基于proe的凸輪機構(gòu)設計與仿真設計

1、目錄目錄中文摘要 I英文摘要 II第 1 章任務與課題條件 11.1 任務 11.2 課題條件 1第 2 章凸輪機構(gòu)與 PRO/E 簡介 22.1 凸輪機構(gòu)簡介 22.2 PRO/E簡介 7第 3 章盤形凸輪創(chuàng)建過程 103.1 新建零件 103.2 創(chuàng)建拉伸特征 103.3 創(chuàng)建方程曲線 103.4 創(chuàng)建圖形特征 113.5 創(chuàng)建可變剖面掃描特征 123.6 創(chuàng)建孔特征 12第 4 章其余零件設計 144.1 從動桿設計 144.2 連桿設計 144.3 滑塊設計 15第 5 章裝配 16第 6 章機構(gòu)仿真 176.1 定義凸輪從動連接機構(gòu).176.2 添加驅(qū)動器 17第 7 章運動分析與結(jié)

2、果分析 207.1 運行分析 207.2 結(jié)果回放 217.3 結(jié)果分析 22結(jié)論 25參考文獻 26致 27I / 32摘要摘要機械產(chǎn)品的運動分析和仿真在機械產(chǎn)品的設計中是不可缺少的重要環(huán)節(jié)。在各類機械的傳動結(jié)構(gòu)中，凸輪結(jié)構(gòu)有著廣泛的應用，根據(jù)凸輪機構(gòu)的設計原理，提出了在pro/e 中實現(xiàn)凸輪設計與實體造型的方法,并主要利用 Pro/e Wildfire 的運動學分析模塊 Mechanism 對凸輪機構(gòu)進行了運動學分析和仿真，這對凸輪機構(gòu)的優(yōu)化設計將提供較大的幫助。本文通過對對心直動尖頂盤型凸輪機構(gòu)進行運動仿真分析，更加明確了該機構(gòu)的優(yōu)缺點，對于該機構(gòu)的優(yōu)化設計以與該機構(gòu)以后的用途將提供指導

3、作用。關鍵詞：關鍵詞：凸輪機構(gòu) Pro/E 運動仿真運動分析II / 32AbstractAbstractSimulation technology in the mechanical products design plays an important role. In some mechanical transmission structures,the cam mechanism is used widely, Introducs the method of cam design and modeling in Pro/E,and mainly expiains the kinemati

4、cs analysis and the simulasion by using Pro/E Wildfire Mechanism ,it will provide useful help to the optimized design of cam mechanism. This article through to the heart of translational knife-edge plate cam mechanism motion simulation analysis, more clearly the advantages and disadvantages, for the

5、 optimal design of the mechanism as well as the agency later use will provide guidance. KeyKey WordsWords：cam mechanism ;Pro/E;motion simulation;motion analysisIII / 321 / 32第第 1 1 章章 任務與課題條件任務與課題條件1.11.1 任務任務為了對凸輪機構(gòu)進行更好的優(yōu)化設計以與對凸輪機構(gòu)以后的應用起指導作用，因此基于 pro/e 對盤型凸輪機構(gòu)進行設計與運動仿真，并對速度和加速度進行分析，研究該盤型凸輪機構(gòu)的運動情況，并

6、對該凸輪機構(gòu)以后的應用作出預測。因此下面將對對心直動尖頂盤型凸輪機構(gòu)進行設計與運動仿真，從而力爭達到課題任務。如圖 1.1所示圖 1.1 對心直動尖頂盤型凸輪機構(gòu)1.21.2 課題條件課題條件盤型凸輪的基圓半徑為 Ra=40mm,升程角為 80(其中 040為等加速運動，4080為等減速運動) ,遠休止角為 20,回程角為 80(其中 100140為等加速運動，140180為等減速運動) ,從動件升程為 h=10mm。2 / 32第第 2 2 章章 凸輪機構(gòu)與凸輪機構(gòu)與 pro/epro/e 簡介簡介2.12.1 凸輪機構(gòu)簡介凸輪機構(gòu)簡介凸輪機構(gòu)是由凸輪，從動件和機架三個基本構(gòu)件組成的高副機構(gòu)

