基于PROE的移动凸轮机构的设计与运动学仿真

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1、l匐似基于PRO／E的移动凸轮机构的设计与运动学仿真DesignandkinematicssimulationofmovingCammachinebasedonPRO／Engineer黄博，梁尚明，黄宇锋HUANGBo。LIANGShang．ming，HUANGYu—fleng(四川大学制造科学与工程学院，成都610065)摘要：对等速运动规律的移动凸轮进行受力分析，用模糊综合评判的方法，以传动效率最高和相互作用力最小为优化目标，设计凸轮外形。并设计了一种移动凸轮的应用结构，通过PRO／E建立该机构的三维模型，并用mechani

2、sm模块进行运动仿真，得到每个移动凸轮的受力状况。关键词：移动凸轮；Pro／E；模糊优化设计；运动仿真中图分类号：TP391．72文献标识码：B文章编号：1009-0134(2009)10-0109-050引言由于电光源行业的生产流水线上机器的零件大部分都是作往复直线运动，因此在电光源的生产流水线中，移动凸轮机构有着非常广泛的应用。提高移动凸轮机构的传动效率，使凸轮机构在满足强度3等要求的条件下小型化有重要意义。Pro／E的参数化设计、基于特征设计、全相关设计等理念改变了机械CAD／CAE／CAM的传统观念，被广泛应用于机械设计

3、、机械装配、系统仿真和模具设计等领域。Pro／图1移动凸轮机构示意图E的运动分析模块Mechanism可以进行运动学分析为简化分析，将构件2、3看作一个整体进行分和仿真，这样可以使得原来在二维图纸上难以表达析。当整个机构都处于匀速直线运动状态时，构件和设计的运动变得非常直观和易于修改，并且能够1受力示意图如图2所示：大大简化机构的设计开发过程，缩短其开发周期，减少研发费用。为此，本文将模糊综合评判理论引入移动凸轮机构的设计中，并用PRO／E软件对移动凸轮机构进行三维建模和运动仿真。1移动凸轮机构的模糊优化设计1．1移动凸轮机构的

4、受力状况分析本文以某厂电光源生产流水线设备中大量应用的移动凸轮机构为例进行研究。该移动凸轮机构的凸轮从动件运动规律为等速运动规律，机构简图如图1所示。构件1为主动件，沿水平方向运动，构图2移动凸轮机构示意图件2为从动件，构件3为安装在构件2上的轴承(此图2中：F外加的驱动力(值一定)，G1为构件图省略了构件1、2回位弹簧)。1自身重力，F。’为回位弹簧产生的阻力，N为构件收稿日期：2008—12．18作者简介：梁尚明(1961一)，男，四川泸卅1人，教授，博士学位，主要从事新型传动技术及现代设计方面的研究。第31卷第10期200

5、9—10[109]务I违匐似1受到的滑槽反作用力，f为构件受到的滑槽摩擦设计时希望传动效率越高越好，故目标函数力，T为构件2对构件1的反作用力。(的特性为望大特性。根据受力平衡条件可得：(2)相互作用力目标函数F=+Tsin0+F’(e)=G。+Tcos0=Ⅳlf=(Gl+TcosO)f相互作用力越小，轴承受力越小，轴承使用寿式中，——动摩擦系数命越长，故目标函数(为望小特性。构件2受力示意图如图3所示：2)建立约束条件，，、(1)由图可知，0∈Jo，-“4l方有实际意义。(2)[司式中T——轴承许用工作载荷3)问题的求解两个目

6、标函数一个为望大特性，一个为望小特性，采用模糊综合评判的方法，首先确定两个因素的权重集，然后求得两个目标函数的极值，然后以此为中心距取值区间，在取值区间内建立备择集，进行单因素评判，最后进行模糊综合评判，确定中心距的具体值。(1)建立因素集{传动效率，相互作用)={，，U，)将上述两因素作为设计的因素集图3构件2受力分析图(2)建立因素权重集图中：T为构件1对构件2的作用力，N．为构在上述因素中，对传动效率比较看重，而对于件2受到的滑槽反作用力，G，为构件2自身重力，f1相互作用力，只要控制在轴承许用载荷范围内即可。为构件2受到

7、的滑槽摩擦力，F，’为回位弹簧产生的：{0．7，0．3)阻力。根据受力平衡条件可得：(3)建立备择集首先求两目标函数的极值：Tcos0=G，++F’，fl(O)消去T得到N、=Tsin0f=Nf=Tsin0=，式中_厂——动摩擦系数G为常数，F’，在某一时间点上也是常数，故令1．2移动凸轮的模糊优化设计1-=丽tanOf机械优化设计是在进行某种机械产品设计时，。当Oe(0，]时，t锄Oe(o，+∞)根据规定的约束条件，旋转设计参数，使某项或几项设计指标获得最优值。对于上述机构，有传动效令以=tan0，∈(0，+∞)，ga)=。求

8、得率和相互作用力两个优化目标：1)建立目标函数g·’a)-J-t，在口∈(O，+oo)Nf~ltA4、于零，(1)传动效率目标函数：)=r／==故g(日)在a∈(0，+∞)区间内单调递减。又由于【1lOl第31卷第1O期2009-10l匐似最终，取8=30。。日