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

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構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵,常用的設(shè)計方法有解析法和圖解法。該方法利用SolidWorks繪制凸輪機構(gòu)實體零件、構(gòu)建機構(gòu)裝配體模型,并用Solid Works自帶的COSMOS Motion插件設(shè)王凸輪機構(gòu)運動模型約束和運動參數(shù),通過對凸輪機構(gòu)進行運動學(xué)仿真,最終得到凸輪輪廓線。較之其它設(shè)計方琺, 鑲方琺能自動繪制凸輪輪廓線。直觀、簡便,可視性好,具有一定的實際應(yīng)用價值。

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

凸輪機構(gòu)是工程上廣泛應(yīng)用的傳動機構(gòu),其設(shè)計和應(yīng)用的關(guān)鍵是凸輪輪廓曲線的設(shè)計,常用設(shè)計方法有解析法和圖解法。實際工程中多采用簡單直觀的作圖法進行設(shè)計,但其精度較低,難以準確滿足工程需要,且當(dāng)尺寸、參數(shù)變化時就得重新作圖,無法對設(shè)計機構(gòu)進行運動性能分析;解析法需要大量的數(shù)據(jù)計算,過程繁瑣且不直觀,有些實際問題難以用解析法來描述,實際工程中不常使用。

Solid Works是現(xiàn)今造型仿真方面最流行的三維CAD軟件,具有基于特征進行參數(shù)化造型設(shè)計的特點,模型的各個特征的幾何形狀與尺寸大小用變量參數(shù)來表達,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無縫對接,直接使用SolidWorks的數(shù)據(jù)庫,對系統(tǒng)的運動學(xué)、動力學(xué)和靜力學(xué)進行分析和仿真。本文利用SolidWorks繪制基本的凸輪機構(gòu)實體零件模型,用COSMOS Motion模擬凸輪機構(gòu)的運行狀況,最終設(shè)計得到凸輪輪廓曲線。

    1在Solid Works中構(gòu)造凸輪機構(gòu)模型

    1.1繪制實體零件圖

在SolidWorks草圖界面中,點擊"直線"按鈕繪制草圖,再用"拉伸凸臺,基體"工具生成實體零件頂桿和凸輪,分別如圖l和圖2所示。

基于SolidWorks/COSMOS Motion的凸輪輪廓線設(shè)計+應(yīng)用技術(shù)圖片圖片1

    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基準軸,使頂桿中心線和基準軸重合,建立如圖3所示的裝配關(guān)系。

基于SolidWorks/COSMOS Motion的凸輪輪廓線設(shè)計+應(yīng)用技術(shù)圖片圖片2

    2在COSMOS Motion中構(gòu)建運動關(guān)系

在COSMOS Motion界面打開已建好的裝配體,并添加約束和設(shè)置運動參數(shù),為仿真運動關(guān)系、求解凸輪輪廓曲線作準備。

    2.1添加約束

在凸輪機構(gòu)中,凸輪作旋轉(zhuǎn)運動,頂桿作往返運動,因此需要對凸輪和頂桿分別添加特定的旋轉(zhuǎn)副和移動副約束,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。

基于SolidWorks/COSMOS Motion的凸輪輪廓線設(shè)計+應(yīng)用技術(shù)圖片圖片3

基于SolidWorks/COSMOS Motion的凸輪輪廓線設(shè)計+學(xué)習(xí)資料圖片4

基于SolidWorks/COSMOS Motion的凸輪輪廓線設(shè)計+學(xué)習(xí)資料圖片5

    2.2設(shè)置運動參數(shù)

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

基于SolidWorks/COSMOS Motion的凸輪輪廓線設(shè)計+學(xué)習(xí)資料圖片6

基于SolidWorks/COSMOS Motion的凸輪輪廓線設(shè)計+學(xué)習(xí)資料圖片7

    3運動模型仿真

當(dāng)凸輪以一定方式運動時,特定的凸輪輪廓曲線使頂桿產(chǎn)生相應(yīng)的運動;反之,當(dāng)凸輪和頂桿的運動規(guī)律確定后,頂桿和凸輪接觸點的相對關(guān)系也是一定的,即為凸輪輪廓曲線。COSMOS Motion進行運動學(xué)仿真后,就能得到相對運動軌跡,由此求得凸輪輪廓曲線。

設(shè)置好約束和運動參數(shù)后,對模型進行仿真運行,并對仿真結(jié)果的軌跡跟蹤進行設(shè)置,如圖9所示,"軌跡點元件"欄在圖形區(qū)點頂桿面或在Feature Manager設(shè)計樹中選擇頂桿,"軌跡點"欄選頂桿圓弧線,"參考元件"欄(相對運動參照)選凸輪外圓線。仿真后COSMOS Motion即能得到頂桿和凸輪接觸點的相對運動軌跡曲線,即凸輪輪廓曲線,如圖10所示。

基于SolidWorks/COSMOS Motion的凸輪輪廓線設(shè)計+學(xué)習(xí)資料圖片8