7、。 凸輪是一個具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，一般為主動件，作等速回轉(zhuǎn)運動或往復直線運動。凸輪機構(gòu)是由凸輪，從動件和機架三個基本構(gòu)件組成的高副機構(gòu)。 凸輪是一個具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，一般為主動件，作等速回轉(zhuǎn)運動或往復直線運動。 與凸輪輪廓接觸，并傳遞動力和實現(xiàn)預定的運動規(guī)律的構(gòu)件，一般做往復直線運動或擺動，稱為從動件。 凸輪機構(gòu)在應用中的基本特點在于能使從動件獲得較復雜的運動規(guī)律。因為從動件的運動規(guī)律取決于凸輪輪廓曲線，所以在應用時，只要根據(jù)從動件的運動規(guī)律來設計凸輪的輪廓曲線就可以了。 凸輪機構(gòu)廣泛應用于各種自動機械、儀器和操縱控制裝置。凸輪機構(gòu)之所以得到如此廣泛的應用，主要是由于凸輪機構(gòu)可以

8、實現(xiàn)各種復雜的運動要求，而且結(jié)構(gòu)簡單、緊湊。 原理由凸輪的回轉(zhuǎn)運動或往復運動推動從動件作規(guī)定往復移動或擺動的機構(gòu)。凸輪具有曲線輪廓或凹槽，有 圖 2.1 推桿運動規(guī)律圖盤形凸輪、圓柱凸輪和移動凸輪等，其中圓柱凸輪的凹槽曲線是空間曲線，因而屬于空間凸輪。從動件與凸輪作點接觸或線接觸，有滾子從動件、平底從動件和尖端從動件等。尖端從動件能與任意復雜的凸輪輪廓保持接觸，可實現(xiàn)任意運動，但尖端容易磨損，適用于傳力較小的低速機構(gòu)中。為了使從動件與凸輪始終保持接觸，可采用彈 圖 2.2 圓柱凸輪機構(gòu)3 / 32簧或施加重力。具有凹槽的凸輪可使從動件傳遞確定的運動，為確動凸輪的一種。一般情況下凸輪是主動的，但

9、也有從動或固定的凸輪。多數(shù)凸輪是單自由度的，但也有雙自由度的劈錐凸輪。凸輪機構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，最適用于要求從動件作間歇運動的場合。它與液壓和氣動的類似機構(gòu)比較，運動可靠，因此在自動機床、燃機、印刷機和紡織機中得到廣泛應用。但凸輪機構(gòu)易磨損，有噪聲，高速凸輪的設計比較復雜，制造要求較高。 凸輪機構(gòu)的分類 按凸輪形狀分1）盤形凸輪 2）移動凸輪 3）圓柱凸輪 按從動件型式分1）尖底從動件； 2）滾子從動件； 3）平底從動件優(yōu)點結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、設計方便，可實現(xiàn)從動件任意預期運動，因此在機床、紡織機械、輕工機械、印刷機械、機電一體化裝配量應用。缺點1）點、線接觸易磨損； 2）凸輪輪廓加工困難； 3）行程不大

10、 凸輪機構(gòu)從動件位移 s（或行程高度 h）與凸輪轉(zhuǎn)角 （或時間 t）的關系稱為位移曲線。從動件的行程 h 有推程和回程。 凸輪輪廓曲線決定于位移曲線的形狀。在某些機械中，位移曲線由工藝過程決定，但一般情況下只有行程和對應的凸輪轉(zhuǎn)角根據(jù)工作需要決定，而曲線的形狀則由設計者選定，可以有多種運動規(guī)律。傳統(tǒng)的凸輪運動規(guī)律有等速、等加速等減速、余弦加速度和正弦加速度等。等速運動規(guī)律因有速度突變，會產(chǎn)生強烈的剛性沖擊，只適用于低速。等加速-等減速和余弦加速度也有加速度突變,會引起柔性沖擊，只適用于中、低速。正弦加速度運動規(guī)律的加速度曲線是連續(xù)的，沒有任何沖擊，可用于高速。 為使凸輪機構(gòu)運動的加速度與其速度

