基于VB和PRO/E的凸轮机构三维参数化建模和运动仿真分析

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)河北联合大学机械工程学院 作者:冯立艳

  利用Pro/E的参数化三维实体造型功能,通过VB和Automation Gateway(AGW)对Pro/E进行二次开发,设计者只需在VB开发的人机交互界面中输入基本参数,即可自动完成与基本参数对应的各种凸轮、从动件和装配后凸轮机构的精确三维参数化建模,并完成该凸轮机构的仿真分析和运动分析。

  引言

  凸轮机构具有结构简单、紧凑、设计方便和易实现预期运动等特点,因而在各种自动机械中都有着广泛的应用。

  凸轮可分为盘形凸轮(沟槽式和平板式)、移动凸轮、圆柱或圆锥凸轮(沟槽式和端面式)等几种常见类型,从动件有直动和摆动两种运动形式,从动件的端部结构有尖顶、滚子、平底、球面等。从动件的运动过程一般包括推程、远休止、回程和近休止四个阶段,从动件在推程、回程常见的运动规律有等速运动、等加速等减速运动、摆线运动、简谐运动、五次多项式运动等。从动件的运动规律决定了凸轮的廓线形状,利用三维设计软件设计凸轮时,既要考虑从动件的运动规律,又要考虑各基本参数对凸轮轮廓的影响,这正是凸轮参数化三维建模的意义所在。

  虽然Pro/E中的program能实现凸轮参数化三维建模,但整个建模过程不能脱离Pro/E软件,给操作带来诸多不便,故本文利用VB开发独立的

  程序界面,将输入值赋给AGW,再由AGW驱动Pro/E的自变量参数,即可生成新凸轮模型;将凸轮机构中的各参数和机构中零件的对应参数关联起来,自动实现尺寸驱动,生成新凸轮机构的三维模型。这种方法操作简便,效率高。基于VB和Pro/E的凸轮机构三维参数化建模和运动仿真分析的过程如图1所示。

基于VB和PRO/E的凸轮机构三维参数化建模和运动仿真分析

图1 凸轮机构三维参数化建模和运动仿真分析流程

1、凸轮的三维参数化建模

  不同种类的凸轮需要的基本参数不同,现以偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构为例,说明建模过程。

  1.1、三维基础模型的建立

  1.1.1、基本参数的设置

  启动Pro/E环境,选择【工具/程序】命令,在INPUT和END INPUT语句中间输入图2所示的语句,存盘后,输入各参数初值。基本参数及程序中对应的变量代号如表1所列,其中的初始值任意给定,但要保证推程角、远休角、回程角、近休角之和为360°。

4、结束语

  本文利用AGW实现了Pro/E和VB的数据传递,相比于使用Pro/E中的program更改参数,可操作性更强,设计者不必熟悉Pro/E软件即可完成凸轮的设计计算、三维实体建模、运动仿真及运动分析,大大地提高了设计的质量和效率。设计出的凸轮三维实体模型,可用于凸轮的设计、分析、数控加工等。本文的设计方法完全适应于其他类型的凸轮及凸轮机构。

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