基于SolidWorks的凸轮设计建模及性能分析

0 引言

    目前，我国印后装订设备正处于一个高速发展与更新换代向高层次发展的阶段，即向联动化、自动化、多样化、智能化、数字化方向迈进。我国印后装订设备有几十种，其设备种类繁多，先进程度相当高。

    大型椭圆装订机械就是自动化程度很高的印后装订设备之一，装订机械的吸封部分是运动精度要求较高的机构，吸封机构的运动是否精准到位将影响到装订机械的工作效率和装订质量。盘形凸轮是吸封机构的核心部件，凸轮是具有曲线轮廓的构件，是利用凸轮传动带动从动件实现预期运动规律的一种高幅机构，广泛的应用于各种机械，特别是自动机械、自动控制机械装置等。凸轮机构大量应用于书本装订机械中，本文所要建模和分析的盘形凸轮是吸封机构得以完成既定动作的核心部件，所以凸轮轮廓线的精确度将影响设备运行精度。

    随着计算机辅助设计技术的飞速发展与功能的不断完善，工程技术人员的设计方法和手段越来越丰富。三维设计具有形象、直观、精确、快速的特点，在新产品开发的方案设计、结构分析、产品性能的评估、确定和优化物理样机参数过程中能够起到决定性作用，并为新产品研发一次成功，提供了强有力的技术支持。是一个优秀的三维设计软件，包括零件设计、钣金设计、二维工程图自动生成和装配功能，而且集成和兼容了Windows系统的卓越功能。是基于Windows环境的参数化三维实体造型软件。为广大工程技术人员提供了在单一的Windows界面上无缝集成实体造型、有限元分析和优化设计、虚拟装配、三维机构运动仿真、运动干涉检查、工艺规程生成、数控加工、三维实体图转化二维工程图、产品数据共享与集成等多种多样的功能。本文首先对装订机吸封部分进行机构分析，然后利用的应用插件对机构核心部件凸轮进行设计，并借助于功能验证凸轮轮廓线准确性。

1 装订机吸封部装机构分析

    凸轮机构最大的优点就是：只要适当地设计出凸轮的轮廓曲线，就可以使推杆得到各种预期的运动规律，而且机构简单紧凑。基于凸轮机构的上述优点，装订机械广泛的采用凸轮机构来实现各种各样的规律运动。本文要研究的是装订机械最常用的摆动滚子推杆盘形凸轮机构，要想对装订机的吸封机构进行运动分析，首先要画出其机构运动简图。吸封部分机构运动简图如图1所示。

    图1 吸封部分机构运动简图

    图1中的各个构件只作平面运动，而且该机构有5个构件组成。从图1可知，在吸封部分机构中，为了减少高副元素的磨损，在盘形凸轮1和连杆2之间装了一个滚子3。滚子3绕着自身的轴线转动，并不影响其它构件的运动，所以滚子3只是局部自由度。由图2.1可知，该机构共有5个构件，6个低副和1个局部自由度，则吸封部分机构的实际自由度应为：