基于pro_mechanism的平面凸轮快速建模方法

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1、基于Pro/Mechanism的平面凸轮快速建模方法*张俊付正飞高成慧(湖北文理学院机械与汽车工程学院,湖北襄阳441053)AquicklyentitymodelingmethodforplanarcambasedonPro/mechanismZHANGJun,FUZheng-fei,GAOCheng-hui(SchoolofMechanical&AutomotiveEngineering,HubeiUniversityofArts&Sciences,Xiangyang441053)[摘要]借鉴图解法生成凸轮轮廓曲线的反转思想，运用Pro/Mechanism模块的运动仿真和自动生成轨迹曲线的

2、功能，可以快捷、精确地生成凸轮的理论轮廓和实际轮廓，提出了生成凸轮廓线的原理和实现方法，并以实例详细介绍了平面凸轮三维建模的过程，所提供的实体建模方法既简单实用又直观可见，易于被一般工程技术人员所应用。关键词：平面凸轮;运动仿真;凸轮轮廓;图解法;三维建模;轨迹曲线[Abstract]Usinggraphicalreversemethod,thetheoreticalandpracticalprofilesofplanarcamcanbecreatedquicklyandaccuratelybasedonthemotionsimulationandtracegenerationfunction

3、sofPro/Mechanismsoftware．Theprincipleandmethodfordesigningprofilecurvewereputforward,The3Dmodelingprocessesofcamwereintroducedthroughapracticalexample．Thismethodissimpleanddirectly,andcanbeeasilymasteredbyordinarytechnicians．Keywords:Planarcam;Motionsimulation;Camprofile;Graphicalmethod;3Dmodeling;T

4、racegeneration中图分类号：TH132.47文献标识码：A1引言在自动机械中常常要求机器的某些构件按照预定的轨迹或时间节拍进行运动，凸轮机构不仅具有结构紧凑、运动速度快、工作稳定可靠的优点，而且通过设计不同的凸轮廓线可以方便地实现从动件按照事先给定的任意复杂规律运动。在纺织、轻工、化工、包装、制药等行业的自动装置和生产流水线上有着广泛的应用。传统的凸轮机构设计有图解法和解析法，王东等人[1-4]是在Pro/E、UG等软件上应用解析法、通过建立方程式或关系式进行凸轮建模，解析法虽然求解精度高，但需要建立复杂的凸轮廓线数学模型，且编制程序和计算工作量较大，许多工程技术人员也深感难以理解

5、和推导。为此借助图解法的“反转”思路，提出在Pro/Mechanism模块上对凸轮机构进行运动仿真，即可直接、快捷、精确地生成凸轮的理论廓线，不必建立凸轮廓线方程，其过程简单、精度与解析法一样。2凸轮廓线的生成原理与实现方法现以摆动滚子从动件盘形凸轮机构为例，如图1所示，假定摆杆升程与凸轮反向旋转，已知凸轮回转中心与摆杆摆动中心的距离，凸轮实际廓线的基圆半径，滚子半径，摆杆长度，凸轮角速度，从动件的运动规律为。根据凸轮机构图解法的反转法思想，使整个凸轮机构以的角速度绕凸轮回转中心点反转，那么凸轮会静止不动，而机架以角速度绕凸轮回转中心匀速转动、摆杆5在跟随机架公转的同时又绕摆动中心摆动，其摆动

6、由预先给定的运动规律确定。因此在反转一周后，摆杆上从动滚子中心点所形成的复合运动轨迹就是凸轮的理论廓线，从动滚子圆族所包络出的就是凸轮实际廓线，根据共轭曲线理论可知，凸轮的实际廓线是理论廓线的等距曲线[5-6]。图1凸轮廓线的生成原理其实现的方法是：在Pro/E软件中首先建立盘形凸轮坯体（即圆柱体）、机架和摆动从动件的三维模型，并按照几何关系装配（固定凸轮坯体）；然后在Pro/Mechanism模块中通过添加伺服电机，分别使机架绕凸轮回转中心做匀速虚拟运动、摆动从动件绕摆动中心按照运动规律运动，从而整个“反转机构”就运动起来了；最后利用Pro/E提供的“插入/轨迹曲线”命令、“使用边偏移”命令

7、绘制凸轮理论廓线和实际廓线。为了使表达式更具通用性，摆动从动件的运动规律通常采用无因次量表示[5-6]，即，式中为摆杆的最大摆角，为无因次运动规律，如无因次正弦运动规律，。由于无因次运动规律把升程、回程各自运动的时间看成1，而机构运动仿真是将运动时间看成连续的整体，因此需要把运动仿真时间转换为各运动段的无因次时间。设机构反转一周的时间为，凸轮的升程角为、远休角为、回程角为，各运动段终了的时刻分别为