基于SolidWorks的平面凸轮设计系统研究

论文摘要

将凸轮设计和CAD结合起来,是凸轮的研究应用范畴之一。为了达到凸轮设计快速简便的目的,需要开发相应的凸轮CAD软件,这对于提高凸轮的设计效率和加快凸轮的推广应用具有重要的意义。通过对参数化技术及机械设计CAD应用现状的分析,选用优秀的中端微机三维机械设计软件SolidWorks作为凸轮轮廓曲线参数化CAD系统开发平台。基于对SolidWorks二次开发相关技术的深入研究,选择VC++.NET作为系统开发环境。利用MATLAB的强大的数据处理功能,将其与VC++.NET进行混合编程,对扫描凸轮数据点进行曲线拟合。通过反求扫描数据点,最终得到具有光滑轮廓曲线的平面凸轮模型。再根据SolidWorks中可通过给定点生成连续曲线的特点,通过给定参数,由理论曲线函数,实现驱动尺寸及特征属性值的参数化变量设置,建立平面凸轮模型。通过SolidWorks API接口实现DLL插件程序驱动,在人机交互对话框中输入任务书给定的凸轮轮廓曲线控制参数后,系统调用程序的理论曲线函数公式计算生成轮廓数据点,再由数据点生成连续曲线,最终获得符合要求的平面凸轮模型。对凸轮轮廓数据点进行多项式拟合,求导,获得轮廓曲线的速度,加速度,跃度曲线等,直观方便的分析凸轮轮廓曲线性能。基于COM组件技术,在VC++.NET中使用ATL和MFC类库进行开发获得的系统具有WindowS应用程序风格的菜单、工具栏、形式多样的对话框、大量的信息提示和良好的容错处理机制,功能丰富,操作简单,易于掌握。在完成平面凸轮轮廓参数化计算机辅助设计的基础上,可以进行其它的CAD／CAE强度分析、凸轮结构性能分析等工作。论文相应的描述了在SolidWorks的COSMOSmotion中的平面凸轮机构的仿真以及曲线性能分析的方法。本设计在凸轮轮廓理论曲线的基础上,结合功能强大的CAD／CAE软件,开发平面凸轮设计软件,对于平面凸轮模型的的快速成形设计有重要的意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 论文选题背景
• 1.2 凸轮基础理论的研究历史和现状
• 1.3 凸轮机构CAD/CAM系统
• 1.4 本文研究内容
• 第2章 凸轮曲线相关理论
• 2.1 凸轮轮廓曲线理论基础
• 2.1.1 凸轮从运动件的常用运动规律
• 2.1.2 凸轮从运动件的组合曲线运动规律
• 2.1.3 凸轮从运动件的组合曲线的组合块法
• 2.1.4 凸轮从运动件的多项式曲线运动规律
• 2.2 凸轮轮廓设计方法
• 2.3 本章小结
• 第3章 平面凸轮轮廓曲线的反求
• 3.1 凸轮轮廓曲线的处理
• 3.2 凸轮轮廓曲线的拟合
• 3.2.1 曲线拟合的概念
• 3.2.2 Matlab曲线拟合
• 3.2.3 凸轮轮廓曲线的多项式拟合
• 3.2.4 多项式拟合次数的探讨
• 3.2.5 拟合分段方法的探讨
• 3.3 本章小结
• 第4章 凸轮轮廓曲线的性能分析
• 4.1 凸轮轮廓曲线的性能理论基础
• 4.2 平面凸轮曲线特性的比较及选择
• 4.3 平面凸轮机构仿真
• 4.3.1 COSMOSmotion简介
• 4.3.2 凸轮模型的生成
• 4.3.3 凸轮仿真机构的建立
• 4.3.4 机构仿真及结果输出
• 4.4 本章小结
• 第5章 凸轮插件的开发
• 5.1 二次开发的必要性
• 5.2 参数化开发CAD技术
• 5.2.1 CAD技术
• 5.2.2 参数化设计
• 5.3 SolidWorks二次开发方法
• 5.3.1 SolidWorks二次开发技术基础
• 5.3.2 基于VC++.NET的二次开发方法
• 5.4 凸轮插件的CAD系统设计
• 5.4.1 利用Visual C++.NET进行二次开发的方法和过程
• 5.4.2 MATLAB和VC++.NET的混合编程
• 5.4.3 人机界面的设计
• 5.4.4 参数化驱动
• 5.4.5 程序的编译、链接与加载
• 5.5 系统概述
• 5.5.1 平面凸轮轮廓拟合
• 5.5.2 分段参数凸轮建模
• 5.5.3 凸轮轮廓曲线性能分析
• 5.6 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果