【期刊-齿轮设计】基于UG的盘形凸轮参数化设计.pdf

《【期刊-齿轮设计】基于UG的盘形凸轮参数化设计.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【期刊-齿轮设计】基于UG的盘形凸轮参数化设计.pdf（3页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第 7卷第3期 2 0 0 8年6月 无 锡 职 业 技 术 学 院 学 报 J o u rna l o f Wu x i I n s t i t u t e of Te c h n o l o g y Vo 1 7 No 3 J u n 2 0 0 8 基 于 U G的盘形 凸轮参数化设计 胡俊平，刘 炼(无锡职业技术学院机电技术学院，江苏无锡2 1 4 1 2 1)摘要：文章探讨了基于 u G的凸轮参数化建模技术，应用表达式工具和规律曲线功能，成功地实现了盘形凸轮的 参数化建模，为凸轮机构的运动动力分析等提供 了精确的实体模型。关键词：盘形凸轮；参数化建模；表达式；规律曲线 中图分类号：T

2、 P 3 9 1 7 2 文献标识码：A 文章编号：1 6 7 1 7 8 8 0(2 0 0 8)0 3 0 0 2 8 0 3 The Pa【r a me t r i c De s i g n o f Di s c Ca m Ba s e d o n UG HU J u n p i n g L i u L i a n (Wu x i I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y，W u x i 2 1 4 1 2 1，C h i n a)Ab s t r a c t：T h e p a r a me t r i c mo d e l i n g of

3、d i s c c a m b a s e d o n UG i s d i s c u s s e d i n t h e p a p e r Wi t h t h e a p p l i c a ti o n o f“E x p r e s s i o n t o o l a n d L a w C u r v e”f u n c t i o n t h e p a r a me t ric mod e l o f d i s c c a i n i s c r e a t e d s u c c e s s f u l l y a n d i t p r e s e n t s t h

4、e a c c u r a t e mod e l f o r C am k i n e t i c a n a I y s i s Ke y W o r d s：dis c c am；p a r a me t r i c mod e l i n g；e x p r e s s i o n；l a w c u r v e 在机械装置中，尤其是在自动控制机械中，为实现某些 特殊或复杂的运动规律，广泛地应用着各种凸轮机构。随着 制造技术的日 渐发展，对凸轮设计速度与精度的要求也大大 提高。传统的凸轮轮廓没计方法有图 解法和解析法两种，然 而图解法精度有限，解析法编程复杂、工作量大，都不能很好 地满

5、足现代设计的要求。为此，作者基于 U G软件平台，利用 表达式工具(E x p r e s s i o n)和规律曲线功能(L a w C u r v e)，结合 解析法知识，成功实现了尖顶对心直动从动件盘形凸轮机构 的参数化建模，提出了一种简单易行的盘形凸轮设计方法。1 U G中盘形凸轮参数化建模的过程 在 U G中进行盘形凸轮参数化建模采用表达式生成的 方法，也就是通过表达式驱动凸轮的特征尺寸。当改变其中 的驱动参数或表达式的值后，凸轮将发生相应改变。尖顶对心直动从动件盘形凸轮在 U G中参数化建模 的一般过程是：(I)确定从动件运动规律。当凸轮的基圆半径和从 动件推程等基本参数已知后，根

6、据工作要求确定从动件 的运动规律。(2)确定计算参数。根据凸轮轮廓曲线方程，结合解 析法确定凸轮轮廓线上各点 x、Y坐标值，z坐标定为常 量 0，建立驱动凸轮轮廓的坐标表达式。(3)在 U G环境中建立表达式。利用表达式工具(E x p r e s s i o n)输入有明确赋值的基本参数及各点坐标的表达 式。(4)绘制凸轮轮廓曲线。表达式建立之后，利用规律 曲线功能(Law C u rv e)绘制凸轮轮廓曲线。(5)建立凸轮的三维实体。使用拉伸命令，将凸轮轮 廓曲线 以厚度值为高度进行拉伸，即可得到凸轮的三维 实体。经过上述5步操作，即可得到盘形凸轮的三维实体。改变驱动参数或计算参数的值时，

