利用运动仿真解决复杂凸轮设计（上）

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利用运动仿真解决复杂凸轮设计

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ICT—Torres Zha

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摘要：详解如何利用SOLIDWORKS Motion解决凸轮设计。
# J! }5 U3 T& Z. X- M' n5 r; \7 |关键字：SOLIDWORKS Motion、运动仿真、凸轮设计
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3 L9 r- [$ k2 J' k1 q/ c一、背景概述
凸轮机构最大的有点就是：只要适当的设计出凸轮的轮廓曲线，就可以使推杆得到各种预期的运动规律，而且机构简单紧凑。基于凸轮的上述有点，凸轮机构被广泛的应用。然而使用传统的方法计算凸轮的轮廓费时费力。那么如何快速并且精确的得到凸轮的轮廓呢？我们可以借助SOLIDWORKS Motion来帮助我们快速完成凸轮的设计。
SOLIDWORKS Motion是一个虚拟原型机仿真工具，借助在工业动态仿真分析软件领域占主导地位达25年之久的ADAMS的强力支持，SOLIDWORKS Motion能够帮助设计人员在设计前期判断设计是否能达到预期目标
* z* N4 w+ ^8 s& G: K- O6 S本文以SOLIDWORKS2015作为平台，使用SOLIDWORKS Motion完成凸轮的设计。
5 i8 l6 G/ H- z+ I二、凸轮设计
1.凸轮设计的模型准备
使用SOLIDWORKS完成如下图所示装配体的建模，并添加恰当的配合。(建模过程省略)
http://fans.solidworks.com.cn/data/attachment/portal/201601/12/142343ilvl2po0zgx0f0ol.jpg
" T6 j0 @6 g+ c& b  a# }/ a8 q) `; g7 h图1

( _7 b! S  |7 r% b2.从动件运动数据点的准备
$ l5 `: ~: ?% j4 s新建一个excel，并按下图填入数据。并将其另存为CSV格式。
http://fans.solidworks.com.cn/data/attachment/portal/201601/12/142344dhi16593ir79ei9c.jpghttp://fans.solidworks.com.cn/data/attachment/portal/201601/12/142344bytkf0y9fgoi0itd.jpghttp://fans.solidworks.com.cn/data/attachment/portal/201601/12/142345f7ukoztci7seru5y.jpg                 
                                                                       图2
3.运动条件分析
该机构中凸轮为其核心零件，但是现在它的设计还没有完成。现在已知从动件需要按照图2所示的数据点进行运动，循环时间为3秒。将数据点用图表表示如下图3所示。
http://fans.solidworks.com.cn/data/attachment/portal/201601/12/142345wvjvjv5mfw33nyvn.jpg
图3
& g3 ]( z6 u# ?* ^4.运动分析边界条件设定
1 M: C* m8 o; F6 m( a& c' @9 o1.启动SOLIDWORKS Motion插件
如图4通过选项——>插件——>勾选SOLIDWORKS Motion或者工具——>插件——>勾选SOLIDWORKS  Motion启动运动仿真分析
如图5切换到Motion study视图，并将分析模式切换到Motion分析。
在视项和相机视图中右键并单击禁用观阅键码播放。
http://fans.solidworks.com.cn/data/attachment/portal/201601/12/142346m91u92k436tuvut8.jpg
: b3 l" F9 v- H6 G( z8 N3 X图4
( j( `' w6 m, x5 }6 G  c- K& ~" o; q4 t6 i2.我们已知从动件的运动需要符合数据点的规律。为了能满足此要求，我们需要设置一个线性马达来驱动从动件。如图6马达的位置选择从动件的顶面，方向向下，运动的模式切换到数据点模式以打开函数编制程序对话框。在此对话框中设置值为位移，自变量为时间，插值类型选择Akima样条曲线。接着点击输入数据，找到我们在第3步创建的EXCEL表格并打开。在函数编制对话框中确定，在马达编辑中确定。
& R5 H3 H5 ?  c2 A5 B/ ? http://fans.solidworks.com.cn/data/attachment/portal/201601/12/142346b0z909efggngd9hn.jpg
% X0 e$ p( b& e3 P; y图5
http://fans.solidworks.com.cn/data/attachment/portal/201601/12/142347lury5r3cuvpam395.jpg
# K" s' N9 R/ \+ c0 O. ~% W# J1 h图6
& l) d: p4 ]8 j. j8 T! b3.由于从动件的运动周期是3秒，为了保持同步。拖动时间栏的关键帧到3秒，将仿真的周期设置为3秒，如图7。
+ X- `) Z0 B9 q2 P7 e$ \ http://fans.solidworks.com.cn/data/attachment/portal/201601/12/142347jw08zevwzkjpznvj.jpg
) s$ x& }) R6 a+ ^/ |- A图7
4.给凸轮添加旋转马达，使凸轮在从动件的一个运动周期中旋转一圈。如图8，旋转马达的位置选择传动轴的边线。运动类型设置为等速，每分钟20圈，确定。
http://fans.solidworks.com.cn/data/attachment/portal/201601/12/142348i88xdfgggi8d7882.jpg
图8
$ f$ Z) D/ ~' K, p" f# U5 V5.添加重力，如图9，方向沿Y轴负方向。
http://fans.solidworks.com.cn/data/attachment/portal/201601/12/142348gnfzfa9bvfu7mb7b.jpg                        
9 p) u* l6 |; F- e2 h5 z图9                                                                              
http://fans.solidworks.com.cn/data/attachment/portal/201601/12/142349g9xuzlqqxqryyl05.jpg
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图10
/ G" R& M; X9 A* \- x* m- q8 g1 _& |6.设置运动算例属性
为了使获取的凸轮的轮廓精度更高，我们需要提高每秒帧数到100，并选择精确接触。如图10。
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mark，改天试一下

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