基于SolidWorks的弧面凸轮精确建模

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弧面凸轮在分度机构上应用广泛，如何精确加工制造其复杂的轮廓曲面是关键技术。在以往的三维实体建模中用模拟加工方法生成的近似模型不够精确，根据弧面凸轮机构运动学原理，在建立弧面分度凸轮工作轮廓面方程的基础上 ，应用 C语言编写了弧面凸轮轮廓面上点坐标的计算程序，然后在 SolidWorks中运用三维实体建模技术创建了弧面凸轮的精确三维实体模型，为弧面分度凸轮机构的研究与开发及其动力学仿真奠定了基矗1弧面凸轮轮廓曲面方程1.1弧面凸轮的特点弧面凸轮为圆回转体，工作面为凸脊，是空间不可展曲面，通过工作面螺旋升角的变化实现分度盘的间歇运动和定位。同时为了减小摩擦，分度盘上装有轴线沿分度盘圆周均布的滚子。凸轮转动时凸轮的分度段轮廓面推动滚子使分度盘分度转位，在停歇段，分度盘上相邻的两个滚子跨夹在凸轮凸脊的两侧以实现分度盘定位。

弧面凸轮机构是-种性能良好的间歇运动机构，它具有如下特点：1)结构简单，刚性好，承载能力在凸轮机构中是最大的。

2)设计限制少，分度范围宽，分度数 ，在特殊条件下，可以做到(从动盘每转两圈停歇-次)。在小分度数时，其比圆柱分度凸轮机构具有明显的优越性。

3)该机构中心距可作微调，即可加预紧，消除间隙，使得该机构可获得较好的动力特性和运动特性，运转平稳。因此，它可用于高、中、低速各种诚。

5)凸轮工作曲面复杂，加工难度大，成本高。从动盘的加工也较平面和圆柱凸轮分度机构困难。

6)若分度数超过 24，预紧易卡死，该机构优势变得不明显。

1.2弧面凸轮轮廓曲面方程[213]弧面凸轮轮廓曲面方程的推导相当繁琐，在此直接调用。如图 1所示建立坐标系。

图 1弧 面分度凸轮机构的坐标系(a)面对 x：箭头看，滚子在距 O：为 r处垂直于x：轴的截面；(b)面对 z。箭头看，通过凸轮中心O 并垂直于 z。半径 rD.的凸轮截面凸轮轮廓参数方程为： 1 f 1 coscos -PY2 sinco8日-C cos8-z 2gin 1 2 11-icos qin 0 pypx sin C0 5 2 。 。 i - 。。 (1-1) I I 2 l l 12坚 篓 I圈 匝巫奎- - 主--匝囱 - 《 -图4 主 摩流程 嘲5 验数搬结构紧凑轻巧装配容易，单5V电源供电，低功耗 、长寿命和高可靠性是其特点。其与 AT89C52的接线图见图 3。RS引脚为输入寄存器选择 ，1：数据，0：指令；R/W为输入读、写操作选择，1时选择读 ，0时表示写；E为输入使能信号端，高电平有效。DB0～DB7为其 8条数据总线，这里利用其间接控制方式接口电路，可充分利用 HD44780具有的4位数据总线功能，简化接口电路。MCU与显示器之间的读写操作和数据指令传送选择功能由AT89C52的P3.5、P3.6和 P3.7引脚控制。

3.5报警器采用蜂鸣器及其驱动电路组成，见图3所示。当CO浓度达到设定值(100ppm)时，会触发 MCU的 P2.0引脚产生高电平，9013饱和导通，蜂鸣器发出警报声。系统的其他设施主要有复位按键、电源指示灯和故障诊断电路等。当报警声响起，按下复位按- 10-键可解除警报；R1作为故障自诊断电路，用于检测传感器电源连接情况。

4软件部分设计由主程序、信号采集、看门狗和延时子程序等构成。主程序流程图见 图4。

5系统仿真及调试按照图 2和图3所示电路在 Protues软件中设计硬件电路图，并在 Keil C51软件中编写程序，将生成的.hex文件装载入 Protues的AT89C52芯片中，电气规则检测无误后进行仿真和调试。图5为常温下正常情况下室内的检测结果。由于条件限制，用热敏电阻模拟 CO浓度达到 100ppm的情况，当温度升高到-定程度时二极管VD1会发出红色光，同时蜂鸣器报警声响起。

本装置以MQ-7为输入探头 ，经 ADC08062数模转换后送入AT89C52中进行数据处理与分析，并用MDLS-16265B进行夜晶显示，浓度达到设定值时声、光报警，经过仿真 ，电路实现了预定要求，所用分立元件很少，电路结构简洁可靠 ，有-定的使用价值。