弧面分度凸輪機構(gòu)虛擬樣機技術研究

摘要：文章講述了在弧面分度凸輪模型創(chuàng)建的基礎上，利用Pro/E軟件進行了弧面分度凸輪機構(gòu)的三維設計、運動仿真及其動態(tài)特性分析的過程。

關鍵詞：弧面分度凸輪機構(gòu)；結(jié)構(gòu)設計；運動仿真；特性分析

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

弧面分度凸輪機構(gòu)又稱滾子齒式凸輪分度機構(gòu)，它主要是由裝在箱體內(nèi)的一個空間凸輪和在徑向放射狀裝有滾子的從動盤組成。該機構(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)運動轉(zhuǎn)化為輸出的間歇回轉(zhuǎn)運動。它具有結(jié)構(gòu)簡單、剛性好、重量輕、承載能力強、分度精度高等特點，廣泛應用于包裝機械、食品機械、電子機械、印刷機械等自動、半自動加工生產(chǎn)線上，本論文對弧面分度凸輪機構(gòu)的設計過程及運動特性進行研究。

1 弧面分度凸輪的設計與建模

1.1 弧面分度凸輪的主要參數(shù)

凸輪的主要設計參數(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。本次設計以中心距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°進行設計。

1.2 弧面分度凸輪的三維設計

2.2 凸輪機構(gòu)的裝配

3 凸輪機構(gòu)的運動仿真及分析

3.1 裝配運動關系的定義

機構(gòu)運動仿真的前提條件是機構(gòu)必須是可運動的裝配，在裝配中各運動零部件通過連接關系裝配在一起，Pro/E的機構(gòu)連接類型有剛性、銷釘、滑動桿、凸輪連接、齒輪連接等，在凸輪機構(gòu)運動仿真裝配時，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 機構(gòu)運動的定義

裝配完成后選擇，選擇“應用程序”的“機構(gòu)”，進入運動仿真界面，為了便于觀察，在仿真界面中將箱體及其他零部件設置透明或隱藏。給凸輪組件創(chuàng)建一臺伺服電機，點擊按鈕，打開伺服電機對話框。單擊“新建”按鈕，進行伺服電機定義，這里按照每分鐘300轉(zhuǎn)定義，然后按凸輪副分別對每個滾子進行定義，要注意每個滾子與凸輪嚙合的時間關系，保證凸輪轉(zhuǎn)動360°時轉(zhuǎn)盤只轉(zhuǎn)過45°。

4 結(jié)語

在參數(shù)化設計計算模塊和逆向工程的基礎之上，利用現(xiàn)有的三維軟件及其數(shù)據(jù)接口，進行弧面分度凸輪機構(gòu)虛擬樣機的創(chuàng)建，使設計過程更加高效、方便，很大程度降低了設計難度，并通過Pro/E的運動仿真，驗證了設計結(jié)果。

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作者簡介：陳鵬飛，男，陜西渭南人，陜西理工學院講師，研究方向：機械設計及圖學教育。

（責任編輯：王書柏）