凸轮反求设计研究

王烜钦 崔宣

摘要：随着汽车工业在中国的不断发展，其核心部件发动机技术的研发与改进已经成为现代中国汽车工业的重中之中。而对国外已有的发动机凸轮轴进行反求设计，对我国自主研发该产品有着深远的意义。因此，发动机凸轮轴的凸轮反求设计与数控加工已经成为我国汽车工业自主研发之路上的一个重要课题。

关键词：反求设计;凸轮;VB编程

引言

凸轮零件在机械中运用广泛，特别汽车产业，烟草产业等国家支柱产业中更是有极其重要的运用，所以高精度的凸轮反求技术在未来将会有广阔的前景和良好的发展。反求工程也称为逆工程，是消化吸收先进技術的一系列分析方法和应用技术的组合，它是以先进产品设备的实物、软件或影像作为研究对象，应用现代设计理论方法、生产工程学、材料学和有关专业知识进行系统深入地分析和研究，探索掌握其关键技术，进而开发出同类的先进产品。逆工程含义广泛，包括设计反求、工艺反求、管理反求等。本文主要针对设计反求中的实物反求展开讨论。反求工程的出现，是现代测量技术、数控技术、CAD技术、加工技术发展和综合应用的产物，对现代制造业起到了巨大的推动作用。凸轮反求作为机械反求工程中的重要组成部分，凸轮反求包括凸轮轮廓测量，轮廓曲线拟合，数控机床加工等各个方面。

1.反求工程的意义

通过反求研究，可以掌握国外某些先进技术。技术输出国为了保证其在技术领域的领先地位，有些技术直接引进费用很高。但是，他们无法保守技术的物化成果。因此，对产品进行分析研究，成为获得核心技术或技术诀窍的重要途径之一。通过反求研究，可以较快地掌握国外先进技术。通过反求研究，可以在消化掌握先进技术中有所创新。通过反求研究，可以迅速赶上甚至超过技术比较先进的竞争对手。反求研究避免了盲目仿制，而是把对手的优点拿过来，改进自己的产品;同时找出对手的弱点，使自己在竞争中处于优势。

2.凸轮测量中碰到的问题和解决方法

原本设想使用等分度测凸轮轮廓，但是由于我去测量单位是一家生产制动系统为主的企业，所以并没有购入等分度测凸轮半径的软件。这也就意味着之前对等分度测凸轮半径的资料参阅在实际的凸轮测量中并没有作用，我们必须想别的办法对凸轮轮廓进行测量。而不使用现在最为广泛的等分度测凸轮半径。等分度测凸轮半径是指，凸轮你每转过一定角度等，测一个点，在凸轮旋转完一周后就有360个点的数据，这样就能比较直观的得到凸轮轮廓的极坐标值和向径，从而得出凸轮的轮廓。用三坐标机进行测量，重复性好，在测量过程中，毋须用辅助装置模拟基准，而且数据处理迅速、简便，测量精度和测量效率明显提高。如图1.

图3.5 凸轮测量图

3.反求点拟合

Visual Basic 是一种可视化的、面向对象和采用事件驱动方式的结构化高级程序设计语言，可用于开发 Windows 环境下的各类应用程序。它简单易学、效率高，且功能强大可以与 Windows 专业开发工具SDK相媲美。在Visual Basic环境下，利用事件驱动的编程机制、新颖易用的可视化设计工具，使用Windows内部的广泛应用程序接口（API）函数，动态链接库（DLL）、对象的链接与嵌入（OLE）、开放式数据连接（ODBC）等技术，可以高效、快速地开发Windows环境下功能强大、图形界面丰富的应用软件系统①为了使最小二乘法的计算相对简便，所以本文把整个凸轮上的点分成两段来进行曲线拟合。②从表中找出拐点做为凸轮曲线拟合的分界点，从而将凸轮的整体轮廓一分为二。③将原测量点输入到.txt文本文档中然后打开VB界面，选择打开点文件并输入拟合次数为9。这样为了能更精确的拟合出凸轮轮廓曲线，并输出拟合后的坐标点。

图2 拟合出的凸轮轮廓曲线

4.结论

我们通过测量找出凸轮的运动规律，如凸轮的推程角，回程角，最大位移H，基圆半径r0等参数：但是，由于条件的限制，在本论文的写作过程中，无法取得可以进行等分度测凸轮轮廓的三坐标测量仪导致最终只能测量基于X，Y坐标系上的点。但是由于凸轮零件的特殊性，对其最合适的测量方法因该是基于极坐标系上的。最终无法通过X，Y坐标点，求出推程角，回程角等与凸轮运动规律相关的参数。

参考文献：

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