基于VB和PRO/E的凸輪機構三維參數化建模和運動仿真分析

2014-11-27 馮立艷 河北聯合大學機械工程學院

  利用Pro/E的參數化三維實體造型功能,通過VB和Automation Gateway(AGW)對Pro/E進行二次開發,設計者只需在VB開發的人機交互界面中輸入基本參數,即可自動完成與基本參數對應的各種凸輪、從動件和裝配后凸輪機構的精確三維參數化建模,并完成該凸輪機構的仿真分析和運動分析。

  引言

  凸輪機構具有結構簡單、緊湊、設計方便和易實現預期運動等特點,因而在各種自動機械中都有著廣泛的應用。

  凸輪可分為盤形凸輪(溝槽式和平板式)、移動凸輪、圓柱或圓錐凸輪(溝槽式和端面式)等幾種常見類型,從動件有直動和擺動兩種運動形式,從動件的端部結構有尖頂、滾子、平底、球面等。從動件的運動過程一般包括推程、遠休止、回程和近休止四個階段,從動件在推程、回程常見的運動規律有等速運動、等加速等減速運動、擺線運動、簡諧運動、五次多項式運動等。從動件的運動規律決定了凸輪的廓線形狀,利用三維設計軟件設計凸輪時,既要考慮從動件的運動規律,又要考慮各基本參數對凸輪輪廓的影響,這正是凸輪參數化三維建模的意義所在。

  雖然Pro/E中的program能實現凸輪參數化三維建模,但整個建模過程不能脫離Pro/E軟件,給操作帶來諸多不便,故本文利用VB開發獨立的

  程序界面,將輸入值賦給AGW,再由AGW驅動Pro/E的自變量參數,即可生成新凸輪模型;將凸輪機構中的各參數和機構中零件的對應參數關聯起來,自動實現尺寸驅動,生成新凸輪機構的三維模型。這種方法操作簡便,效率高。基于VB和Pro/E的凸輪機構三維參數化建模和運動仿真分析的過程如圖1所示。

基于VB和PRO/E的凸輪機構三維參數化建模和運動仿真分析

圖1 凸輪機構三維參數化建模和運動仿真分析流程

1、凸輪的三維參數化建模

  不同種類的凸輪需要的基本參數不同,現以偏置直動滾子從動件盤形凸輪機構為例,說明建模過程。

  1.1、三維基礎模型的建立

  1.1.1、基本參數的設置

  啟動Pro/E環境,選擇【工具/程序】命令,在INPUT和END INPUT語句中間輸入圖2所示的語句,存盤后,輸入各參數初值。基本參數及程序中對應的變量代號如表1所列,其中的初始值任意給定,但要保證推程角、遠休角、回程角、近休角之和為360°。

4、結束語

  本文利用AGW實現了Pro/E和VB的數據傳遞,相比于使用Pro/E中的program更改參數,可操作性更強,設計者不必熟悉Pro/E軟件即可完成凸輪的設計計算、三維實體建模、運動仿真及運動分析,大大地提高了設計的質量和效率。設計出的凸輪三維實體模型,可用于凸輪的設計、分析、數控加工等。本文的設計方法完全適應于其他類型的凸輪及凸輪機構。