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        移動凸輪外輪廓線參數(shù)化設計方法探討※

        2013-10-21 06:25:44程婧璠肖志余袁小會
        武漢商學院學報 2013年3期
        關(guān)鍵詞:設計

        劉 兵 程婧璠 肖志余 袁小會

        (武漢軟件工程職業(yè)學院,湖北 武漢 430205)

        一、引言

        廣泛應用于各種機械裝置中的移動凸輪機構(gòu),是平面機構(gòu)中的典型機構(gòu)之一。由于移動凸輪機構(gòu)從動件的運動規(guī)律決定于凸輪輪廓形狀,所以其凸輪輪廓設計是凸輪機構(gòu)設計的重點[1-3]。

        移動凸輪機構(gòu)中從動件的運動規(guī)律方程S=f(x)由設計要求給定的,從動件的運動規(guī)律是由凸輪輪廓曲線決定的,若能求得凸輪外輪廓線與從動件位移之間函數(shù)關(guān)系,利用PRO/E的參數(shù)化曲線繪制功能[4],可以繪制輪廓曲線。

        文中應用參數(shù)化建模軟件PRO/E,探討利用參數(shù)化方法設計移動凸輪輪廓曲線。

        二、移動凸輪輪廓曲線設計

        (一)移動凸輪機構(gòu)運動分析

        移動凸輪推動從動件運動如圖1所示。

        圖1 移動凸輪推動從動件運動示意圖

        由圖1可知,移動凸輪輪廓線笛卡爾坐標系方程為:

        式(1)(2)中,H0為初始位置;x為移動凸輪的移動距離;S(x)為從動件位移與凸輪移動距離的函數(shù)關(guān)系。

        (二)移動凸輪輪廓線繪制

        如圖2所示,在PRO/E中定義移動凸輪主要結(jié)構(gòu)參數(shù):

        圖2 在PRO/E中定義移動凸輪相關(guān)參數(shù)

        若已知從動件運動方程S=f(x),根據(jù)從動件運動規(guī)律,將其運動過程分為推程段、遠休止段、回程段、近休止段等四個階段,分別代入式(1)、(2)中可得到移動凸輪輪廓在笛卡爾坐標系模式下曲線。

        案例:移動凸輪運動機構(gòu),H0=10,H=20,X1=X2=X3=X4=25。從動件做簡諧運動。

        推程段從動件運動方程:

        式(3)中,t為參數(shù),0≤t≤1。

        回程段從動件運動方程:

        在PRO/E中插入基準曲線,根據(jù)簡諧運動規(guī)律輸入四個階段曲線的柱坐標方程:

        推程段

        遠休止段

        回程段

        近休止段

        分推程段、遠休止段、回程段、近休止段等四個階段繪制移動凸輪輪廓曲線,見圖3。

        圖3 移動凸輪輪廓曲線

        將圖3輪廓曲線作為掃描曲線,設計移動凸輪結(jié)構(gòu)如圖4所示。

        (三)其他條件凸輪輪廓繪制

        對于給定從動件在離散點的位移的凸輪輪廓線的繪制,可利用離散點數(shù)據(jù)繪制從動件位移在一個周期中的圖形特征 (graph),利用PRO/E中的evalgraph函數(shù)獲得在一個周期中從動件與凸輪轉(zhuǎn)角的函數(shù)關(guān)系。根據(jù)凸輪不同類型,將函數(shù)關(guān)系代入凸輪從動件運動方程中,可方便地獲得凸輪輪廓曲線。

        圖4 移動凸輪結(jié)構(gòu)

        三、結(jié)語

        文中利用PRO/E軟件參數(shù)化特點和相關(guān)函數(shù),根據(jù)移動凸輪從動件運動方程,對移動凸輪外輪廓線繪制方法進行了探討,該方法也適用于盤形凸輪和圓柱凸輪等的外輪廓線繪制。

        研究表明,應用參數(shù)化建模軟件PRO/E設計與修改凸輪輪廓線,具有設計精度和設計效率較高的特點,可廣泛應用于凸輪機構(gòu)設計。

        [1]劉兵,程婧璠,張蓓.基于PEO/E的凸輪外輪廓線參數(shù)化設計方法[J].機械工程師,2013(12).

        [2]王東.基于PRO/E關(guān)系式的凸輪輪廓曲線精確設計[J].機械設計,2010(27).

        [3]石固歐.機械設計基礎(chǔ)[M].北京:高等教育出版社,2008.

        [4]黃愷.Pro/E參數(shù)化設計高級應用教程[M].北京:化學工業(yè)出版社,2010.

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