11、變化率都不太大，同時考慮動量、振動、凸輪尺寸、彈簧尺寸和工藝要求等問題，還可設計出其他各種運動規(guī)律。應用較多的有用幾段曲線組合而成的運動規(guī)律，諸如變形正弦加速度、變形梯形加速度和變形等速的運動規(guī)律等，利用電子計算機也可以隨意組合成各種運動規(guī)律。還可以采用多項式表示的運動規(guī)律，以獲得一連續(xù)的加速度曲線。為了獲得最滿意的加速度曲線，還可4 / 32以任意用數(shù)值形式給出一條加速度曲線，然后用有限差分法求出位移曲線，最后設計出凸輪廓線。 一些自動機通常用幾個凸輪配合工作，為了使各個凸輪所控制的各部分動作配合協(xié)調(diào)，還必須在凸輪設計以前先編制一個正確的運動循環(huán)圖。用電子計算機進行凸輪廓線設計能提高效率，并

12、能從多方面綜合考慮進行優(yōu)化設計。這樣可用以求得各種運動規(guī)律下的從動件的位移、速度、加速度等值和凸輪廓線坐標值，算出凸輪廓線上任意點的曲率半徑、壓力角和應力，滿足接觸強度和抗磨的角度，以獲得最小尺寸的凸輪，而且還可畫出凸輪的空間圖形。 凸輪容易磨損，主要原因之一是接觸應力較大。凸輪與滾子的接觸應力可以看作是半徑分別等于凸輪接 圖 2.3 盤型凸輪機構(gòu)觸處的曲率半徑和滾子半徑的兩圓柱面接觸時的壓應力，可用赫芝公式進行計算，應使計算應力小于許用應力。促使凸輪磨損的因素還有載荷特性、幾何參數(shù)、材料、表面粗糙度、腐蝕、滑動、潤滑和加工情況等。其中潤滑情況和材料選擇對磨損壽命影響尤大。為了減小磨損、提高使

13、用壽命，除限制接觸應力外還要采取表面化學熱處理和低載跑合等措施，以提高材料的表面硬度。推桿運動規(guī)律多項式運動規(guī)律1）一次多項式運動規(guī)律設凸輪以等角速度轉(zhuǎn)動，再推程時，凸輪的運動角為 ，推桿完成行程 h,當0采用一次多項式運動規(guī)律時，則有01scc011/0sccvds dtcdv dt/0dv dt在始點處 ，在終點處。0,0s0,sh則可得，故推桿推程的運動方程為000, 1/cch0/sh 0/vh 0在回程時，因規(guī)定推桿的位移總是由最低位置算起，故推桿的位移 s 是逐漸減小的，而其運動方程為0(1/ )sh 0/vh 05 / 32式中，為凸輪回程運動角，注意凸輪的轉(zhuǎn)角 總是從該段運動規(guī)

14、律的起始位0置計量起。有上述可知，推桿此時作等速運動，故又稱其為等速運動規(guī)律，但推桿在運動開始和終止的瞬時，因速度有突變，所以這時推桿在理論上將出現(xiàn)無窮大的加速度和慣性力，因而會使凸輪機構(gòu)受到極大的沖擊，這種沖擊成為剛性沖擊。2）二次多項式運動規(guī)律其表達式為2012sccc12/2vds dtcc22/2dv dtc這時推桿的加速度為常數(shù)，為了保證凸輪機構(gòu)運動的平穩(wěn)性，通常應使推桿先做加速運動，后做減速運動，設在加速段和減速段凸輪運動角與推桿的行程各占一半。這時，推程加速段的邊界條件為在始點處 0,0,0sv在終點處 0/ 2,/ 2sh將其代入上式，可求得 ，故推桿等加速推程段的運動方程20

15、1200,0,2 /ccch為2202/sh204/vh 2204/h由上式可知，在此階段，推桿的位移 s 與凸輪轉(zhuǎn)角的平方成正比，故其位移曲線為一段向上彎的拋物線。推程減速段的邊界條件為在始點處0/ 2,/ 2sh在終點處0,0sh v將其代入上式，可得，故推桿等減速推程段的運動201020,4 /,2 /ch chch 方程為2202 ( 0) /shh2004/vh 2042/h 這時推桿的位移曲線為一段向下彎曲的拋物線。上述兩種運動規(guī)律的結(jié)合，構(gòu)成推桿的等加速等減速運動規(guī)律，因為加速度的突變?yōu)橛邢拗?，因而引起的沖擊較小，故稱這種沖擊為柔性沖擊?；爻虝r的等加速等減速運動規(guī)律的運動方程為等

