使用运动仿真解决复杂的凸轮设计

一、背景概述

凸轮机构的最大优点是,只要适当设计凸轮的轮廓曲线,推杆就能获得各种预期的运动规律,机构简单紧凑。基于凸轮的上述优点,凸轮机构被广泛使用。但是,使用传统方法来计算凸轮轮廓需要花费时间和精力。那么如何快速准确地获取凸轮轮廓呢?我们可以使用SOLIDWORKS Motion帮助我们快速完成凸轮设计。

SOLIDWORKS Motion是一个虚拟的原型仿真工具。凭借在工业动态仿真分析软件领域中占据统治地位25年的ADAMS的强大支持,SOLIDWORKS Motion可以帮助设计人员确定设计是否可以在设计目标的早期阶段达到预期目标

本文使用SOLIDWORKS2015作为平台,并使用SOLIDWORKS Motion完成凸轮设计。

二、凸轮设计

1.凸轮设计的模型准备

使用SOLIDWORKS完成装配的建模凸轮机构设计计算软件,如下图所示,并添加适当的配合。 (省略建模过程)

凸轮机构设计计算软件

图1

2.准备跟随者的运动数据点

创建一个新的Excel并填写数据凸轮机构设计计算软件,如下图所示。并将其保存为CSV格式。

凸轮机构设计计算软件

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图2

3.运动状况分析

凸轮是该机构的核心部分,但其设计尚未完成。现在已知跟随者需要根据图2所示的数据点移动,并且循环时间为3秒。绘制数据点,如下图3所示。

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图3

4.运动分析边界条件设置

1.启动SOLIDWORKS Motion加载项

如图4所示,选择SOLIDWORKS Motion或工具->插件->检查SOLIDWORKS Motion以通过选项->插件->检查SOLIDWORKS Motion

开始运动仿真分析。

如图5所示,切换到“运动”研究视图,然后将分析模式切换为“运动分析”。

右键单击查看项和相机视图yabo手机版 ,然后单击以禁用查看键代码的播放。

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图4

2.我们知道,跟随者的移动需要符合数据点的规律。为了满足此要求,我们需要设置一个线性电动机来驱动从动轮。如图6所示,电动机的位置选择随动件的顶面,方向朝下,移动模式切换到数据点模式钱柜体育 ,以打开功能编程对话框。在该对话框中,设置值为位移,自变量为时间,插补类型为秋千样条曲线。然后单击以输入数据,找到我们在步骤3中创建的EXCEL表单并打开它。在功能编程对话框中进行确认,然后在电机编辑中进行确认。

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图5

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图6

3.由于跟随器的移动周期为3秒,因此为了保持同步。将时间栏的关键帧拖到3秒,并将仿真周期设置为3秒,如图7所示。

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图7

4.在凸轮上添加旋转电机,以使凸轮在从动件的运动周期中旋转一次。如图8所示,旋转电机的位置选择了驱动轴的边缘。将运动类型设置为恒定速度(每分钟20圈),确认。

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图8

5.加上重力,如图9所示,方向是沿着Y轴的负方向。

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图9

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图10

6.设置运动算例的属性

为了获得更高的凸轮轮廓精度,我们需要将每秒的帧数增加到100电竞赛事竞猜 ,并选择精确的接触。如图10所示。

7.如图11所示,单击“计算”以运行运动模拟。

这时99体育 ,我们将看到预期的移动。凸轮旋转一次,从动轮同时完成一个运动周期。

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图11

5.获取摄像头配置文件

为了获得凸轮的轮廓,我们只需要找到从动件上相对于凸轮与凸轮接触的点的跟踪路径。该跟踪路径是凸轮的轮廓。

如图12、13和14所示,单击结果和图表,然后选择“位移/速度/加速度->跟踪路径”。在要测量的实体中选择从动件的顶点和凸轮的圆柱面。确定后,便获得了一条跟踪路径,即凸轮的轮廓。

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图12

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图13

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图14

6.将跟踪路径转换为曲线并将其输入到凸轮中。

我们现在已经生成了从动点顶点相对于凸轮的跟踪路径,并且我们还知道该跟踪路径是凸轮的轮廓。为了在凸轮中使用此跟踪路径,我们需要将其转换为曲线并将其输入到凸轮中。如图15所示,右键单击结果图1->从跟踪路径生成曲线->从参考零件中的路径生成曲线。

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图15

打开凸轮,设计树中将有一条曲线,在前视图基准上绘制草图,并使用转换实体参考命令来参考该曲线,然后拉伸该草图。如图16

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图16

切换到装配并重建模型。这是凸轮设计已完成。接下来,您需要验证凸轮轮廓是否正确。

7.验证凸轮机构

已经设计了凸轮的轮廓,然后我们必须验证其是否正确。在当前的仿真中,从动装置由线性电动机驱动。在实际的凸轮机构中,应依靠凸轮轮廓来确保从动件的运动。因此,在验证时,我们需要卸下添加到从动件上的直线电动机,并增加从动件和凸轮之间的接触。

将时间调整到0秒的位置,并压缩线性电动机,如图17所示。在从动件和凸轮之间添加接触。如图18所示。

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图17

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图18

再次运行计算。我们发现从动件基本按预期移动,但如图19所示跳动,因为从动件仅保证在重力作用下与凸轮接触。在实际的凸轮机构中,从动件将承受向下的压力,因此我们可以忽略这一点。

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图19

三、检查从动件在Y方向上的线性位移

如图20所示,单击该图并选择“位移/速度/加速度”->“线性位移”->“ Y”分量。选择关注者的面孔并确认。其在Y方向的线性位移如图2 1.

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图20

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图21

将图3与图21进行比较,不难看出跟随者符合我们规定的运动定律。表明凸轮轮廓的设计符合设计要求。

四、结论

本文使用SOLIDWORKS Motion运动仿真功能来完成凸轮机构的运动仿真,以便快速直观地获取凸轮轮廓。它可以大大降低研发成本并获得良好的使用效果。

老王
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