凸轮廓线的形状是决定凸轮机构工作性能的关键和核心，因此设计凸轮廓线是机械原理课程中的一项重要教学内容。凸轮廓线的设计方法主要有解析法和图解法，其中，解析法结果精确，但是理论较深，难度较大;图解法结果精度稍差，但是求解过程清晰直观，难度相对较小。学生要熟练掌握凸轮廓线的图解法绘制原理是机械原理课程的一个基本要求，对此，学生需要深入理解凸轮机构的结构组成、运动学原理和推杆运动规律等内容。在图解法求解凸轮廓线的问题中，摆动推杆凸轮机构比直动推杆凸轮机构更复杂一些，而在教材中只有文字介绍与静态的图片展示，直观性不够;在多媒体课件与网络学习空间中只有演示动画(以Flash为主)，初始条件与设计要求很固定，灵活性不够，因此大多数学生的学习与掌握情况都不太理想。根据多年教学经验与深入研究分析可知，设计直观形象且灵活性较高的凸轮廓线绘制软件是对上述问题比较有效的解决手段。通过该教学软件，学生可以直观地看到在不同设计要求下凸轮廓线的绘制过程与步骤，有效增强感性认识，从而更好地理解凸轮廓线的图解法设计原理。

　　在凸轮机构设计与凸轮廓线绘制研究领域，研究者们取得了大量的研究成果，如郑彬等[1]提出了基于AutoCAD与Excel的凸轮轮廓曲线设计方法;苏超等[2]研究了基于LabVIEW和SolidWorks的凸轮廓线设计方法;杜韧等[3]运用MatLab完成了凸轮廓线的解析法设计;李艳[4]创建了盘形凸轮机构知识库，并提出了凸轮机构CAD系统的智能设计方法;宋敏[5]研究了盘形凸轮廓线的计算机辅助设计方法;刘善林[6]基于Pro/E平台对凸轮廓线的设计及仿真问题进行了研究;刁彦飞等[7]应用反转法及坐标旋转变换设计了凸轮廓线;郑红[8]提出了应用CAD软件设计凸轮轮廓曲线的新方法。但是，这些研究成果大多都是面向实际工程应用的解析式设计方法，都没有涉及具体的图解法设计步骤展示，因此并不适用于课程教学与学生学习。

　　为此，本文开发了一种动态可视化的凸轮廓线图解法设计教学演示软件，它允许输入任意的初始条件，然后根据不同的设计要求，灵活、逐步展现凸轮廓线的图解法绘制步骤，交互性较好，便于学生更好地观察凸轮廓线的图解法设计过程。

　　1 凸轮廓线图解法设计原理

　　2 软件总体设计

　　3 软件实现原理

　　4 软件开发与应用案例

　　5 结语

　　本文以摆动推杆凸轮机构为例，研究了图解法设计摆动推杆凸轮廓线的软件实现原理，设计开发了相应的教学软件。该软件可以自由设置初始的设计条件，并将绘制过程以直观形象的动画形式进行展现，动态性与人机交互性较强。将该软件应用到课程教学过程中，有利于增强学生学习的直观感受，并提高学生对知识点的理解能力和学习效果。

　　参考文献

　　[1] 郑彬,尧遥.基于AutoCAD与Excel的凸轮轮廓曲线设计[J].机械管理开发,2018,33(11):17-19.

　　[2] 苏超,陆天炜,张丽.基于LabVIEW和SolidWorks的盘形凸轮轮廓线设计研究[J].机械,2018,45(8):55-59.

　　[3] 杜韧,冯伟娜,刘昭,等.基于MATLAB语言的凸轮轮廓曲线的解析法设计[J].机械工程师,2018(7):1-4.

　　[4] 李艳.平面盘形凸轮机构CAD系统的智能设计[J].台州学院学报,2018,40(3):45-50.

　　[5] 宋敏.盘形凸轮廓线的计算机辅助设计研究[J].科学技术与工程,2012,12(15):3645-3649.

　　[6] 刘善林.基于Pro/E的凸轮廓线精确设计及仿真研究[J].机械与电子,2009(1):65-68.

　　[7] 刁彦飞,王艳飞,李立全.应用反转法及坐标旋转变换设计凸轮廓线及MatLab仿真[J].应用科技,2006(5):1-3.

　　[8] 郑红.应用CAD图解法设计凸轮轮廓曲线的新方法[J].价值工程,2016,35(24):189-190.

　　[9] 孙桓.机械原理[M].北京:高等教育出版社,2013.

　　[10] 申永胜.机械原理教程[M].北京:清华大学出版社,2015.

　　[11] 郑建波,于生宝,苏发,等.C#与MatLab混合编程的CSAMT静态校正软件设计[J].实验室研究与探索,2016,35(7):113-116,148.

　　[12] 赵志强,刘志成.VC++与MatLab混合编程技术应用分析[J].实验技术与管理,2009,26(1):99-101.

武照云1 郭飞2 刘晓霞1 冯伟1 马晓录1　1.河南工业大学机电工程学院　2.华北水利水电大学机械学院