7、凸轮的形状都会发生 相应的改变，从而实现了参数化建模。需要注意的是，当 从动件为滚子从动件时，第 4步凸轮轮廓曲线绘制完毕 后，还需将轮廓曲线以滚子半径为偏移量向内执行偏移 命令，从而获得凸轮的实际轮廓曲线。2 具体应用 设计一尖顶对心直动从动件盘形凸轮，已知基圆半 径 R =8 0 ra m，凸轮厚 度为 2 0 m m，从 动件 的升程 h=5 0 m m，推程运动角8 0=1 5 0。，远停程角 8 s=3 0。，回程运动 角 8。=1 2 0。，近停程角 8 s =6 0。，设从动件以等加速等减 速运动规律上升，以等速运动规律下降，运动规律如图 1 所示。收稿 日期：2 0 0 70

8、2 2 2 作者简介：胡俊平(1 9 7 6一)，男，陕西咸阳人，无锡职业技术学院讲师，主要从事机械制造自动化方面教学和研究工作。2 6 维普资讯 http:/ 第 7卷 胡 俊平等：基于 U G的盘形凸轮参数化设计 第 3期 S 0 图 1 从动件运动规律 2 1 从动件位移分 析 针对从动件运动情况的不同，应分段分析从动件位 移，具体如下：(1)推程 阶段 8。=1 5 0。等 加 速 上 升S。=竺 氏。(0&7 5。)D 0 等 减 速七 升 =一 竺(8 0 一 )(7 5。1 5 0。)o 0 (2)远停程阶段 8 =3 0。=h (3)回程阶段 8。=1 2 0。：L 只=h一-

9、7 8 (0 6 1 2 0。)O0 (4)近停程阶段 8 =6 0。=0 2 2凸轮轮廓 曲线方程 凸轮机构设计的关键在于凸轮轮廓曲线的设计。通 常的方法是根据从动件的运动规律，应用图解法或解析 法来设计凸轮轮廓曲线。此处我们应用解析法(参考文 献 1 )，可以得出尖顶对心直动从动件盘形凸轮机构凸 轮轮廓曲线方程为：X=(R +S)s i n 8 Y=(R +S)c o s 8 其中，R 为基圆半径，S为从动件位移，8为凸轮转 角。2 3 凸轮轮廓曲线上各点 x、Y坐标表达式 2 3 1 已知参数 h=5 0 升程 R =8 0 基圆半径 f l=1 5 0 推程运动角 f 2=3 0 远停

10、程角 f 3=1 2 0 回程运动角 f J=6 0 近停程角 t=1 系统变量，介于01 之间 2 3 2 等加速推程 阶段(凸轮转角 7 5。)a I=0 bI=75 C 1=a I$(1 一 t)+b l$t 中间变量角 S I=2$h$C l$c I (f l$f 1)从动件位移 x t】=(Rb+S j)$s i n(C j)y t 1=(Rb+S I)$C O S(C 1)z t 1=0 2 3 3 等减速推程阶段(凸轮转角，7 5。)a 2=7 5 b 2=1 5 0 c 2=a 2$(1 一 t)+b 2$t 中间变量角=h 一 2 h (f l c 2)(f l c 2)(f

11、 l f 1)从动件位移 x t 2=(R b+S 2)$s i n(C 2)y t 2=(R b+S 2)$C O S(C 2)z t 2=0 2 3 4 远停程阶段(凸轮转角 3 0。)a 3=1 50 b 3=1 8 0 c，=a 3$(1 一 t)+b 3$t 中间变量角 S =h 从动件位移 x t 3=(R b+S 3)$s i n(C 3)y t 3=(R b+S 3)$C O S(C 3)z t 3=0 2 3 5 等速回程阶段(凸轮转角 1 2 0。)a a=1 80 b =3 0 0 C 4=a 4$(1 一 t)+b 4$t 中间变量角 S =h h (c 一 f l f

12、 2)f 3 从动件位移 x t 4=(R b+S 4)$s i n(C 4)y t 4=(R b+S 4)$C O S(C 4)z t d=0 2 3 6 近停程阶段(凸轮转角 6 0。)a 5=3 00 b 5=3 6 0 c 5=a$(1 一 t)+b$t 中间变量角 s =0 从动件位移 x t 5=(R b+S 5)$s i n(C 5)y t 5=(R b+S 5)$C O S(C 5)z t 5=0 2 4 U G环境中实现凸轮的参数化建模 在 U G建模环境中选择 T o o l s-E x p r e s s i o n选项，弹出 表达式对话框，在其中输入2 3中推导的所有表

