e-works数字化企业网  »  文章频道  »  产品创新数字化(PLM)  »  CAD

基于CREO的对心盘形凸轮机构参数化设计与仿真

2017/11/9    来源:互联网    作者:黄伟      
关键字:CREO软件  凸轮机构  参数化设计  仿真  
用作图法设计凸轮轮廓是传统的设计方法。三维软件在机械设计中的运用为凸轮设计提供了新的设计方法。基于CREO软件,实现凸轮的几何尺寸设计参数化和从动件运动规律的选择程序化。运用CREO仿真功能,对不同结构参数和不同运动规律的凸轮机构进行仿真并测量凸轮机构的运动参数,得到优化的凸轮轮廓。为凸轮机构的优化设计提供了一种方法。

0 引言

    凸轮机构在各类机械传动结构中有着广泛应用。传统的凸轮机构设计是一种静态的、低精度的设计方法。随着计算机技术在机械设计中的运用。出现了大量的三维机械设计软件。CREO软件是PTC公司的产品.是集CADCAECAM于一体的大型三维设计软件。CREO提供了出色的建模功能、仿真功能和分析功能。根据凸轮轮廓的构成特点,利用CREO软件的三维实体建模功能建立凸轮的参数化几何模型,实现升程、回程、远休止、近休止的转角大小。基圆半径、升程的大小,凸轮宽度等尺寸的参数化。实现升程、回程的运动规律选择的程序化。利用CREO环境的仿真功能进行运动学仿真分析,测量从动件位移、速度、加速度、凸轮不同位置的曲率及压力角的变化情况,并以图形的形式输出。通过改变凸轮的尺寸参数和运动规律。修改凸轮模型的几何尺寸和运动规律。得到优化的设计模型,同时也提高了设计效率。

1 凸轮机构设计与分析

    在凸轮机构设计中通常把从动件的运动分成4段,即推程、远休止、回程、近休止,如图1所示。

    1

    图1 凸轮轮廓形状的构成

    从动件的运动是由凸轮轮廓曲线决定的,因此凸轮轮廓分成推程段AB、远休止段BC、回程段CD、近休止段DA,对应的圆心角分别是推程运动角δ0、远休止角δ01、回程运动角δ'0 、近休止角δ02。不同的机器这些运动角参数是不同的。同时,不同的机器其推程和回程的运动规律也是不同的。为满足不同机器工作的需要,凸轮机构的设计中,由运动角、运动规律及基圆半径等参数确定凸轮轮廓曲线是设计的主要内容。此外分析理论轮廓曲线的曲率。校验其压力角、速度、加速度的大小也是设计的重要内容。

2 基于CREO的凸轮机构模型的创建

2.1 基本思路

    例如,设计一对心尖顶直动滚子从动件盘形凸轮。已知凸轮基圆半径rb=30mm,凸轮逆时针回转,从动件运动规律如下:简谐运动规律上升30mm,推程运动角为150°,远休止角为30°,摆线运动规律下降30mm。回程运动角120°,近休止角60°。分析从动件的速度变化、加速度变化及凸轮轮廓曲线的曲率和压力角的变化。这个问题在三维软件环境下可通过建立一个凸轮模型再仿真能得到解决。如果把这个问题扩展为一类问题又该如何解决呢?凸轮基圆半径、从动件运动规律、各个运动角、升程等参数都可以变化,这需要设计一个参数化的模型。在机器设计中,如需要用对心盘形凸轮机构的方案来解决机械传动的问题,参数如何选择和优化?设置一系列的参数,根据需要输入新的参数,使凸轮的轮廓按设计参数生成,再对机构进行仿真。得出一些凸轮机构运动参数的图表或曲线,通过对这些参数曲线进行分析,修改机构的结构参数和运动规律。最后得到优化的凸轮机构模型,完成凸轮机构的设计。

2.2 设置参数及在程序中添加输入项

    首先在CREO环境下新建一个模型,在【工具】菜单下选择【参数】选项。设置推程运动角FS、远休止角FY、近休止角FJ、回程运动角FH、基圆半径RB、升程位移H、凸轮宽度S,它们都是实数型参数;设置推程运动规律TCYD、回程运动规律HCYD,它们都是字符串型参数,如图2所示。在【工具】菜单下选择【程序】选项,在INPUT和END INPUT之间添加输入项,如图3所示。

    2

2.3 绘制四段扫描轨迹线

    在这里用CROE软件中的扫描方式生成凸轮轮廓。由于这里的凸轮是由推程、远休止、回程、近休止4段轮廓构成,因此先生成扫描轨迹线。4段圆弧轨迹线的半径是基圆半径,每段圆弧对应的圆心角即是推程、远休止、回程、近休止对应的运动角,如图4—7所示。基圆半径和各运动角都由参数驱动,其关系式如图8所示。

    3

    4

    图8 参数关系式

2.4 绘制4段凸轮轮廓

    以推程轨迹线作为原始轨迹线.选择扫描方向为顺时针,并选择扫描为曲面选项。在通过轨迹线圆弧圆心的方向上绘制一条线段作为截面要素,其长度s 受程序控制,扫描生成凸轮推程段轮廓,如图9、l0所示。作为截面要素的线段的长度变化规律完全由从动件的运动规律确定。文中给出了等速运动、简谐运动、摆线运动、五次多项式运动,对于其他运动规律,只要有运动规律的数学表达式都能写入到程序中。程序中的trajpar是软件内置的变化范围为0—1的变量。其中远休止和近休止段轮廓是圆弧,无须编程,回程段轮廓绘制也如推程段。只是运动规律的表达式和推程运动有区别.在此也给出了等速运动、简谐运动、摆线运动、五次多项式运动的程序。最后绘制出完整的凸轮轮廓,如图11-13所示。

    5

    图9 推程段轮廓的扫描

    6

责任编辑:张纯子
本文来源于互联网,e-works本着传播知识、有益学习和研究的目的进行的转载,为网友免费提供,并以尽力标明作者与出处,如有著作权人或出版方提出异议,本站将立即删除。如果您对文章转载有任何疑问请告之我们,以便我们及时纠正。联系方式:editor@e-works.net.cn tel:027-87592219/20/21。
e-works
官方微信
掌上
信息化
编辑推荐
新闻推荐
博客推荐
视频推荐