16、加速行程：6 / 322202/shh204/vh 2204/ah 等減速回程：22002/sh2004/vh 2204/ah3）五次多項式運動規(guī)律當采用五次多項式時，其表達式為2345012345scccccc23412345/2345vds dtccccc2222232345/261220adv dtcccc 因待定系數(shù)有 6 個，故可設定 6 個邊界條件為在始點處 0,0,0svo a在終點處 0,0,0sha代入上式可解的，故其位移方3450123040500,10 /,15 /,6 /cccchchch 程式為33445500010/15/6/shhh稱為五次多項式，其運動規(guī)律既無剛

17、性沖擊也無柔性沖擊。三角函數(shù)運動規(guī)律1）余弦加速度運動規(guī)律其推程時的運動方程為01 cos/ 2sh 00sin/ 2vh 22200cos/ 2ah 回程時的運動方程為01 cos/ 2sh 00sin/ 2 vh 22200cos/ 2 ah 由方程式畫出的圖易知在首末兩點推桿的加速度有突變，故有柔性沖擊而無剛性沖擊。2）正弦加速度運動規(guī)律其推程時的的運動方程為 0/0sin 2/ 2sh 001 cos 2/vh 22002sin 2/ah 7 / 32回程時的運動方程為 001/sin 2/ 2sh 00cos 2/vh 22002sin 2/ah 由方程式畫出的圖易知既無剛性沖擊也無

18、柔性沖擊。除上述介紹的推桿常用的幾種運動規(guī)律外，根據(jù)工作需要，還可以選擇其他類型的運動規(guī)律，或者將幾種運動規(guī)律組合使用，以改善推桿的運動和動力特性。為了對凸輪進行優(yōu)化設計，常常采用繪圖軟件先進行運動仿真，以了解其運動特性和其他的一些特性，本課題采用 pro/e 軟件進行運動仿真，下面就對 pro/e 進行簡要的介紹。2.22.2 pro/epro/e 簡介簡介Pro/Engineer 操作軟件是美國參數(shù)技術公司（PTC)旗下的 CAD/CAM/CAE 一體化的三維軟件。Pro/Engineer 軟件以參數(shù)化著稱，是參數(shù)化技術的最早應用者，在目前的三維造型軟件領域中占有著重要地位，Pro/Eng

19、ineer 作為當今世界機械 CAD/CAE/CAM領域的新標準而得到業(yè)界的認可和推廣。是現(xiàn)今主流的 CAD/CA 其它名稱Pro/Engineer 和 WildFire 是 PTC 官方使用的軟件名稱，但在中國用戶所使用的名稱中，并存著多個說法，比如 ProE、Pro/E、破衣、野火、WildFire 等等都是指Pro/Engineer 軟件，proe2001、proe2.0、proe3.0、proe4.0、proe5.0 等等都是指軟件的版本。 Pro/E 第一個提出了參數(shù)化設計的概念，并且采用了單一數(shù)據(jù)庫來解決特征的相關性問題。另外，它采用模塊化方式，用戶可以根據(jù)自身的需要進行選擇，而不

20、必安裝所有模塊。Pro/E 的基于特征方式，能夠?qū)⒃O計至生產(chǎn)全過程集成到一起，實現(xiàn)并行工程設計。它不但可以應用于工作站，而且也可以應用到單機上。 圖 2.4 Pro/E 繪制示例圖Pro/E 采用了模塊方式，可以分別進行草圖繪制、零件制作、裝配設計、鈑金設計、加工處理等，保證用戶可以按照自己的需要進行選擇使用。 1 參數(shù)化設計相對于產(chǎn)品而言，我們可以把它看成幾何模型，而無論多么復雜的幾何模型，都可以分解成有限數(shù)量的構(gòu)成特征，而每一種構(gòu)成特征，都可以用有限的參數(shù)完全約束，這就是參數(shù)化的基本概念。 2 基于特征建模 Pro/E 是基于特征的實體模型化系統(tǒng)，工程設計人員采用具有智能特性的基于特征8

