基于ug的盘形凸轮三维参数化设计

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1、18北京机械工业学院学报第18卷第18卷第1期2003年3月北京机械工业学院学报JournalofBeijingInstituteofMachineryVol.18No.1Mar.200318北京机械工业学院学报第18卷18北京机械工业学院学报第18卷文章编号：1008-1658(2003)01-0016-04基于UG的盘形凸轮三维参数化设计孙江宏(北京机械工业学院机械工程系，北京)摘要:利用UG的尺寸相关性、表达式和电子表格工具，同解析法相结合，给出了借助该软件进行盘形凸轮的三维参数化实体造型的通

2、用方法。并按照该理论与方法，从计算机实现的角度提出了可行的步骤与方案。利用此方案建立的凸轮实体精度高，并可进行有限元分析和加工仿真。关键词：UG;参数化设计;表达式中图分类号：TH391.72文献标识码:A凸轮机构是自动机械中广泛采用的重要传动形式，它可以实现各种复杂的运动要求，而且结构简单紧凑。随着制造技术的日渐提高，对凸轮设计速度与精度要求也大大提高。为了能更好地满足设计要求，克服传统设计中解析法的编程复杂问题和手工设计精度差问题，我们在进行凸轮设计的过程中，采用了CAD/CAM/CAE集成软件

3、UG。本文将UG的三维参数化造型功能与表达式输入、电子表格编辑相结合，利用解析法知识，提出了一种通用的盘形凸轮的三维设计方法。该方法精度高，简单、直接，设计效率高。1凸轮轮廓的生成1.1生成方法类型从当前所能完成的盘形凸轮轮廓线生成方法看，主要采用的方法是图解法和解析法。图解法操作直观、简单，但是手工作图选取的等分数有限，绘制的轮廓线精度差，往往不能满足工作要求。解析法设计解决了凸轮精度问题，但要得到完整的凸轮轮廓曲线就要编制复杂的程序，尤其是滚子推杆盘形凸轮设计中，对于理论轮廓曲线的等距线编程更为

4、复杂。另外，编程对于用户来说要求较高，在使用上有一定难度。本文将解析法获得的表达式同UG的Expressions工具结合起来，利用UG的LawCurve功能，快速完成了凸轮轮廓线的绘制，大大缩小了编程量，提高了设计效率。在使用UG进行凸轮轮廓线的设计过程中采用表达式生成方法，首先要确定驱动参数和计算参数。所谓驱动参数，就是要进行凸轮轮廓线计算时的基本参数，当凸轮的基圆半径和推程已知后，我们选用凸轮转角I所谓计算参数，则是指利用驱动参数计算获得的其他参数，包括凸轮轮廓线的各点坐标值等。1.2常见凸轮

5、轮廓曲线方程在文献[1]中，详细列出了以下凸轮理论轮廓线方程。在此分别就其绘制方法进行分析。收稿日期：2002-10-15作者简介:孙江宏（1971-)，男，黑龙江伊春人，北京机械工业学院机械工程系讲师，硕士，主要从事机械设计与理论、计算机辅助设计的研究。18北京机械工业学院学报第18卷1.2.1偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构滚子中心的理论轮廓曲线如下：X=("%+"+e•cos5';$=("%+"+e■sin^式中，为偏距，"％=(%%-e2)1/2,"为推杆位移，为转角为基圆半径。因为工作轮廓线与

6、理论轮廓线在法线方向的距离处处相等，且等于滚子半径，所以，可以在UG中先绘制理论轮廓线，然后对其进行偏置操作，其偏置距离为滚子半径。也可以建立工作轮廓线方程后直接绘制。1.2.2对心平底推杆(平底与推杆轴线垂直)盘形凸轮机构推杆平底与凸轮切点的轨迹为凸轮轮廓曲线。平面凸轮机构压力角与凸轮的基圆半径及从动件的运动规律无关。基圆半径由实际工作情况决定，其廓形曲线方程如下：X=(r。+")sin5+(d"/d3)cos3;$=(r。+")cos5-(d"/d3)sin5式中，为推杆位移，5为转角，r%为基

7、圆半径。1.2.3摆动滚子推杆盘形凸轮机构已知摆杆长度（，摆杆运动规律p=pU)。先由上述方法确定基圆％。以及中心距）。然后作出滚子中心*点的理论轮廓曲线，曲线方程如下：X=a"sinU-+"sin(U+p+p。）；$=a"cosS-+"cos(U+p+p。）式中，）为凸轮轴心与摆动推杆轴心之间的距离，为摆动推杆的长度，"％=(r#-e2)1/2,S为凸轮转角，p为角位移。其绘制方法同1.2.1。1.3表达式生成轮廓线当确定了凸轮基圆半径r。，并已知推杆运动规律及盘形凸轮轮廓曲线的解析公式后，就可用

8、UG中的表达式来绘制凸轮轮廓参数化曲线。在UG建模环境中选择Tools^Expression选项，将弹出表达式对话框，即可以在其中输入变量和表达式。首先必须输入有明确赋值的变量和驱动参数，然后输入计算变量X，$。每输入一个变量或表达式都需要按一次回车键。由于随着转角角度值的变化，表达式的形式也随之变化。因此，还必须按照给定的转角条件，分别列出相应表达式，将它们按照相同的基点形式绘制并连接起来。另外，由于UG自身的一些约定，所以必须进行一定的变量转换。例如，UG采用的三