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SolidWorks 盘形凸轮设计及运动仿真

(2011-09-17 12:19:29)
标签:

solidworks

盘形凸轮

运动仿真

分类: CAD

本文原创首发与eWorks(http://articles.e-works.net.cn/CAD/Article90703.htm)转载请注明出处;

SolidWorks自身就具备凸轮设计模块,利用其模块可以方便的设计盘形凸轮,并对其进行运动仿真和干涉检查以确定设计的准确性,下面简要介绍如下:

1:软件准备

打开ToolBox插件, 工具->插件 选择SolidWorks ToolBox

http://s16/middle/558e855a4ad1b67c0e08f&690

2:凸轮设计需求分析

在设计之前,要确认凸轮设计的需求,有以下内容需要确认:

A:基圆大小及起始角度;

B:凸轮的运动轨迹

C:推杆直径

http://s8/middle/558e855a077b5f0c7eba7&690

运动以推杆直径中心点进行轨迹描述

例如,有一对盘形凸轮,2个推杆中心点为240;如右图所示,悬臂左右运动,基圆直径为220mm,首先在90度范围内往左运动15mm,并回到基圆大小;然后往右运动15mm后再次回到基圆大小,2个运动之间有角度为10度的停顿;

以表格形式表示如下,基圆大小220,

度数

凸轮1

凸轮2

备注

0-45

左凸进15mm

左凹进15mm

凸轮1终止半径135,凸轮2终止半径105

45-90

回退15mm

回退15mm

凸轮1终止半径120,凸轮2终止半径120

90-100

停顿10度

停顿10度

凸轮1终止半径120,凸轮2终止半径120

100-225

右凹进15mm

右凸进15mm

凸轮1终止半径105,凸轮2终止半径135

225-350

回退15mm

回退15mm

凸轮1终止半径120,凸轮2终止半径120

350-360

停顿15mm

停顿15mm

凸轮1终止半径120,凸轮2终止半径120


3:使用凸轮运动插件进行盘形凸轮设计

计的主要参数请参照第2部分的设计需求分析,在设计之前,就需要将推杆的中心距、推杆直径、运动轨迹等数据提前算好,然后进行以下设置;

3.1 凸轮1设计
3.1.1设置,按照以下内容进行设计

运动部分,根据设计需求,进行设置,运动的类型为修改的正弦;

设置部分,凸轮类型为圆形,推杆类型为平移,如果是偏心的,请做相应的选择,推杆半径和开始半径为2个推杆中心的一半,开始角度根据需求;

http://s15/middle/558e855a4ad1b67dd510e&690
3.1.2 运动

http://s16/middle/558e855a4ad1b67eecc5f&690

3.1.3生成

生成部分:

坯件的外径要大于2个推杆中心距离;

近毂和远榖分别为凸轮两侧的圆柱状台阶,要大于孔的直径,厚度随便定义,但需要大于圆角半径和倒角大小;

http://s6/middle/558e855a4ad1b68125765&690

结果如下:

http://s12/middle/558e855a4ad1b681a376b&690

3.2 凸轮2设计
3.2.1 设置

http://s15/middle/558e855a4ad1b6835b18e&690

3.2.2

http://s6/middle/558e855a077b5f0d2ffa5&690

3.2.3 生成

http://s9/middle/558e855a4ad1b684a4d28&690

结果如下:

http://s11/middle/558e855a4ad1b686b719a&690

4.运动模拟仿真;

凸轮设计完毕后,对基座,悬臂等进行设计,然后装配,保持适当的自由度,在SolidWorks中使用SolidWorks Motion进行运动仿真分析,确定运动的准确性;

4.1 增加旋转马达

http://s6/middle/558e855a4ad1b687a2305&690

顺时针旋转,10RPM,并将时间轴设置为6S,正好运动一周;

4.2 增加凸轮与悬臂的碰撞接触

http://s12/middle/558e855a4ad1b68878e9b&690

4.3 开启Motion,并进行运算

如果Motion没有开启,在工具->插件中,选择 SolidWorks Motion

http://s10/middle/558e855a4ad1b689aec59&690

http://s1/middle/558e855a4ad1b68b03ee0&690

点击计算按钮进行运算,运算完毕即可查看动画效果如下;

http://s4/middle/558e855a4ad1b6a02c593&690

4.4 运动仿真结果分析
4.4.1结果—线性位移:

http://s2/middle/558e855a4ad1b6a146841&690

凸轮旋转一周,推杆首先往前移动15mm,然后回退到初始点,再往后移动15mm,并回退到原点,符合设计要求;

4.4.2 结果-线性速度

http://s13/middle/558e855a077b5f103ccbc&690

凸轮旋转一周,推杆的运动速度曲线,

4.4.3 结果-线性加速度

http://s14/middle/558e855a4ad1b6a328ded&690

凸轮旋转一周,推杆的运动速度曲线,

4.4.3 结果-平移力矩

http://s4/middle/558e855a4ad1b6a4c2aa3&690

凸轮旋转一周,推杆的平移力矩;

5.干涉检查

5.1 方法1: 使用 SolidWorks干涉检查工具

干涉检查的方法有2种,一种是使用SolidWorks自带的干涉检查工具,在Motion动画时间轴上,选择不同的点,然后 工具干涉检查 检查各个点的干涉情况

http://s14/middle/558e855a4ad1b6a63c27d&690

一般情况下,在开始和结束时,不会有干涉,在中间过程,由于Motion运动冗余,和凸轮本身的误差,有可能造成小的干涉情况,如果小于3mm3,一般都忽略不计

5.2 方法2:手动干涉检查

将SolidWorks切换到模型窗口,并正视,过中心孔中心画任意一条直线,测量2个凸轮与直线交点的距离,若等于或略小于推杆中心距离-推杆直径,则无干涉;

如下图所示:

http://s9/middle/558e855a077b5f10c7648&690

结束语:

SolidWorks凸轮设计模块是SolidWorks ToolBox的基本插件,专业版以上版本不需要单独购买;对于盘形凸轮,使用SolidWorks可以非常方便的进行设计,并且还可以使用SolidWorks Motion验证设计的准确性,既保证了设计速度,又保证了设计质量。


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