21、/ 32的功能去生成模型，如腔、殼、倒角與圓角，您可以隨意勾畫草圖，輕易改變模型。這一功能特性給工程設計者提供了在設計上從未有過的簡易和靈活。 3 單一數(shù)據(jù)庫（全相關） Pro/Engineer 是建立在統(tǒng)一基層上的數(shù)據(jù)庫上，不象一些傳統(tǒng)的 CAD/CAM 系統(tǒng)建立在多個數(shù)據(jù)庫上。所謂單一數(shù)據(jù)庫，就是工程中的資料全部來自一個庫，使得每一個獨立用戶在為一件產(chǎn)品造型而工作，不管他是哪一個部門的。換言之，在整個設計過程的任何一處發(fā)生改動，亦可以前后反應在整個設計過程的相關環(huán)節(jié)上。例如，一旦工程詳圖有改變，NC（數(shù)控）工具路徑也會自動更新；組裝工程圖如有任何變動，也完全同樣反應在整個三維模型上。這種獨

22、特的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與工程設計的完整的結(jié)合，使得一件產(chǎn)品的設計結(jié)合起來。這一優(yōu)點，使得設計更優(yōu)化，成品質(zhì)量更高，產(chǎn)品能更好地推向市場，價格也更便宜。軟件版本目前 Pro/E 最高版本為 Pro/ENGINEER Wildfire 5.0(野火 5.0)。但在目前的市場應用中，不同的公司還在使用著從 Proe2001 到 WildFire5.0 的各種版本，WildFire3.0 和 WildFire 是目前的主流應用版本。Pro/Engineer 軟件系列都支持向下兼容但不支持向上兼容，也就是新的版本可以打開舊版本的文件，但舊版本默認是無法直接打開新版本文件。雖然 PTC 提供了相應的插件以實現(xiàn)舊版本

23、打開新版本文件的功能，但在很多情況下支持并不理想容易造成軟件的操作過程中直接跳出。 在 Pro/Engineer 軟件版本中，除了使用類似proe2001、Wildfire、WildFire2.0、WildFire3.0、WildFire4.0 和 WildFire5.0 等主版本外在每一個主版本中還有日期代碼的小版本區(qū)別，不同的日期代碼代表主版本的發(fā)行日期順序。通常每一個主版本中都會有 C000、F000 和 Mxxx 三個不同系列的日期代碼，C000 版代表的是測試版，F(xiàn)000 是第一次正式版，而類似 M010，M020.M200 等屬于成熟的正式發(fā)行版系列。M 系列的版本可以打開 C00

24、0 和 F000 系列版本的文件，而C000 版本則無法打開一樣主版本的 F000 和 Mxxx 版本的 Pro/Engineer 文件，比如WildFire4.0 C000 版本的 Pro/Engineer 將無法打開 WildFire4.0 M060 版本Pro/Engineer 所創(chuàng)建的文件，但反過來則可 M/CAE 軟件之一，特別是在國產(chǎn)品設計領域占據(jù)重要位置。9 / 32第第 3 3 章章 盤形凸輪創(chuàng)建過程盤形凸輪創(chuàng)建過程3.13.1 新建零件新建零件打開新建對話框，在名稱輸入框中輸入 tulun,單擊使用默認模版復選框中取消選中標志，單擊確定按鈕，打開新文件選項對話框，選擇 mmn

25、s_part_solid 模版，建立單位為公制的新文件。3.2.3.2.創(chuàng)建拉伸特征創(chuàng)建拉伸特征單擊右側(cè)基礎特征欄中拉伸工具按鈕，在工作區(qū)下方操縱板欄中選擇拉伸為實體和對稱拉伸選項，單擊草繪按鈕，打開剖面對話框。選擇基準平面 top 為草繪平面，接受系統(tǒng)默認的草繪方向和參照平面，單擊剖面對話框中的草繪按鈕，進入草繪模式。接受默認的尺寸，繪制草圖，完成后單擊草繪工具欄中的按鈕，退出草繪模式。在操縱板的深度值輸入框中輸入拉伸值 5，單擊操縱板中的確定按鈕，退出草繪模式。10 / 323.33.3 創(chuàng)建方程曲線創(chuàng)建方程曲線單擊工作區(qū)右側(cè)基準工具欄中的插入基準曲線按鈕，在彈出的菜單管理器中選擇從方程選

