弧面分度凸輪機構虛擬樣機技術研究

摘要：文章講述了在弧面分度凸輪模型創建的基礎上，利用Pro/E軟件進行了弧面分度凸輪機構的三維設計、運動仿真及其動態特性分析的過程。

關鍵詞：弧面分度凸輪機構；結構設計；運動仿真；特性分析

中圖分類號：TH132 文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2012）30-0016-02

弧面分度凸輪機構又稱滾子齒式凸輪分度機構，它主要是由裝在箱體內的一個空間凸輪和在徑向放射狀裝有滾子的從動盤組成。該機構由輸入軸上的弧面凸輪與輸出軸分度盤上的滾子無間隙垂直嚙合，由凸輪廓面實現分度盤轉位和分度盤靜止、定位自鎖，從而將輸入的連續回轉運動轉化為輸出的間歇回轉運動。它具有結構簡單、剛性好、重量輕、承載能力強、分度精度高等特點，廣泛應用于包裝機械、食品機械、電子機械、印刷機械等自動、半自動加工生產線上，本論文對弧面分度凸輪機構的設計過程及運動特性進行研究。

1 弧面分度凸輪的設計與建模

1.1 弧面分度凸輪的主要參數

凸輪的主要設計參數有：凸輪的頭數H；轉盤的滾子數Z；凸輪轉數n；凸輪分度期轉角；中心距C；凸輪的壓力角αP；凸輪旋向等。本次設計以中心距C=180mm，凸輪轉速n=300r/min，連續旋轉，從動盤有8工位，分度期轉角為120°進行設計。

1.2 弧面分度凸輪的三維設計

2.2 凸輪機構的裝配

3 凸輪機構的運動仿真及分析

3.1 裝配運動關系的定義

機構運動仿真的前提條件是機構必須是可運動的裝配，在裝配中各運動零部件通過連接關系裝配在一起，Pro/E的機構連接類型有剛性、銷釘、滑動桿、凸輪連接、齒輪連接等，在凸輪機構運動仿真裝配時，凸輪軸和分度盤軸與箱體之間的連接均定義為“銷釘”，凸輪與其軸的連接為固定連接，并依次裝配其他零件。

3.2 機構運動的定義

裝配完成后選擇，選擇“應用程序”的“機構”，進入運動仿真界面，為了便于觀察，在仿真界面中將箱體及其他零部件設置透明或隱藏。給凸輪組件創建一臺伺服電機，點擊按鈕，打開伺服電機對話框。單擊“新建”按鈕，進行伺服電機定義，這里按照每分鐘300轉定義，然后按凸輪副分別對每個滾子進行定義，要注意每個滾子與凸輪嚙合的時間關系，保證凸輪轉動360°時轉盤只轉過45°。

4 結語

在參數化設計計算模塊和逆向工程的基礎之上，利用現有的三維軟件及其數據接口，進行弧面分度凸輪機構虛擬樣機的創建，使設計過程更加高效、方便，很大程度降低了設計難度，并通過Pro/E的運動仿真，驗證了設計結果。

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作者簡介：陳鵬飛，男，陜西渭南人，陜西理工學院講師，研究方向：機械設計及圖學教育。

（責任編輯：王書柏）