摘要：文章講述了在弧面分度凸輪模型創(chuàng)建的基礎(chǔ)上，利用Pro/E軟件進(jìn)行了弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)的三維設(shè)計(jì)、運(yùn)動仿真及其動態(tài)特性分析的過程。

關(guān)鍵詞：弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；運(yùn)動仿真；特性分析

中圖分類號：TH132 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-2374（2012）30-0016-02

弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)又稱滾子齒式凸輪分度機(jī)構(gòu)，它主要是由裝在箱體內(nèi)的一個(gè)空間凸輪和在徑向放射狀裝有滾子的從動盤組成。該機(jī)構(gòu)由輸入軸上的弧面凸輪與輸出軸分度盤上的滾子無間隙垂直嚙合，由凸輪廓面實(shí)現(xiàn)分度盤轉(zhuǎn)位和分度盤靜止、定位自鎖，從而將輸入的連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為輸出的間歇回轉(zhuǎn)運(yùn)動。它具有結(jié)構(gòu)簡單、剛性好、重量輕、承載能力強(qiáng)、分度精度高等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于包裝機(jī)械、食品機(jī)械、電子機(jī)械、印刷機(jī)械等自動、半自動加工生產(chǎn)線上，本論文對弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程及運(yùn)動特性進(jìn)行研究。

1 弧面分度凸輪的設(shè)計(jì)與建模

1.1 弧面分度凸輪的主要參數(shù)

凸輪的主要設(shè)計(jì)參數(shù)有：凸輪的頭數(shù)H；轉(zhuǎn)盤的滾子數(shù)Z；凸輪轉(zhuǎn)數(shù)n；凸輪分度期轉(zhuǎn)角；中心距C；凸輪的壓力角αP；凸輪旋向等。本次設(shè)計(jì)以中心距C=180mm，凸輪轉(zhuǎn)速n=300r/min，連續(xù)旋轉(zhuǎn)，從動盤有8工位，分度期轉(zhuǎn)角為120°進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1.2 弧面分度凸輪的三維設(shè)計(jì)

2.2 凸輪機(jī)構(gòu)的裝配

3 凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動仿真及分析

3.1 裝配運(yùn)動關(guān)系的定義

機(jī)構(gòu)運(yùn)動仿真的前提條件是機(jī)構(gòu)必須是可運(yùn)動的裝配，在裝配中各運(yùn)動零部件通過連接關(guān)系裝配在一起，Pro/E的機(jī)構(gòu)連接類型有剛性、銷釘、滑動桿、凸輪連接、齒輪連接等，在凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動仿真裝配時(shí)，凸輪軸和分度盤軸與箱體之間的連接均定義為“銷釘”，凸輪與其軸的連接為固定連接，并依次裝配其他零件。

3.2 機(jī)構(gòu)運(yùn)動的定義

裝配完成后選擇，選擇“應(yīng)用程序”的“機(jī)構(gòu)”，進(jìn)入運(yùn)動仿真界面，為了便于觀察，在仿真界面中將箱體及其他零部件設(shè)置透明或隱藏。給凸輪組件創(chuàng)建一臺伺服電機(jī)，點(diǎn)擊按鈕，打開伺服電機(jī)對話框。單擊“新建”按鈕，進(jìn)行伺服電機(jī)定義，這里按照每分鐘300轉(zhuǎn)定義，然后按凸輪副分別對每個(gè)滾子進(jìn)行定義，要注意每個(gè)滾子與凸輪嚙合的時(shí)間關(guān)系，保證凸輪轉(zhuǎn)動360°時(shí)轉(zhuǎn)盤只轉(zhuǎn)過45°。

4 結(jié)語

在參數(shù)化設(shè)計(jì)計(jì)算模塊和逆向工程的基礎(chǔ)之上，利用現(xiàn)有的三維軟件及其數(shù)據(jù)接口，進(jìn)行弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)虛擬樣機(jī)的創(chuàng)建，使設(shè)計(jì)過程更加高效、方便，很大程度降低了設(shè)計(jì)難度，并通過Pro/E的運(yùn)動仿真，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)結(jié)果。

參考文獻(xiàn)

[1] 吳文山，王莉，周林航，等.基于UG軟件的弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)的造型理論與設(shè)計(jì)[J].輕工機(jī)械，2007，25（4）：47-50.

[2] 葛文杰，張王全.基于Pro/E的弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)參數(shù)化設(shè)計(jì)與仿真[J].機(jī)械設(shè)計(jì)，2005，22（1）：11-14.

[3] 常治斌，龔青山，何小龍.基于Pro/E的空間弧面分度凸輪3D建模與數(shù)控加工仿真[J].制造業(yè)自動化，2009，（2）：63-67.

[4] 牟小云.基于Imerageware和UG的弧面分度凸輪3D建模與數(shù)控加工仿真[J].機(jī)械設(shè)計(jì)，2011，28（1）：5-8.

[5] 殷鴻梁.間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)[M].上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，2002.

作者簡介：陳鵬飛，男，陜西渭南人，陜西理工學(xué)院講師，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)及圖學(xué)教育。

（責(zé)任編輯：王書柏）