AGW和proe的平面凸輪參數(shù)化三維建模技術(shù)

2013-07-24 by:ProE/Croe培訓中心來源:仿真在線

0 引言

凸輪機構(gòu)廣泛應用于紡織機械、印刷機械、食品機械、內(nèi)燃機、自動化儀表以及各種輕工機械中。凸輪機構(gòu)之所以得到了如此廣泛的應用,是因為它兼有傳動、導向及控制機構(gòu)的各種功能,可以驅(qū)動從動件實現(xiàn)復雜的運動規(guī)律。正是由于凸輪機構(gòu)的這一特點,決定了在設(shè)計凸輪輪廓時首先要考慮從動件的運動規(guī)律。也就是說,必須根據(jù)從動件的運動規(guī)律來確定凸輪的輪廓曲線,這就給凸輪的三維實體建模帶來了很大難度。因此,利用機械三維設(shè)計軟件設(shè)計凸輪時,既要考慮凸輪機構(gòu)從動件的運動規(guī)律,又要考慮不同運動規(guī)律作用下凸輪輪廓的變化,這也是凸輪參數(shù)化三維建模的意義所在。

本文利用機械三維設(shè)計軟件proengineer Wildfire 4.0對盤形平面凸輪進行了三維建模。在生成凸輪輪廓曲線時,采用了尺寸驅(qū)動和參數(shù)化的方法,輸人不同的結(jié)構(gòu)參數(shù),相應以得到了不同的凸輪輪廓。同時,利用Visual Basic6.0設(shè)計了獨立的程序界面,通過接口程序Automation Gateway 4.2(AGW)驅(qū)動proengineer實現(xiàn)了平面凸輪輪廓的參數(shù)化設(shè)計。這種方法簡單、快捷,不僅可以大大提高PROE二次開發(fā)的效率,同時對于平面凸輪機構(gòu)參數(shù)化三維建模而言也是一種行之有效的設(shè)計方法。

1 設(shè)計方法

通常,在設(shè)計凸輪時,先根據(jù)工作要求確定從動件的運動規(guī)律,然后根據(jù)這一運動規(guī)律設(shè)計凸輪的輪廓。傳統(tǒng)的凸輪輪廓的設(shè)計方法有作圖法和解析法兩種,以解析法最為常用,解析法是基于反轉(zhuǎn)法的原理,先求出凸輪輪廓曲線方程式,再精確計算出凸輪輪廓曲線上各點的坐標值。

以偏心直動滾子從動件為例,設(shè)凸輪機構(gòu)的偏距為e;基圓半徑為r₀;轉(zhuǎn)向系數(shù)η,當凸輪轉(zhuǎn)向為順時針時δ為1,轉(zhuǎn)向為逆時針時為一1;經(jīng)過滾子中心的從動件導路線偏于Y軸正側(cè)時δ為1,偏于Y軸負側(cè)時δ為一1。令

則凸輪理論輪廓曲線的直角坐標參數(shù)方程為:

凸輪從動件的運動規(guī)律曲線有很多種,常見的有等速度曲線、等加速度曲線、簡諧運動曲線、擺線運動曲線、修正正弦運動曲線、修正梯形運動曲線、3-4-5多項式運動曲線、4-5-6-7多項式運動曲線、3-4-5單停曲線等,每種曲線對應一組公式,該公式用于計算當凸輪自初始位置轉(zhuǎn)過勢角時滾子中心將移動的距離s。以3-4-5多項式運動曲線為例,其公式為:

其中,h為凸輪升程,φ為終止角。

2 平面凸輪的proe三維建模方法

下面以直動滾子3-4-5階多項式凸輪來說明凸輪的具體創(chuàng)建過程。

設(shè)凸輪推桿升程為30mm,升程角為70⁰,遠休止角為110⁰ ,回程角為50⁰,近休止角為130⁰,基圓半徑為40mm,推桿滾子半徑為10mm,凸輪的中央孔徑為20mm,厚度為30mm,偏距為5mm。具體步驟簡述如下:

(1)新建文件,命名為cam.prt。

(2)利用【程序】命令輸人原始參數(shù)。選擇【工具】/[程序】命令,在INPUT和END INPUT語句中間輸人凸輪的默認設(shè)計參數(shù),即升程h、基圓半徑r、滾子半徑r,凸輪中央圓孔半徑ro、凸輪的厚度width以及凸輪的4個轉(zhuǎn)角fail~fai4等。

