凸轮零件的曲面与运动仿真准备

一、凸轮类型与建模难点

凸轮机构用于将旋转运动转化为往复运动。常见盘形凸轮轮廓由基圆、推程段、远休止段、回程段、近休止段组成，轮廓曲线可采用“样条曲线”或“包覆”特征生成。本文以对心直动滚子从动件盘形凸轮为例，基圆半径40mm，推程角90°（升程20mm正弦加速度曲线），远休止角60°，回程角90°（等速回程），近休止角120°。

二、计算轮廓坐标点

根据从动件运动规律，计算凸轮轮廓极径r(θ) = 基圆半径 + 从动件位移s(θ)。选取θ增量10°，计算约36个点坐标。可用Excel生成点坐标表。

三、导入点并生成样条曲线

1. 在上视基准面新建草图，点击“工具”→“草图工具”→“通过XYZ的曲线”。

2. 将Excel中计算出的(x,y,0)坐标值复制进去，生成一组点。

3. 使用“样条曲线”依次连接这些点，形成封闭轮廓。注意样条曲线的端点需与基圆相切过渡。

4. 补充基圆与轮廓连接部分的圆弧，确保轮廓闭合。

四、拉伸凸轮实体

退出草图，拉伸凸台厚度15mm。中心预留安装孔（Ø15mm）和键槽。

五、添加从动件滚子轨迹验证

为了验证凸轮轮廓正确性，可在装配体中导入滚子（Ø10mm圆盘），添加“凸轮配合”。或使用“运动分析”模块，驱动凸轮旋转，测量从动件位移曲线与理论曲线对比。

六、曲面优化与光顺

若样条曲线不够光滑，可使用“套合样条曲线”功能，设置公差0.01mm，将多个线段拟合成单条平滑曲线。也可使用“曲面”模块中的“放样曲面”重新构建。

七、工程图展开标注

凸轮工程图需要标注基圆半径、行程角度范围以及关键点的极径尺寸。通常附加一个“从动件位移与转角关系曲线图”作为技术要求。

八、总结

凸轮建模的核心是运动规律到几何轮廓的转化。通过点坐标法生成精确曲线，再配合后续的运动仿真可验证设计的合理性。该模型是自动化机械设计的典型范例。