26、項，單擊完成選項，彈出曲線對話框和次級菜單，根據(jù)系統(tǒng)提示選擇系統(tǒng)默認坐標系 prt_csys_def。在下一級菜單中選擇笛卡爾選項，彈出記事本定義曲線方程.在記事本中輸入如下方程。h=10,a=80,x=40*t,y=5*t*t,z=0單擊記事本中文件-保存選項保存文本。單擊記事本中菜單文件-退出選項退出記事本。然后單擊曲線對話框中的確定按鈕，生成曲線。然后依次畫出曲線，其方程如下。h=10,a=80,x=40+40*t,y=10-5*(1-t)*(1-t),z=0h=10,x=80+20*t,y=10,z=0h=10,a=80,x=100+40*t,y=10-5*t*t,z=0h=10,a=

27、80,x=140+40*t,y=5*(1-t)*(1-t),z=0由方程曲線知，凸輪的基圓半徑為 Ra=40mm,升程角為 80(其中 040為等加速運動，4080為等減速運動) ,遠休止角為 20,回程角為 80(其中 100140為等加速運動，140180為等減速運動) ,從動件升程為 h=10mm。曲線如圖 3.1 所示。圖 3.1 方程曲線選擇菜單文件-保存副本選項，在保存副本對話框中選擇保存類型為 iges 格式，輸入名稱為 tulun,單擊確定按鈕，在彈出的輸出 iges 對話框中選中基準曲線和點復選11 / 32框，單擊曲面復選框中取消選中標志，單擊確定按鈕，完成 iges 文件

28、輸出。在模型樹中右擊剛才創(chuàng)建的由方程得到的曲線特征，在彈出的菜單中選擇隱藏選項。3.4.3.4.創(chuàng)建圖形特征創(chuàng)建圖形特征選擇菜單插入-模型基準-圖形選項，根據(jù)系統(tǒng)提示在消息輸入框中輸入圖形名稱cad，單擊確定按鈕，進入草繪模式。在草繪模式中，在工作區(qū)左下角繪制一個坐標系，同時繪制一條水平，一條垂直的中心線通過此坐標系。選擇菜單草繪-數(shù)據(jù)來自文件選項，再打開對話框中選擇剛才輸出的 tulun.igs 文件，單擊打開。關閉信息窗口，在縮放旋轉(zhuǎn)對話框中輸入比例 1 和角度 0，拖動該曲線至適當位置，單擊確定按鈕。刪除伴隨該曲線出現(xiàn)的坐標系，更改尺寸標志和尺寸值。如圖 3.2 所示。圖 3.2 草繪圖

29、形特征3.5.3.5.創(chuàng)建可變剖面掃描特征創(chuàng)建可變剖面掃描特征選擇菜單插入-可變剖面掃描選項，在操縱板中選擇掃描為實體選項，在工作區(qū)中選擇掃描軌跡，單擊草繪按鈕，進入草繪模式，繪制剖面。12 / 32選擇菜單工具-關系選項，此時，尺寸值立即變?yōu)槌叽缇幪?sd#,在彈出關系對話框中輸入關系式，單擊確定按鈕，單擊草繪工具欄中確定按鈕，退出草繪模式。如圖 3.3 所示圖 3.3 可變剖面掃描實體3.63.6 創(chuàng)建孔特征創(chuàng)建孔特征在凸輪基準圓的中心拉伸一個直徑為 5 的孔。結(jié)果如圖 3.4 所示。13 / 32圖 3.4 凸輪圖14 / 32第第 4 4 章章 其余零件設計其余零件設計4.14.1 從

30、動桿設計從動桿設計打開新建對話框，在名稱輸入框中輸入 congdonggan,單擊適應默認模板復選框取消選中標志，單擊確定按鈕，打開新文件選項對話框。選擇 mmns_part_solid 模板，建立單位為公制的新文件。然后使用拉伸命令，繪制草圖，完成后單擊草繪工具欄中的確定按鈕，退出草繪模式，然后單擊操縱板中的確定按鈕，生成所要特征。結(jié)果如圖 4.1 所示 圖 4.1 從動桿圖4.24.2 連桿設計連桿設計草繪工具欄中的確定按鈕，退出草繪模式，然后單擊操縱板中的確定按鈕，生成所要特征。打開新建對話框，在名稱輸入框中輸入 liangan,單擊適應默認模板復選框取消選中標志，單擊確定按鈕，打開新文

