG 中
7、进行分度凸轮的实体建模，还要加入 Z 点坐标值，将数据点都放置在 Z 为零的 XOY 平面，后续在 Z 方向拉伸一定距离即可生成凸轮实体.输出的数据点显示在输出文本框中，对于四头的分度凸轮需要显示三条凸轮曲线的数据，统一的在输出的数据点后面加上 Z 0.000，输出数据到 Text9 文本框：Text9.Text = Text9.Text & Format(X, 0.000) & & Format(Y, 0.000) & & 0.000 & Chr(13) & Chr(10)，XYZ 坐标值之间都间隔一个空格.例：39.161 34.689 0.000.最后计算出来安装相位角并输出.4）画图命
8、令，根据计算结果将凸轮轮廓曲线画出二维图形.在生成数据点的基础上将数据点按安装相位角一半位置（即键槽位置）的直线对称，生成另一个凸轮的数据点，然后将两片凸轮以不同的颜色按照装配的方式显示出来，可直观的观看到装配后两片分度凸轮.5）保存文件，将生成的数据点按照 UG 要求的格式一次性写入文本文件，第一个文本文件保存原始参数，然后每条曲线数据点都存一个文本文件.6）退出系统，完成分度凸轮轮廓曲线数据点的自动计算.3 分度凸轮设计实例已知平行分度凸轮基本参数为中心距 80 、凸轮头数 4 头、转盘分度数为 2、分度m期转角 180、节圆半径 27 、滚子半径 11 .1）运行分度凸轮曲线数据采集系统
9、，输入基本参数.2）生成曲线数据（图 2）.3）绘制出的凸轮轮廓曲线如图 3 所示.图示是两片分度凸轮装配后的视图，键槽位置位于安装相位角的一半位置.4）保存数据点.四头的凸轮生成的数据点文件共四个，第一个以文本格式保存分度凸轮的基本参数，后面的三个文件分别保存分度凸轮轮廓曲线的数据点.5）退出系统.图 2 分度凸轮数据输出 图 3 分度凸轮轮廓曲线4 结论根据平行分度凸轮轮廓曲线方程，利用 VB 编程实现凸轮复杂轮廓曲线的数据点的采集,得到的实际曲线更加精确，创建过程也相对简单，能有效提高设计工作效率.后续可结合 UG4等三维软件的二次开发，构建分度凸轮实体模型，用构建出来的实体模型在后续生
10、成可控精度高的数控加工程序，实现分度凸轮 CAD/CAM 一体化设计与制造，这对提高分度凸轮设计制造精度，缩短设计制造周期和提高产品质量等均具有重要的意义，具有很大经济价值和实用价值.参考文献：1 许洪基，雷光现代机械传动手册M .北京：机械工业出版社，20022 吴雪艳等平行分度凸轮机构虚拟设计研究J机械设计，2004（6）：10123 石永刚，徐振华凸轮机构设计M上海：上海科技技术出版社，19994 林俊杰Visual B+6.0 程序设计经典M 北京：科学出版社，2003Data Acquisition System of the Contour Line of Parallel Ind
11、exing CamSUN Ru-jun, FU Ying-ying，RAN Ru-mei， ZHANG Jun-liangAbstract: A data acquisition system is developed with VB through the analyzing of the mathematic equation. The data of the contour line is acquainted automatically to satisfy the demand, the drawings of the contour lines and the assembled parallel indexing cam are displayed, and the date file is saved in format meeting the requests of UG document. This work will be significant for the further study of CAD/CAM.Key words: parallel indexing cam； contour line； CAD