13、达式。选择 I n s e r t _+c u n r e _+L a w C u r v e 菜单选项，利用 B y E q u a t i o n方式，以t 为系统变量，分别绘制各段曲线，最后形 成凸轮的轮廓曲线，如图2所示。等逑 一 图 2 盘形 凸轮轮廓 曲线 2 7 维普资讯 http:/ 第7卷 无 锡 职 业 技 术 学 院 学 报 第 3期 将凸轮轮廓曲线以厚度值为高度(也可以为表达式)进行拉伸操作，即 可获得凸轮的三维实体，如图3 所示。3 结论 图3 盘形凸轮三维实体 U G环境中凸轮 的建模实现了完全的参数化设计。若工作条件发生改变，则不需要全部重新设计，只需改变 凸轮的

14、驱动参数或表达式的值，凸轮轮廓曲线及相应实 体也将随之改变。U G环境中凸轮参数化建模技术的优 势也即在此。本文所提供 的盘形 凸轮参数化建模方法是一个通 用、简单易学的方法。根据从动件的运动规律，在 U G环 境中建立凸轮轮廓曲线的表达式，即可实现凸轮轮廓曲 线的绘制及三维实体的建模。整个过程实现了凸轮的完 全参数化设计。凸轮的参数化设计技术极大地缩短了凸轮地设计制 造周期，提高了经济效益，并为后续的机构运动仿真、动 力分析及有限元分析打下了良好的基础。参考文献：1 胡家秀机械设计基础 M 北京：机械工业出版社，2 0 0 4 (6)2 荆崇波精通 u G N X 4 0机械设计：典型实例、

15、专业精讲 M 北京：电子工业出版社，2 0 0 6(9)3 宋晓华，方坤礼 基于 U G的凸轮机构设计和运动仿真 J 机械研究与应用，2 0 0 5(2)责任编辑：须劲松 (上接 第 5页)经过一段时间实践，我指导的四个学生在思想和行 动上有了明显改变，其 中有一个学生，他刚进入企业时，因工厂的规章制度是必须无条件执行 的，没有情面可讲，一开始难于适应甚至不愿适应，产生比较大的抵触情绪。行动上也表现出懒散、没劲，甚至想放弃。我为此而感到 担忧，为了让他尽快地适应企业文化、企业管理和生产工 作环境，我做好他的思想工作，做好职业指导、心理辅导 和行为引导，帮助他逐步树立起艰苦劳动的意识和正确 的就

16、业观。通过多次教育，该同学几乎发生了 1 8 0度大转 变，现在进入车间，听到的是师傅的赞赏声，看到的是他 埋头苦干的劲头。他的这种变化从一个侧面说明了顶岗 实习的必要性。经过两个月的实践，他们基本学会了规 范的汽车常规保养，初步了解了汽车常见的故障分析，熟 悉了汽车营销的方法。学生将理论知识与实践经验相结 合，从而加深对自己所学专业的认识，看到 自己在学校中 学习的知识在工作实际中的应用，提高了学生学习理论 知识的积极性。最重要的是学生经受实际工作 的锻炼，大大提高了他们的责任心和自我判断能力，变得更加成 熟，从而有助于学生就业的选择，使他们有优先被企业录 取的机会。2 8 雹雷 雹G 5

17、顶岗实习的指导工作有待进一步完善 工学结合是一项系统工程，它既是专业学习历程的 一个有机组成部分，也是一个具体技能培养过程中由学 校课堂到工厂车间的延伸部分，还是校 内外职教资源整 合运用的一个社会活动部分。教师必须进一步帮助学生 认识和了解企业，充分利用这个机会对学生进行就业与 创业教育，充分利用企业的氛围，培养学生 良好的职业 道德和竞争意识，引导学生增强团队合作、群体沟通和组 织协调等综合能力，激励学生爱岗敬业；引导学生增强适 应新环境的能力，培养学生吃苦耐劳的精神和积极向上 的心态；引导学生改变一心想到大企业、高薪企业就业的 思想，帮助学生树立起正确的就业观，按照先就业、后择 业、再创业的就业思路，树立脚踏实地、循序渐进、艰苦创 业的就业观念，为今后 自主创业打下坚实的思想基础。只有校企共建关系协调，工学目标一致，学生和老师 努力，家长和社会认同，才能达到预期的 目的，为社会、企业、学校和学生的共赢做出贡献。责任编辑：胡小勇 维普资讯 http:/