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基于Matlab和ProE的凸轮轮廓曲线设计及从动件运动学仿真
摘要
随着工业化的发展，机械设计以及从动件的性能已经成为一个颇受关注的话题。在大多数机械系统中，凸轮从动件被广泛使用。凸轮的基本组成部分是凸轮轮廓曲线。通过凸轮轮廓曲线的设计，可以实现从动件的运动学特性，进而对从动件的性能作出更好预测。本文介绍了基于Matlab和ProE的凸轮轮廓曲线设计及从动件运动学仿真，具体包括凸轮轮廓曲线的设计方法和从动件的运动学特性分析。
关键词：凸轮、轮廓曲线、运动学仿真、Matlab、ProE
1.引言
随着科技的不断进步，机械工业已经成为现代工业中广泛应用的领域。随着机械工业的发展，机械元件的性能与设计也被越来越关注。凸轮从动件是机械系统中经常使用的机械元件之一。根据从动件的要求，凸轮的轮廓曲线可以作为运动控制的基础。因此，凸轮轮廓曲线的设计和从动件的运动学仿真非常重要。
2.凸轮的轮廓曲线设计
为了实现凸轮轮廓曲线的设计，我们需要先了解凸轮的概念。凸轮是一种圆盘或棱柱体的机械元件，其中心轴与从动件轴不一定重合。凸轮可以使从动件的行程甚至运动特性进行精确控制。凸轮的轮廓曲线是由函数描述的，圆形、椭圆形、矩形和复杂的曲线都可以用作凸轮的轮廓曲线。最常用的是圆形和椭圆形轮廓。
凸轮轮廓曲线的设计是指根据从动件的特性和需求设计凸轮的轮廓曲线。常用的方法有三种：图形方法、勾画方法和干涉法。图形法利用图形构图原理和绘图法来设计凸轮轮廓曲线。勾画法根据给定的动臂轮廓，采用勾画原理来构造凸轮轮廓曲线。干涉法是利用干涉法来获得凸轮轮廓曲线的方法。这些方法的实现都需要Matlab和ProE软件的支持。
3.从动件的运动学仿真
从动件的运动学特性可以通过凸轮轮廓曲线的仿真来分析。通过仿真，可以了解从动件的位移、速度和加速度等特性。从动件的性能通常由以下因素决定：凸轮轮廓曲线的形状和大小、从动件运动轨迹曲线的形状和长度、从动件的质量和轴承摩擦力等因素。
ProE和Matlab软件是解决仿真问题的最常用工具。ProE可以模拟轴承摩擦系数和从动员的质量、惯性力等因素，得到从动件的运动学特性。在Matlab中，可以利用控制系统工具箱仿真凸轮轮廓的效果和从动件的运动学仿真结果。
4.结论
本文介绍了基于Matlab和ProE的凸轮轮廓曲线设计和从动件的运动学仿真。具体包括了凸轮轮廓曲线的设计方法和从动件的运动学特性分析。基于仿真和分析结果，可以进一步改进凸轮轮廓曲线的设计，提高运动学的性能，从而更好地满足机械系统的要求。