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

ICT—Torres Zha

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摘要：详解如何利用SOLIDWORKS Motion解决凸轮设计。
3 a6 W/ a! @& D% J( c关键字：SOLIDWORKS Motion、运动仿真、凸轮设计

" T, t% n* j4 H6 n4 y. P( u7 c一、背景概述
0 N5 r/ z. e" Y  c+ ^% E  z! Q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
本文以SOLIDWORKS2015作为平台，使用SOLIDWORKS Motion完成凸轮的设计。
  U- B9 L$ s6 I& i二、凸轮设计
1.凸轮设计的模型准备
; X4 `; D1 V, b& ~4 _6 R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
  u# x' H- R9 }) A7 D5 ~图1

2.从动件运动数据点的准备
新建一个excel，并按下图填入数据。并将其另存为CSV格式。
/ i: Z+ O+ v* H& k5 R 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
2 [+ d" K; s  d. q' t3.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
" s0 {2 f0 w- J) Z3 _0 B1 J( S图3
8 B  w0 [& `7 q3 B4.运动分析边界条件设定
1.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
* p) T$ \2 S4 F2 z9 A如图5切换到Motion study视图，并将分析模式切换到Motion分析。
2 q' {7 j5 s4 `5 x+ ?' {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
图4
2 h0 G. Y8 G# t2.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。
+ p/ H! ~" Y/ \3 M http://fans.solidworks.com.cn/data/attachment/portal/201601/12/142346b0z909efggngd9hn.jpg
4 r5 O! w. m$ J6 @  A1 m图5
http://fans.solidworks.com.cn/data/attachment/portal/201601/12/142347lury5r3cuvpam395.jpg
图6
3 ]  _0 z0 `9 q4 A3.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。
http://fans.solidworks.com.cn/data/attachment/portal/201601/12/142347jw08zevwzkjpznvj.jpg
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。
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图8
5.添加重力，如图9，方向沿Y轴负方向。
9 M9 ^3 O8 B" G/ O http://fans.solidworks.com.cn/data/attachment/portal/201601/12/142348gnfzfa9bvfu7mb7b.jpg                        
/ ]( q' L. i& g; a# G3 A图9                                                                              
http://fans.solidworks.com.cn/data/attachment/portal/201601/12/142349g9xuzlqqxqryyl05.jpg
# q4 D: @2 n- ]$ g" A2 L% ], u, k* y( w4 D
# [5 `& Q6 z( d3 J! W2 f图10
6.设置运动算例属性
" y5 v1 I) [: R1 c/ x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。
$ A/ O3 T8 M8 h3 J2 g8 i6 Y

yc2006

mark，改天试一下

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