I
平行分度凸轮机构的参数化建模与运动仿真
摘 要
凸轮是一具有曲面轮廓的构件，一般多为原动件（有时为机架）；当凸轮为原动件时，通常作等速连续转动或移动，而从动件则按预期输出特性要求作连续或间隙的往复运动、移动或平面复杂运动。
本文主要介绍凸轮的大体概念与凸轮廓线的设计计算，以及后期使用Pro/E软件仿真其廓线。
凸轮轮廓曲线是凸轮机构设计的关键，常用的设计方法有解析法和图解法。本文将对这两这种方法进行大致分析与应用设计，利用Pro/E软件绘制凸轮机构实体模型，并用Pro/E软件自带的Pro/MECHANICA Motion插件设计凸轮机构运动模型，进行机构运动学仿真分析，可以较准确掌握机械产品零部件的位移、速度和加速度等动力学参数，进而可分析机构动作的可靠性。
主要技术要求为：熟悉凸轮设计基本原理及相关理论计算；凸轮机构运动仿真及受力分析；指定内容的翻译和Pro/E软件的熟练应用。
本文将重点研究平行分度凸轮建模，受力分析和运动仿真与分析。通过理论上的计算和研究，结合图解以及解析的方法，算出凸轮廓线的大致数据，用Pro/E软件将其绘制出，进行运动仿真，记录和研究其位移、速度和加速度等动力参数，最后分析出机构动作的可靠性。使以后工作中，可以更准确掌握机械产品零部件的动力方面个参数，减少事故的发生，降低设计的难度。
关键词：凸轮，PRO/E，三维造型，仿真
II
Parallel indexing cam mechanism of parametric modeling and
motion simulation
Abstract
Cam is a component with a surface profile is generally more dynamic pieces of the original (sometimes for the rack), when the cam piece to its original form, it is usually in a row for the constant rotation or move, and the follower output characteristics according to the requirements expected for continuous or reciprocating motion of the space, move, or the complexity of sports plane.
This paper mainly introduces the general concept of the cam and cam profile design and calculation, and the latter the use of Pro / E software simulation of its profile.
Cam cam curve design is the key to the design of methods commonly used analytical method and graphical method. In this paper, two such methods will be more or less analysis and application design, use of Pro/E software cam solid model rendering, and Pro / E software comes with the Pro/MECHANICA Motion cam plug design movement model, the kinematics Simulation can b a more accurate knowledge of machinery parts and components of displacement, velocity and acceleration, such as kinetic parameters, which can analyze the reliability of body movement.
The main technical requirements are:familiar with the basic principles of cam design and related theoretical calculation; cam mechanism motion simulation and stress analysis; specify the contents of the translation and Pro/e application software proficiency.
This article will focus on cam modeling, stress analysis and motion simulation and analysis. Through theoretical calculations and research, combined with graphical and analytical methods, calculate the approximate convex contour data, using Pro/E software to draw, simulation exercise, record and study the displacement, velocity and acceleration and other dynamic parameters, Finally, the reliability of the agency action. So after work, can be more accurate machinery parts and components of the dynamic parameters, to reduce accidents, reduce the difficulty of design.
KEY WORDS: cam,the cam profile design,pro/e,three-dimensional simulation
III
目录
摘 要 .................................................................... I Abstract ................................................................ II 1 绪论 ................................................................... 1
1.1 课题的目的、意义 .................................................. 1 1.2 国内外技术现状及发展趋势： ........................................ 2 1.3 Pro/Engineer软件介绍 ............................................. 3 2 凸轮机构的分类 ......................................................... 5
2.1 按两活动构件之间的相对运动特性分类 ................................ 5 2.2 按从动件运动副元素形状分类 ........................................ 5 2.3 按凸轮高副的锁合方式分类 .......................................... 5 2.4 分度凸轮机构的性能及其运动参数 .................................... 5 2.5 共轭（平行）分度凸轮机构 .......................................... 7 2.6 共轭分度凸轮机构的主要运动参数和几何尺寸 .......................... 9 2.7共轭盘形分度凸轮机构的主要几何尺寸及实例计算 ..................... 12 2.8用作图法绘制凸轮的理论廓线和工作廓线 ............................. 15 2.9共轭盘形分度凸轮机构凸轮廓线的解析法计算 ......................... 17 3 平行分度凸轮的参数化三维建模 .......................................... 25
3.1 参数化设计原理 ................................................... 25 3.2 凸轮轮廓曲线的方程 ............................................... 25 3.3设计思路 ......................................................... 26 3.4实例操作 ......................................................... 28 3.5凸轮的参数化造型设计应用 ......................................... 41 4运动仿真与动态分析 ..................................................... 43
4.1创建伺服电动机 ................................................... 43 4.2进行运动分析 ..................................................... 43 5总结与展望： ........................................................... 48
5.1总结 ............................................................. 48 5.2 展望 ............................................................. 48 6 致谢词 ................................................................ 50 参考文献 ................................................................ 51
平行分度凸轮机构参数化建模与运动仿真技术的研究 1
1 绪论
1.1 课题的目的、意义
在工业生产中，经常要求机器的某些部件按照规定的运动轨迹运动，仅仅应用连杆机构已难以满足这个要求，所以需要利用工作表面具有一定形状的凸轮。凸轮机构是机械中一种常用的机构，它结构简单、紧凑，工作可靠，设计方便，利用不同的凸轮轮廓曲线能够使从动件实现任意复杂给定的运动规律。同时它兼有传动、导向及控制机构的各种功能等优点。因此在纺织机、包装机、印刷机、内燃机、计算机以及农业机具等自动机械和自动控制装置中，都获得了广泛应用。凸轮机构是工程中用以实现机械化和自动化的一种主要驱动和控制机构，就凸轮机构而言，必须进一步提高其设计水平，在现有的基础上开展计算机辅助设计的研究。
图1-1-----弧面分度凸轮 图1-2-----圆柱分度凸轮 图1-3-----平行分度凸轮
分度凸轮三种主要结构形式如图1．1所示。图(a)为弧面分度凸轮，主要用于垂直交叉轴间的分度传动，较其它两种形式更适于高速、高分度精度的场合。图(b)为圆柱分度凸轮，用于垂直交错轴分度传动，与弧面分度凸轮相比它更适用于分度数较大的场合。图(c)为平行分度凸轮，用于输入、输出轴平行传动，该种结构与弧面分度和圆柱分度型空间凸轮相比，具有易于加工制造、成本低、且适用于小分度数传动的特点。如它可实现一分度传动，应用于模切机步进机械传动系统：可实现二分度传动，应用于瓷砖翻转机械。由于小分度数平行凸轮受结构设计制约以及共轭凸轮廓线设计的复杂性，目前国内生产的产品仍难以满足市场的需求，即使是从国外引进的产品，在应用中也存在着凸轮失效、断轴、定位精度不准确等现象。
在产品的开发过程中，有关产品的结构、功能、操作性能、生产工艺、装配性能，甚至维护性能等等许多问题都需要在开发过程的前期解决。一般，人们借助理论分析、CAD系统和各种比例的实物模型，或参考先前产品的开发经验来解决有关新产品开发的各种问题。由于有关装配、操作和维修的问题往往只会在产品开发的后期或在最终产品试车过程中、甚至在投入使用一段时间后才能暴露出来，尤其是有关维修的问题往往是