基于Simulink和ProE的高速凸轮动态设计.pdf

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1、制堵业信息化·机械研究与应用·基于Simulink和Pro／E的高速凸轮动态设计唐天德(绵阳职业技术学院，四川绵阳621000)摘要：建立了高速凸轮机构的动力学模型及其Simulink仿真模型，提出了一种通过Simulink仿真数据求解高速凸轮轮廓的新方法。通过此方法可方便地求出不同从动件运动规律下盘型凸轮的理论轮廓坐标数据，将数据导入Pro／E后可建立精确的高速凸轮三雏立体模型。关键词：高速凸轮；动力学模型；仿真；盘型凸轮中图分类号：Till12．2文献标识码：A文章编号：1006—4414(2010)02一O112一O3Dynamicdesignofhigh—-spe

2、edcainbasedonSimulinkandPro／ETangTian—de(Mianyangvocationalandtechnicalcollege，MianyangSichuan621000，China)Abstract：Inledynamicmodelofhish—speedegnlmechanismanditsSimulinksimulationmodelareestablished．Inthispa-peranewmethodisprovidedtoobtainesnlcontourbyanalyzingthedataofsimulationofSimul

3、ink．Byusingthismethod，thetheorycontourcoordlnatesdataofpitchcurveoftheplatecalnareconvenientlyobtainedundersomediferentfollowermotions，qthustheaccuratethree—dimensionalmodelofhigh—speedcamiseasiertobebuiltbyPro／E．Keywords：hish—speedcam；dynamicmodel；simulation；platecam1引言的质量累加，并看成集中质量作用于一点

4、，刚度则按凸轮机构具有结构简单、控制准确、适应性强等构件连接形式进行相应等效计算；点位间有传动比优点，可实现复杂的运动要求，应用很广泛，成为现代时，消去其传动比⋯。工程应用中，在保证设计精度工业设备中常见的机构之一。高速凸轮机构由于构的前提下，一般将图1(c)所示的双质量振动模型进件弹性变形和质量的影响，其工作端的实际运动与凸一步简化成图l(d)所示的单质量振动模型。不计阻轮廓线所提供的理论运动间可能出现偏差，也可能出尼时，弹性系统中等效质量的运动微分方程为：现冲击、振动和噪音。这种现象将随凸轮转速的提高ms=(5一s)一k．s一(P+F由)(1)而更趋剧烈，并将依其接近

5、固有频率对应之共振峰的式中：m为机构等效质量；s为从动件输出端位移；s。距离大小而变化。故而，应视其转速的高低情况进行为从动件输人端(凸轮端)位移；后为机构等效刚度；后适宜的动态设计⋯。·s为锁合弹簧刚度；P为工作载荷；F为锁合弹簧建立高速凸轮机构的动力学模型及其运动方程，的初预紧力。对从动系统输出端的运动规律进行修正以获得输入端的运动规律，进而求出凸轮的轮廓便可使输出端运动规律符合设计要求。Simulink是Madab的一个多功能仿真工具箱，通过建立高速凸轮机构的Simulink仿真模型可求得系统的各种响应，利用仿真数据求解凸轮轮廓可减少大量的编程工作。2动力学模型的简

6、化与振动方程图l(a)、(b)中是两种常见的凸轮机构示意图，图1(c)、(d)是其简化等效振动模型(不计阻尼)。简化动力学模型的力学方法是将各构件的动力学要素向机构工作端转化，转化的原则是不改变该构件的动力特性，即按转化前后动能不变求等效质量、势能图1凸轮机构及其简化振动模型不变求等效刚度。模型的点位间无传动比时，各构件收稿日期：201O一03—02作者简介：唐天德(1968一)，男，四川编阳人，讲师，主要从事汽车机电方面的教学工作。·l12·制造业信息化·机械研究与应用·3凸轮动态设计计算来，而是在振动，这是高速凸轮产生噪声的重要原因凸轮动态设计与静态设计的不同在于要根

7、据动之一。为消除这种现象，要选择恰当的工作转速，还力学微分方程对凸轮的轮廓进行修正，以期实现预定要让系统有适当的阻尼(为绘图说明问题方便，仿真的从动件运动规律，由式(1)得到修正后的凸轮端从时取的凸轮转速较高，约为系统固有圆频率的1／6)。动件位移曲线：s：[m+(k+k。)s+P+F]／(2)可以看出，要想使修正后的运动规律连续而无冲击，从动件输出端的位移方程式应满足四阶导数都连续的条件。摆线、多项式运动规律可以满足条件，在高速凸轮机构设计中常采用高次多项式运动规律。根据式(2)得到的位移曲线，求出凸轮的理论轮图2凸轮机构振