31、件選項對話框。選擇 mmns_part_solid 模板，建立單位為公制的新文件。然后使用拉伸命令，繪制草圖，完成后單擊草繪工具欄中的確定按鈕，退出草繪模式，結(jié)果如圖 4.2 所示。15 / 32 圖 4.2 連桿圖 4.34.3 滑塊設計滑塊設計打開新建對話框，在名稱輸入框中輸入 huakuai,單擊適應默認模板復選框取消選中標志，單擊確定按鈕，打開新文件選項對話框。選擇 mmns_part_solid 模板，建立單位為公制的新文件。然后使用拉伸命令，繪制草圖，完成后單擊草繪工具欄中的確定按鈕，退出草繪模式，然后單擊操縱板中的確定按鈕，生成所要特征。結(jié)果如圖 4.3 所示 圖 4.3 滑塊圖

32、16 / 32第第 5 5 章章 裝配裝配選擇系統(tǒng)菜單欄中的文件新建命令，系統(tǒng)打開新建對話框，在對話框中選擇組件單選按鈕，然后制定文件名，系統(tǒng)默認擴展名為.asm。完成設置后單擊確定按鈕，系統(tǒng)將自動進入裝配模式。選擇系統(tǒng)菜單欄中的插入元件裝配命令，系統(tǒng)打開對話框，對話框顯示當前工作目錄下所有的零件與裝配件，選取一個供裝配使用的零件后，系統(tǒng)將在裝配區(qū)顯示該零件，并打開元件放置對話框。在對話框中單擊連接，在顯示的連接對話框中選擇機架的連接類型為剛性。選擇固定。然后依次按照上述步驟依次連接上各零件，組裝成凸輪機構(gòu)。結(jié)果如圖所示該凸輪機構(gòu)為對心直動尖頂盤型凸輪機構(gòu)。這種凸輪機構(gòu)中的盤型凸輪是一個繞固定

33、軸轉(zhuǎn)動并且具有變化向徑的盤形零件，如燃機配氣機構(gòu)中的凸輪。當其繞固定軸轉(zhuǎn)動時，可推動從動件在垂直于凸輪轉(zhuǎn)軸的平面運動。它是凸輪的最基本型式，結(jié)構(gòu)簡單，應用最廣。而從動件是尖頂?shù)?，能夠?qū)崿F(xiàn)任意的運動規(guī)律，但尖端處易磨損，故只適應于速度較低和傳力不大的場合。但盤型凸輪的輪廓線能夠使從動件先做等加速運動，再做等減速運動，再做勻速運動，再做等加速，再做等減速，再做勻速運動，因此可引起的沖擊較小。裝配圖如圖 5.1 所示。 圖 5.1 裝配圖17 / 32第第 6 6 章章 機構(gòu)仿真機構(gòu)仿真6.16.1 定義凸輪從動連接機構(gòu)定義凸輪從動連接機構(gòu). .單擊機構(gòu)伺服電動機，彈出凸輪從動機構(gòu)連接定義對話框，接

34、受系統(tǒng)默認名稱，選中自動選取復選框，選取凸輪的輪廓面為凸輪 1 的接觸面，單擊選取對話框中的確認按鈕，則系統(tǒng)自動選取整個凸輪面，接受系統(tǒng)默認的深度顯示設置自動。如圖所示。單擊凸輪 2 選項卡，彈出凸輪從動機構(gòu)連接定義對話框，接受系統(tǒng)默認名稱，選取從動桿的倒圓角為凸輪 2 的接觸面，單擊選取對話框中的確認按鈕，則系統(tǒng)自動選取整個凸輪面，接受系統(tǒng)默認的深度顯示設置自動。單擊確定按鈕。如圖 6.1 所示。圖 6.1 凸輪從動機構(gòu)連接定義6.26.2 添加驅(qū)動器添加驅(qū)動器單擊工具欄中的電動機按鈕，打開伺服電動機對話框。 單擊新建按鈕，顯示伺服電動機對話框，把系統(tǒng)默認的名稱改為 driver1,選取凸輪

