基于解析法的凸轮机构参数化建模与仿真.pdf

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1、·信息技术·曹智臣，等·基于解析法的凸轮机构参数化建模与仿真基于解析法的凸轮机构参数化建模与仿真曹智臣，李浩莹，周恩龙(苏州大学机电工程学院，江苏苏州215005)摘要：运用速度瞬心和位移变换矩阵的解析法，计算凸轮廓线的方程，提供了一种简便方法。并基于CAD／CAE软件UG提出了虚拟样机建立的新方法，过程中采用全参数化的方法，实现了变量与模型间的相关性。运用UG的曲线特性分析功能对设计曲线进行分析，还通过运动仿真对设计结果进行分析和验证，为凸轮机构的设计提供了依据。关键词：解析法；凸轮机构；参数化；建模；仿真中图分类号：TP391．9；TH132．47文献标

2、志码：B文章编号：1671-5276(2014)03—0126—05ParameterizedModelingandSimulationMethodsofCamMechanismBasedonAnalyticalMethodCAOZhi—chen，LIHao—ying，ZHOUEn·long(SchoolofMechanicalandElectricalEngineering，SoochowUniversity，Suzhou215005，China)Abstract：Theanalyticalmethodofinstantaneouscenterofvelo

3、cityanddisplacementtransformationmatrixisusedtodefinethee·quationofcamprofilecurves．whichisasimplermethod．AndthevirtualprototypeisbuiltbyanewmethodbasedontheCAD／CAEsoftwareUG．ThefulyparameterizedmethodisusedinthisprocesstorealizethecorrelationbetweenthevanablesandthemodelandUGcurve

4、characteristicanalysisfunctionsareusedtoanalyzethedesigncurves．andveritytheresultsbymotionsimulation．Thereliablereferenceisprovidedforthedesignofthecammechanism．Keywords：analyticalmethod；camprofilecurves；parameter；modeling；simulation通常用解析法设计凸轮廓线时。，先利用相对运动原理，求出凸轮轮廓在动坐标系中的方程，此过程一般会运用

5、运动合成与分解法J、极坐标法等，之后再根据位移变换矩阵，求出定坐标系中的方程。本文以直动平底从动件盘形凸轮为例，综合利用三心定理和位移变换矩阵的解析法设计凸轮廓线。很多研究者运用CAD／CAE软件建立凸轮机构的虚拟样机并进行仿真分析]，以及二次开发工作]。在研究他们的基础上，运用了全参数化设计的方法，期望建立变量与虚拟样机间的全相关性，便于后续设计的阅读、修改和二次开发。1解析法确定凸轮轮廓根据相对运动原理，将凸轮的角速度叠加到从动件图1直动平底从动件盘状凸轮相对运动原理上，建立定坐标系和动坐标系如图1。在初始位置，从动件与凸轮接触于点，基圆半根据平面高副两

6、构件的瞬心概念J，瞬心必在过接径，偏距为e，此时s。=10B。l=。凸轮以角速度触点B的公法线上，即P上。又由于凸轮是转动副，其逆时针旋转，设凸轮静止，由相对运动原理可知．从动瞬心在O。(O：)点，从动件是移动副，其瞬心在垂直于其移件不仅沿原来的导轨作往复直线运动，还相对于凸轮动方向的无穷远处。根据三心定理J，三个瞬心必位于作角速度为一∞的转动。当转角为时，动坐标系O：一同一条直线上，即P点，则在P点处凸轮与从动件相对速x2Yz：中从动件与凸轮接触于点，过日作轴的垂度为0，绝对速度相等。对于凸轮：线，垂足为P，则此时I船l=s。+s，为转角为时从动=∞·l0

7、Pl(1)件的位移。对于从动件：作者简介：曹智臣(1989-)，男，江苏南京人，硕士研究生，研究方向为机构数字化设计与计算机仿真。·l26·http：／／ZZHD．chinajourna1．net．onE-mail：ZZHD@chainajouma1．net．cn《机械制造与自动化》·信息技术·曹智臣，等·基于解析法的凸轮机构参数化建模与仿真ds(2)dv=：。：if【1J。∞。一,n-~o(10)将式(8)对求导，得：[02PI==(3)粤：i“一,n-~v(11)nJ‘df0将式(8)、(11)带入式(7)可得凸轮推程廓线方程：』z=[02Pld妒s_(

8、4)【y2=50+s：。’。“dsl。。?妒c、2／