基于SolidWorks/COSMOS Motion的凸輪輪廓線設(shè)計(jì)

2013-06-08  by:廣州有限元分析、培訓(xùn)中心-1CAE.COM  來源:仿真在線

凸輪輪廓曲線是凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵,常用的設(shè)計(jì)方法有解析法和圖解法。該方法利用SolidWorks繪制凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)體零件、構(gòu)建機(jī)構(gòu)裝配體模型,并用Solid Works自帶的COSMOS Motion插件設(shè)王凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)模型約束和運(yùn)動(dòng)參數(shù),通過對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真,最終得到凸輪輪廓線。較之其它設(shè)計(jì)方琺, 鑲方琺能自動(dòng)繪制凸輪輪廓線。直觀、簡便,可視性好,具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

陳忠維 來源:萬方數(shù)據(jù)
關(guān)鍵字:凸輪機(jī)構(gòu) 凸輪輪廓線 COSMOSMotion SolidWorks

凸輪機(jī)構(gòu)是工程上廣泛應(yīng)用的傳動(dòng)機(jī)構(gòu),其設(shè)計(jì)和應(yīng)用的關(guān)鍵是凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì),常用設(shè)計(jì)方法有解析法和圖解法。實(shí)際工程中多采用簡單直觀的作圖法進(jìn)行設(shè)計(jì),但其精度較低,難以準(zhǔn)確滿足工程需要,且當(dāng)尺寸、參數(shù)變化時(shí)就得重新作圖,無法對(duì)設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)性能分析;解析法需要大量的數(shù)據(jù)計(jì)算,過程繁瑣且不直觀,有些實(shí)際問題難以用解析法來描述,實(shí)際工程中不常使用。
   
Solid Works是現(xiàn)今造型仿真方面最流行的三維CAD軟件,具有基于特征進(jìn)行參數(shù)化造型設(shè)計(jì)的特點(diǎn),模型的各個(gè)特征的幾何形狀與尺寸大小用變量參數(shù)來表達(dá),變量參數(shù)可以是常數(shù),也可以是代數(shù)式。如果定義某個(gè)特征的變量參數(shù)發(fā)生改變,則該特征的幾何形狀或尺寸大小將隨參數(shù)改變而改變,通過控制各參數(shù),即可達(dá)到控制模型幾何形體的目的。COSMOS Motion是SolidWorks自帶的插件,和SolidWorks無縫對(duì)接,直接使用SolidWorks的數(shù)據(jù)庫,對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)和靜力學(xué)進(jìn)行分析和仿真。本文利用SolidWorks繪制基本的凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)體零件模型,用COSMOS Motion模擬凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)行狀況,最終設(shè)計(jì)得到凸輪輪廓曲線。
   
    1在Solid Works中構(gòu)造凸輪機(jī)構(gòu)模型
   
    1.1繪制實(shí)體零件圖
   
在SolidWorks草圖界面中,點(diǎn)擊"直線"按鈕繪制草圖,再用"拉伸凸臺(tái),基體"工具生成實(shí)體零件頂桿和凸輪,分別如圖l和圖2所示。
   

    1.2建立裝配關(guān)系
   
在SolidWorks裝配體界面用"插入零部件"工具插入頂桿和凸輪零件,并新建草圖繪制l條通過凸輪的中心點(diǎn)基準(zhǔn)軸,使頂桿中心線和基準(zhǔn)軸重合,建立如圖3所示的裝配關(guān)系。
   

    2在COSMOS Motion中構(gòu)建運(yùn)動(dòng)關(guān)系
   
在COSMOS Motion界面打開已建好的裝配體,并添加約束和設(shè)置運(yùn)動(dòng)參數(shù),為仿真運(yùn)動(dòng)關(guān)系、求解凸輪輪廓曲線作準(zhǔn)備。
   
    2.1添加約束
   
在凸輪機(jī)構(gòu)中,凸輪作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),頂桿作往返運(yùn)動(dòng),因此需要對(duì)凸輪和頂桿分別添加特定的旋轉(zhuǎn)副和移動(dòng)副約束,具體設(shè)置如圖4、圖5所示,最后得到如圖6所示的約束關(guān)系。
   

    2.2設(shè)置運(yùn)動(dòng)參數(shù)
    
假設(shè)凸輪作1 r/s的定速旋轉(zhuǎn),頂桿往返運(yùn)動(dòng)的位移和時(shí)間關(guān)系為:y=15xsin(2πt),其中Y為位移,t為時(shí)間。因此須在旋轉(zhuǎn)副和移動(dòng)副設(shè)置相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)參數(shù),如圖7、圖8所示。
   

    3運(yùn)動(dòng)模型仿真
   
當(dāng)凸輪以一定方式運(yùn)動(dòng)時(shí),特定的凸輪輪廓曲線使頂桿產(chǎn)生相應(yīng)的運(yùn)動(dòng);反之,當(dāng)凸輪和頂桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律確定后,頂桿和凸輪接觸點(diǎn)的相對(duì)關(guān)系也是一定的,即為凸輪輪廓曲線。COSMOS Motion進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真后,就能得到相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡,由此求得凸輪輪廓曲線。
   
設(shè)置好約束和運(yùn)動(dòng)參數(shù)后,對(duì)模型進(jìn)行仿真運(yùn)行,并對(duì)仿真結(jié)果的軌跡跟蹤進(jìn)行設(shè)置,如圖9所示,"軌跡點(diǎn)元件"欄在圖形區(qū)點(diǎn)頂桿面或在Feature Manager設(shè)計(jì)樹中選擇頂桿,"軌跡點(diǎn)"欄選頂桿圓弧線,"參考元件"欄(相對(duì)運(yùn)動(dòng)參照)選凸輪外圓線。仿真后COSMOS Motion即能得到頂桿和凸輪接觸點(diǎn)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡曲線,即凸輪輪廓曲線,如圖10所示。
   

    4結(jié)束語
   
用SolidWorks及其自帶COSMOS Motion設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線,相比其他方法更直觀、簡便,可視性更好,并能自動(dòng)生成凸輪輪廓曲線,具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

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