35、中心軸為連接軸，如果驅(qū)動器的運動方向和所需方向相反，可以單擊反向按鈕。單擊輪廓選項卡，彈出有關驅(qū)動器運動輪廓的對話框，單擊位置旁的確定按鈕，選取速度規(guī)，接受當前軸的位置為零位置，接受系統(tǒng)默認的模為常數(shù)。輸入 A 值 50，18 / 32單擊確定按鈕。如圖 6.2 所示。19 / 32圖 6.2 電動機添加過程20 / 32第第 7 7 章章 運動分析與結(jié)果分析運動分析與結(jié)果分析7.17.1 運行分析運行分析單擊機構(gòu)分析按鈕，顯示伺服電動機對話框，接受系統(tǒng)默認的分析名為AnalysisDefinition1,接受系統(tǒng)默認的分析類型和開始時間，設置運動的結(jié)束時間為10，幀頻為 10，如圖所示，單擊

36、電動機選項卡，接收系統(tǒng)默認的電動機 Driver,如圖7.1 7.2 所示。圖 7.1 分析定義圖 7.2 分析過程21 / 32單擊運行按鈕可以查看凸輪的運動情況，同時把運行結(jié)果存入結(jié)果集中，單擊關閉按鈕，關閉對話框。7.27.2 結(jié)果回放結(jié)果回放單擊工具欄中的回放按鈕，打開回放對話框，如圖所示。再單擊對話框中的回放按鈕，單擊動畫對話框中的運行按鈕，檢查運行情況。如圖 7.3 ，7.4 所示。圖 7.3 回放過程圖 7.4 動畫過程22 / 327.37.3 結(jié)果分析結(jié)果分析單擊測量結(jié)果按鈕，接受系統(tǒng)默認的圖形類型測量與時間，打開測量定義對話框，接受系統(tǒng)默認的名稱為 measure1,選取測

37、量類型為速度，選取從動件軸為連接軸，接受系統(tǒng)默認的評估方法每一時間步距，單擊確定按鈕。打開測量定義對話框，接受系統(tǒng)默認的名稱為 measure2,選取測量類型為加速度，選取從動件軸為連接軸，接受系統(tǒng)默認的評估方法每一時間步距，單擊確定按鈕。如圖 7.5 所示。圖 7.5 測量結(jié)果定義則在測量結(jié)果對話框中多出 measure1 和 measure2，選中這兩個名稱，雙擊結(jié)果集中的 AnalysisDefinition1，系統(tǒng)自動計算結(jié)果并把結(jié)果值顯示在測量中的值欄中，如圖所示，其中符號表示與系統(tǒng)默認的正向相反。如圖 7.6 所示。圖 7.6 測量結(jié)果繪圖23 / 32選中分別繪制測量圖形復選框，

38、單擊測量結(jié)果按鈕，測量圖形。如圖 7.7，7.8所示。圖 7.7 速度圖 圖 7.8 加速度圖24 / 32因此由速度圖和加速度圖可知，該對心直動尖頂盤型凸輪機構(gòu)的從動桿在 040做等加速運動，在 4080做等減速運動，在做勻速運動，在 100140做080100等加速運動，在 140180做等減速運動，在做等速運動，從而與課題條件0180036相適應，因而可知該等加速等減速凸輪機構(gòu)中加速度會發(fā)生突變，從而慣性力也發(fā)生突變，但這種有限值的慣性力突變將產(chǎn)生柔性沖擊，因此宜用于中低速場合，例如這種凸輪可用于沖床上，其中凸輪固定在沖頭上，當沖頭上下往復運動時，凸輪驅(qū)使從動件以一定的規(guī)律水平往復運動，從而帶動機械手裝卸工作。也可用于燃機配氣裝置中。25 / 32結(jié)論結(jié)論通過ProE的機構(gòu)運動仿真輸出的圖形可以看出，尖頂?shù)奈灰?、速度與加速度的仿真結(jié)果與預期要求完全相符，因此可以看出通過設計凸輪的外