基于UG的盘形凸轮参数化建模及运动仿真_谢晓华.pdf

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1、计算机技术应用《机电技术》2010年第2期基于UG的盘形凸轮参数化建模及运动仿真谢晓华（永州职业技术学院，湖南永州425100)摘要：利用UG软件的表达式工具和规律曲线等功能进行凸轮机构参数化建模，并对凸轮机构的工作过程进行运动仿真和运动分析，将设计结果以动画和图表的形式表现出来，可精确、快速地完成凸轮机构的设计。关键词：UG；参数化；凸轮；运动仿真中图分类号：TH132.47文献标识码：A文章编号：1672-4801（2010）02-027-03凸轮机构因具有结构简单、运动准确可靠等hπs=(1+cosφ)优点，在机械和自动控制系统中被广泛应用。凸2Φ轮机构设计的关

2、键在于凸轮轮廓曲线的设计，通近停程：s=0常的方法是根据从动件的运动规律，应用图解法2盘形凸轮参数化建模或解析法来设计凸轮轮廓曲线。图解法直观、简2.1建立表达式方程便，但精度不高，解析法精确但计算繁杂，也不在UG建模环境下，点击“工具”下拉菜单能满足现代设计的需要。UG是大型的的“表达式”命令，在“表达式”对话框中输入CAD/CAE/CAM三维软件，可利用其建模模块的以下表达式（也可从表达式数据文件导入）：表达式工具和规律曲线等功能，结合解析法进行rb=80//基圆半径；凸轮机构的三维设计，还可在运动仿真模块中进rT=10//滚子半径；行运动仿真和运动分析。e=10

3、//偏距；1盘形凸轮运动规律分析及轮廓曲线方程h=15//行程；A01=50//推程运动角；设计一滚子移动从动件盘形凸轮，已知：基A02=130//远停程角；圆半径rb=80mm，滚子半径rT=10mm，偏距e=10mm，A03=40//回程运动角；从动件的升程h=15mm，推程运动角A01=50°，远A04=140//近停程角；停程角A02=130°，回程运动角A03=40°，近停s0=sqrt(rb^2-e^2)程角A04=140°，凸轮厚度为20mm。设从动件以t=03-4-5次多项式运动规律上升，以余弦加速度运//推程（3-4-5次多项式运动规律）理论轮动规律

4、下降。廓曲线表达式如下：根据反转法原理，得到凸轮理论轮廓线方程：a1=0//起始角；x=（s0+s）sinφ+ecosφb1=50//终止角；y=（s0+s）cosφ-esinφB01=a1*(1-t)+b1*t//凸轮转角；22s1=h*(10*(B01/A01)^3-15*(B01/A01)^4+6*式中s0=r-e，rb为基圆半径，e为偏距，sb(B01/A01)^5)//升程变量；为从动件位移，φ为凸轮转角。x1=(s0+s1)*sin(B01)+e*cos(B01)//理论对于从动件位移s，根据运动规律不同，各轮廓曲线X坐标值；阶段计算如下：y1=(s0+s

5、1)*cos(B01)-e*sin(B01)//理论推程为3-4-5次多项式运动规律：轮廓曲线Y坐标值；φ3φ4φ5z1=0//理论轮廓曲线Z坐标值；s=h[10()-15()+6()]ΦΦΦ//远停程理论轮廓曲线表达式如下：远停程：s=ha2=50回程为余弦加速度运动规律：b2=18027《机电技术》2010年第2期计算机技术应用B02=a2*(1-t)+b2*ts2=hx2=(s0+s2)*sin(B02)+e*cos(B02)y2=(s0+s2)*cos(B02)-e*sin(B02)z2=0//回程（余弦加速度运动规律）理论轮廓曲线表达式如下：a3=180b3

6、=220B03=a3*(1-t)+b3*t图2凸轮机构三维图Bn03=B03-180如果要改变凸轮的参数，则只需改变表达式s3=h*(1+cos(180*Bn03/A03))/2的值，凸轮轮廓曲线及相应的实体都会随之改变，x3=(s0+s3)*sin(B03)+e*cos(B03)这也正体现了参数化建模的优势。y3=(s0+s3)*cos(B03)-e*sin(B03)z3=03盘形凸轮的运动仿真//近停程理论轮廓曲线表达式如下：运动仿真模块可以进行机构的运动学或动力a4=220学分析，能跟踪零件的运动轨迹，可分析活动构b4=360件的位移、速度、加速度、作用力及力矩

7、等。B04=a4*(1-t)+b4*t3.1启动运动仿真应用模块s4=0在“开始”中执行“运动仿真”命令，在“运x4=(s0+s4)*sin(B04)+e*cos(B04)y4=(s0+s4)*cos(B04)-e*sin(B04)动导航器”内新建仿真motion_1，在“环境”对z4=0话框中选择分析类型为动态。2.2绘制凸轮理论轮廓曲线3.2定义连杆执行“规律曲线”命令，选择“根据方程”创建机构连杆并指定其质量和材料特性，在方式，分别定义各段曲线的坐标x,y,z，最后这里定义盘形凸轮为连杆L001、从动杆为连杆形成的凸轮理论轮廓曲线，如图1所示。