弧面分度凸轮的三维实体建模与仿真加工.pdf

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1、制造技术／I艺装备现代制造工程(ModemManufacturingEngineering)2012年第9期弧面分度凸轮的三维实体建模与仿真加工侯喜林，刘涛(兰州理工大学机电工程学院，兰州730050)摘要：在已推导出的弧面分度凸轮廓面方程的基础上，提出弧面分度凸轮轮廓曲面三维实体建模的一种方法：以MAT—LAB为编程工具编写廓面程序，应用三维设计软件Pro／E4．0完成弧面分度凸轮机构的三维实体建模，同时在仿真加工模式下对弧面分度凸轮进行了加工刀具轨迹的模拟，给弧面分度凸轮机构的设计与数控加工提供了参考。关键词：弧面分度凸轮；三维实体建模；数控加

2、工；运动仿真中图分类号：TP391．9文献标志码：B文章编号：167l—3133(2012)09—0071—053DsolidmodelingandsimulationmachiningofgloboidalindexingcamHouXilin．LiuTao(SchoolofMechatronieEngineering，LanzhouUniversityofTechnology，Lanzhou730050，China)Abstract：Putsforwardgloboidalindexingcamcontoursurface3Dsolidmode

3、lingofakindofmethod，onthebasisofprofilesur-faceequationhasbeenderivedofgloboidalindexingcam：MATLABisforprogrammingtooltowritecontoursuIfaceprogram，byusing3DdesignsoftwarePro／E4．0．completegloboidalindexingca曲mechanismofthe3Dsolidmodeling．Atthesalnetimeitintroducesmachiningtoolp

4、athsimulationofgloboidalindexingcamthroughsimulationmachiningmodule，providesareferenceforthedesignandnumericalcontrolmachiningofthegloboidalindexingcammechanism．Keywords：globoidalindexingcam；3Dsolidmodeling；NCmachining；motionsimulation0引言弧面分度凸轮机构用于两垂直交错轴间的间歇分度步进传动。主动凸轮的基体为圆弧回转

5、体，凸轮轮廓制成突脊状。从动转盘上装有若干个沿转盘圆周均匀分布的滚子，滚子的轴线沿转盘的径向线。这种机构不必附加其他装置，就能获得很好的定位作用，并且可以通过调整中心距来消除滚子与凸轮突脊之间的间隙及补偿磨损。转盘在分度期的运动规律，可按转速、负荷等工作要求进行设计，所以这种机构特别适用于高速、高精度分度的场合¨J。弧面分度凸轮的凸轮轮廓是不可展的空间自由曲面，无法通过交互式的作图方法得到它的三维实体图形，因此在二维工程图中难以表达其轮廓全貌。目前常用三维实体绘图工具为辅助手段构建弧面凸轮的空间实体模型‘21。本文在已推导出的弧面分度凸轮廓面方程的

6、基础上，提出弧面分度凸轮轮廓曲面三维实体建模的一种方法：以MATLAB为编程工具编写廓面程序，应用三维设计软件Pro／E4．0，完成弧面分度凸轮机构的三维实体建模，同时在仿真加工模式下对弧面分度凸轮进行了加工刀具轨迹的模拟。1弧面分度凸轮的数学建模在弧面分度凸轮机构上建立四个右手直角坐标系，弧面分度凸轮结构的设计坐标系如图1所示，图1中，r、沙为滚子圆柱形工作面方程式的曲面参数，P为滚子半径。1)选取坐标系：S。一0。XoYoZo为与机架相连的定坐标系，So’0。7Xo7ro’Zo’为与机架相连的计算用辅助定坐标系，S，-0。X，Y1Z。为与凸轮1

7、相连的动坐标系，S：一0：X2y2Z：为与转盘2相连的动坐标系。2)限于篇幅省去具体推导过程⋯，推导出通用的弧面分度凸轮工作轮廓的曲面方程式为：戈1=X2cos自ocos0一PY2sin9cos0一Z2sin0一Ccos0、Y1=一X2cos妒sinO+py2simpsin0一Z2cos0+CsinOIz1：∥2sin妒+，，2c。s妒J(1)式中：戈。、Y。、z。为凸轮工作轮廓的左右两侧的坐标；戈：、712012年第9期现代制造工程(ModemManufacturingEngineering)Y：、z2为滚子圆柱工作面上共轭接触点在．s：坐标系中

8、的三维坐标，按共轭接触方程式它共有两组数值，代人通用方程式(1)可相应求得凸轮工作轮廓的左右两侧的坐标；p为滚子的位置角，