搜索基于SolidWorks/COSMOS Motion的凸轮轮廓线设计
2013-06-08 by:广州有限元分析、培训中心-1CAE.COM 来源:仿真在线
凸轮轮廓曲线是凸轮机构设计的关键,常用的设计方法有解析法和图解法。该方法利用SolidWorks绘制凸轮机构实体零件、构建机构装配体模型,并用Solid Works自带的COSMOS Motion插件设王凸轮机构运动模型约束和运动参数,通过对凸轮机构进行运动学仿真,最终得到凸轮轮廓线。较之其它设计方珐, 镶方珐能自动绘制凸轮轮廓线。直观、简便,可视性好,具有一定的实际应用价值。
陈忠维 来源:万方数据
关键字:凸轮机构 凸轮轮廓线 COSMOSMotion SolidWorks
凸轮机构是工程上广泛应用的传动机构,其设计和应用的关键是凸轮轮廓曲线的设计,常用设计方法有解析法和图解法。实际工程中多采用简单直观的作图法进行设计,但其精度较低,难以准确满足工程需要,且当尺寸、参数变化时就得重新作图,无法对设计机构进行运动性能分析;解析法需要大量的数据计算,过程繁琐且不直观,有些实际问题难以用解析法来描述,实际工程中不常使用。
Solid Works是现今造型仿真方面最流行的三维CAD软件,具有基于特征进行参数化造型设计的特点,模型的各个特征的几何形状与尺寸大小用变量参数来表达,变量参数可以是常数,也可以是代数式。如果定义某个特征的变量参数发生改变,则该特征的几何形状或尺寸大小将随参数改变而改变,通过控制各参数,即可达到控制模型几何形体的目的。COSMOS Motion是SolidWorks自带的插件,和SolidWorks无缝对接,直接使用SolidWorks的数据库,对系统的运动学、动力学和静力学进行分析和仿真。本文利用SolidWorks绘制基本的凸轮机构实体零件模型,用COSMOS Motion模拟凸轮机构的运行状况,最终设计得到凸轮轮廓曲线。
1在Solid Works中构造凸轮机构模型
1.1绘制实体零件图
在SolidWorks草图界面中,点击"直线"按钮绘制草图,再用"拉伸凸台,基体"工具生成实体零件顶杆和凸轮,分别如图l和图2所示。
1.2建立装配关系
在SolidWorks装配体界面用"插入零部件"工具插入顶杆和凸轮零件,并新建草图绘制l条通过凸轮的中心点基准轴,使顶杆中心线和基准轴重合,建立如图3所示的装配关系。
2在COSMOS Motion中构建运动关系
在COSMOS Motion界面打开已建好的装配体,并添加约束和设置运动参数,为仿真运动关系、求解凸轮轮廓曲线作准备。
2.1添加约束
在凸轮机构中,凸轮作旋转运动,顶杆作往返运动,因此需要对凸轮和顶杆分别添加特定的旋转副和移动副约束,具体设置如图4、图5所示,最后得到如图6所示的约束关系。
2.2设置运动参数
假设凸轮作1 r/s的定速旋转,顶杆往返运动的位移和时间关系为:y=15xsin(2πt),其中Y为位移,t为时间。因此须在旋转副和移动副设置相应的运动参数,如图7、图8所示。
3运动模型仿真
当凸轮以一定方式运动时,特定的凸轮轮廓曲线使顶杆产生相应的运动;反之,当凸轮和顶杆的运动规律确定后,顶杆和凸轮接触点的相对关系也是一定的,即为凸轮轮廓曲线。COSMOS Motion进行运动学仿真后,就能得到相对运动轨迹,由此求得凸轮轮廓曲线。
设置好约束和运动参数后,对模型进行仿真运行,并对仿真结果的轨迹跟踪进行设置,如图9所示,"轨迹点元件"栏在图形区点顶杆面或在Feature Manager设计树中选择顶杆,"轨迹点"栏选顶杆圆弧线,"参考元件"栏(相对运动参照)选凸轮外圆线。仿真后COSMOS Motion即能得到顶杆和凸轮接触点的相对运动轨迹曲线,即凸轮轮廓曲线,如图10所示。
4结束语
用SolidWorks及其自带COSMOS Motion设计凸轮轮廓曲线,相比其他方法更直观、简便,可视性更好,并能自动生成凸轮轮廓曲线,具有一定的实际应用价值。
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