本文探討研究了在COSMOSMotion下的凸輪-推桿機構運動仿真相關內容。

　　0引言

　　算機輔助設計(即CAD技術)已成為企業提高創新能力和產品開發能力，增強企業適應市場需要的競爭能力的一項關鍵技術。大力開發推廣應用CAD技術，開展"CAD應用工程"是我國"八五"和"九五"期間重中之重的項目。

　　SolidWorks軟件是一個優秀的三維設計軟件，包括零件設計、飯金設計、二維工程圖自動生成和裝配功能，而且集成和兼容了Windows系統的卓越功能。其三維實體建模系統具有易教、易學、易用的特點，參數化特征造型技術定義清晰。使用此軟件，設計者可以方便地按照其設計思想繪制草圖，并且可以嘗試運用各種特征與不同尺寸，以及生成模型和制作工程圖。

　　COSMOSMotion是一個用于仿真機械系統運動的軟件。作為SolidWorks的一個插件，可以方便地在建好系統模型之后，對其模型進行運動分析。現在應用的大多數產品都包括運動機構，機構在這些產品中起著極其重要的作用，所以，對于分析機構中一些部件的運動是很必要的，也是很重要的。運用COSMOSMotion進行運動仿真，可以在制造實體之前就可以發現其中的錯誤，進而進行糾正，因此，可以大大減少因重復制造樣機而投人的花費，并且加快了設計的進程。

　　凸輪機構廣泛地應用于各種機械當中，尤其是自動化機和控制裝置中。凸輪是一個具有曲線輪或凹槽的構件。凸輪機構是由凸輪、推桿和機架3個主要構件組成的高副機構。當凸輪運動時，通過其曲線輪廓與推桿的高副接觸，使推桿得到預期的運動。凸輪機構的最大優點是:只要適當地設計出凸輪的輪廓曲線，就可以使推桿得到各種預期的運動規律，而且結構簡單緊湊。

　　1凸輪機構的建模

　　預設計一對心直動尖頂推桿盤形凸輪機構，該凸輪機構的基圓半徑r0=15 mm，凸輪以等角速度。沿逆時針方向回轉，其推桿的運動規律如圖1所示。

　　由于整個凸輪的廓線是由四線不同的曲線所組成的，所以在曲線與曲線的連接處，必然存在一定的過渡。因此，為了使凸輪的廓線光滑，在各曲線與曲線的交接處進行了圓角處理，這樣可以使凸輪與推桿接觸時，盡量保持平滑過渡。為了使推桿與凸輪在裝配體中能進行配合，有必要設計一個架子，能使凸輪固定，并使推桿可以沿固定的方向進行移動。裝配好的機構如圖3所示。

　　用COSMOSMotion進行凸輪機構的仿真:在凸輪上面旋加一個角速度ω，并且設定ω=3600/s，即使凸輪在1s內圍繞其中心軸轉一轉3600，則相應的由凸輪帶動的推桿也在其一個周期內移動了相應的距離。用COSMOSMotion進行仿真，不僅可以看到整個機構在運動過程中的情況，更可以得到凸輪機構在運動過程中的各種曲線，其中最為重要的是其推桿的位移、速度、加速度曲線。

　　通過上面推桿的質心位置曲線、速度曲線和加速度曲線，也可以看出推桿在運動過程中，其位移、速度和加速是如何變化的。對比圖1和圖4，可以看出:設計的凸輪與預期的目標基本一致，可以滿足要求。但是，只通過分析推桿的質心位置曲線是不夠的，更重要的是其速度和加速度曲線。通過速度曲線，可以得出推桿在轉凸輪轉過一周的過程中，速度的變化情況，圖5所示的推桿的運動情況基本與表1所示凸輪與推桿的運動關系圖要求一致。通過圖6，可以看出推桿質心加速度的情況，并且在推桿質量一定的情況下，其受力與其加速度成正比，所以，圖6也反應了推桿在轉凸輪轉過一周的過程中，其受力的變化情況。在00和1200附近，凸輪的受力有一個突變，顯然這對凸輪和推桿都是不利的，其主要原因是凸輪設計的比較粗糙，在凸輪組成廓線的2條曲線之間銜接時，是過渡圓角不平滑所致。針對這樣的問題，可以采取相應的辦法，對凸輪進行一定的優化，從而可以使推桿的各種運動曲線，更加平滑，即使推桿的運動更加平穩。

　　2結語

　　應用COSMOSMotion對對心直動尖頂推桿盤形凸輪機構的運動情況進行了仿真，得出了相應的運動曲線，并作了一定的分析。通過動畫模擬機構的運動，提高了機構設計的形象性、直觀性，同時從動畫演示中能及時觀察了解其運動狀態，從而使設計者做出怎樣設計改進的決策，提高了設計效率。進行運動分析，可以較準確掌握機械產品零部件的位移、速度和加速度等動力學參數，進而可分析機構動作的可靠性。