(3)插人凸輪輪廓曲線方程。選擇【插人】/【模型基準】/【曲線】命令,選取【從方程】選項后,再單擊【完成】選項。則系統(tǒng)自動彈出記事本應用程序,輸人描述第一段凸輪理論輪廓曲線的數(shù)學表達式,然后選擇記事本程序主菜單中的【文件】/【保存】命令退出記事本應用程序。

(4)生成凸輪輪廓曲線。系統(tǒng)成功創(chuàng)建了凸輪的第一段理論輪廓曲線。重復步驟3,繼續(xù)創(chuàng)建凸輪剩余的第2、3、4、5、6段理論輪廓曲線。

(5)拉伸草圖輪廓,完成凸輪參數(shù)化建模。選擇【插人】/【拉伸】命令或者單擊工具欄中的拉伸按鈕后,拉伸指定輪廓至指定高度,完成凸輪實體建模。

(6)生成凸輪的實際輪廓。掃描一個與理論凸輪輪廓曲面距離為滾子半徑長度的曲面,并向外拉伸去除材料,得到凸輪的實際輪廓曲面。

(7)生成凸輪中心孔。利用拉伸去除,生成凸輪中心孔,完成凸輪的建模,

(8)指定尺寸關(guān)聯(lián)。選擇【工具】/【關(guān)系】命令,則系統(tǒng)彈出【關(guān)系】對話框,在該對話框中的【查找范圍】選項組中選擇【特征】選項,將系統(tǒng)默認生成的特征尺寸指定為步驟2中預先設(shè)定的凸輪輪廓參數(shù)變量。

這樣,利用【再生】方法,給參數(shù)變量輸人不同的數(shù) 值、關(guān)聯(lián)尺寸便生成了新的凸輪輪廓,從而實現(xiàn)了凸輪的參數(shù)化設(shè)計。

3 VB通過AGW對proe進行二次開發(fā)的方法

3.1 利用AGW進行二次開發(fā)的基本方法

通過上述方法生成的凸輪輪廓,利用proe自身的【再生】功能,亦可實現(xiàn)凸輪的參數(shù)化建模,但整個建模過程不能脫離proe軟件的操作,給操作帶來諸多不便。而利用VB開發(fā)獨立的程序界面或獨立的軟件包,將參數(shù)賦給AGW服務(wù)器,再由AGW驅(qū)動proe生成凸輪模型,這種方法不但直觀且簡潔明了,操作也十分簡便。

3.2 Automation GATEWAY(AGW)軟件簡介

Automation GATEWAY (AGW)是RAND公司開發(fā)的針對proeNGINEER軟件的二次開發(fā)工具,與proeNGINEER系統(tǒng)自帶的二次開發(fā)工具Pro/TOOLKIT相比具有簡單易用等優(yōu)點。Automa-tion GATEWAY在Visual Basic和proeNGINEER之間起到了橋梁和紐帶的作用,通過AutomationGATEWAY就可以利用Visual Basic訪問proeNGINEER底層數(shù)據(jù)庫,自動實現(xiàn)proeNGINEER任務(wù)、創(chuàng)建用戶界面、完全實現(xiàn)自動設(shè)計任務(wù),也可以將任何支持 ActivX的應用程序與proeNGINEER建立直接聯(lián)系。利用Visual Basic,可以使Microsoft Office產(chǎn)品(如Word,Excel和Explorer)和proeNGI-NEER對象之間進行數(shù)據(jù)交換。

Automation GATEWAY最顯著的特點是可以用簡單易用的VB建立我們所需要的應用程序,利用這個程序可以控制proeNGINEER模型的建立過程,從而很方便地建立適合本單位的二次開發(fā)應用程序。

3.3 基于VB的程序界面設(shè)計

在凸輪Pro/program建模的的基礎(chǔ)上,利用VB建立一組參數(shù)設(shè)定界面,在界面中輸人相應的參數(shù)值,程序傳遞參數(shù)給AGW,再由AGW驅(qū)動proeNGINEER,系統(tǒng)會根據(jù)所輸人的參數(shù)值生成新的凸輪模型。

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