SolidWorks/COSMOSMotion的凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)

2013-06-08 by:廣州有限元分析、培訓(xùn)中心-1CAE.COM 來源:仿真在線

在凸輪機(jī)構(gòu)工程應(yīng)用中經(jīng)常要求頂桿件在若干個(gè)位王要有精確值,針對(duì)這種情況本文利用SolidWorks繪制凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)體零件、構(gòu)建機(jī)構(gòu)裝配體模型,用COSMOS Motion自帶樣條函數(shù)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)離散點(diǎn)值擬合,模擬運(yùn)行凸輪機(jī)構(gòu),生成凸輪輪廓曲線,并對(duì)凸輪輪廓曲線進(jìn)行后處理,最終得到實(shí)體凸輪模型。

作者: 陳忠維來源: 萬方數(shù)據(jù)
關(guān)鍵字: 凸輪機(jī)構(gòu) 離散仿真 COSMOS Motion SolidWorks

SolidWorks是當(dāng)今造型、仿真方面最為流行的三維CAD軟件,它具有基于特征進(jìn)行參數(shù)化造型設(shè)計(jì)特點(diǎn),模型各個(gè)特征的幾何形狀與尺寸大小用變量參數(shù)來表達(dá),變量參數(shù)不僅可以是常數(shù),也可以是某種代數(shù)式。如果定義某個(gè)特征的變量參數(shù)發(fā)生了改變,則模型的這個(gè)特征的幾何形狀或尺寸大小將隨著參數(shù)的改變而改變,通過控制各種參數(shù),即可以達(dá)到控制模型幾何形體的目的。COSMOSMotion是SolidWorks自帶的插件,和SolidWorks無縫對(duì)接,直接使用SolidWorks的數(shù)據(jù)庫,對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)和靜力學(xué)進(jìn)行分析和仿真…。對(duì)于頂桿運(yùn)動(dòng)形式可用連續(xù)函數(shù)表達(dá)的凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì),可通過用SolidWorks構(gòu)造基本的模型,在COSMOS Motion中輸入凸輪和頂桿的運(yùn)動(dòng)約束函數(shù)表達(dá)式,然后模擬凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)行狀況,最終設(shè)計(jì)得到凸輪輪廓曲線。

但在實(shí)際應(yīng)用中,對(duì)頂桿的約束往往不能用函數(shù)來表示,只明確了幾個(gè)位置的精確要求,其他位置沒有精確的數(shù)值要求,把這種情況的凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)簡稱為離散點(diǎn)凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)。離散點(diǎn)凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)可通過用多項(xiàng)式等函數(shù)擬合各離散點(diǎn),得到約束函數(shù)后再用前述的辦法來設(shè)計(jì)。本文將具體研究利用COSMOS Motion自帶樣條函數(shù)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)離散點(diǎn)值擬合,模擬運(yùn)行凸輪機(jī)構(gòu),生成凸輪輪廓曲線,并對(duì)凸輪輪廓曲線進(jìn)行后處理,最終得到實(shí)體凸輪模型。

    1在SolidWorks中建立凸輪機(jī)構(gòu)裝配關(guān)系

在SolidWorks裝配體界面建立如圖1所示的裝配關(guān)系,使凸輪的水平中心線和頂桿中心線重合,為構(gòu)建準(zhǔn)確的裝配關(guān)系,精確定位凸輪和頂桿的接觸點(diǎn),頂桿的頭部可設(shè)計(jì)成三角形。

SolidWorks/COSMOSMotion的凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)+有限元仿真分析相關(guān)圖片圖片1

    2設(shè)置約束和運(yùn)動(dòng)參數(shù)

    2.1添加約束

在COSMOSMotion中構(gòu)建運(yùn)動(dòng)模型時(shí),不要按默認(rèn)推薦情況設(shè)置約束和固定零件,應(yīng)在部件屬性設(shè)置欄把凸輪和頂桿都設(shè)為運(yùn)動(dòng)零件,如2圖所示。在約束欄對(duì)裝配體中的凸輪和頂桿分別添加旋轉(zhuǎn)副和移動(dòng)副約束,如圖3所示。

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    2.2設(shè)置運(yùn)動(dòng)參數(shù)

凸輪為勻速轉(zhuǎn)動(dòng);如表1所示頂桿往返運(yùn)動(dòng)的位移和時(shí)間關(guān)系不是函數(shù)關(guān)系,而是離散值。如引言所述,離散點(diǎn)凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)可通過用多項(xiàng)式等函數(shù)擬合各離散點(diǎn),得到約束函數(shù)后再用函數(shù)式來驅(qū)動(dòng),但這樣比較復(fù)雜,且會(huì)產(chǎn)生些累積誤差。針對(duì)此類問題,COSMOS Motion可直接輸入離散值,通過自帶樣條函數(shù)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)曲線擬合。如圖4所示,在函數(shù)項(xiàng)選樣條式,并在時(shí)間欄和位移欄分別按表1值手動(dòng)輸入,或用載入事先完成的txt或CSV格式的文件。

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3仿真參數(shù)設(shè)置

模型仿真運(yùn)動(dòng)時(shí),各部件必須剛好完成1個(gè)周期的運(yùn)動(dòng),由表l所示頂桿1個(gè)循環(huán)的時(shí)間為4秒,因此要把仿真模擬時(shí)間設(shè)置為4秒,并把凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)速度改為90deg/sec,這樣凸輪運(yùn)行4秒后也剛好是1個(gè)循環(huán);在結(jié)果分析項(xiàng)設(shè)置要求輸出頂桿頂點(diǎn)對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡,即凸輪輪廓曲線。仿真運(yùn)行后得如圖5所示結(jié)果。

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    4凸輪輪廓曲線后處理

仿真后得到的凸輪輪廓曲線在SolidWorks中不是實(shí)體輪廓曲線,不能直接構(gòu)建實(shí)體零件模型,要在SolidWorks中構(gòu)建凸輪實(shí)體零件模型,可如圖6所示選復(fù)制運(yùn)動(dòng)軌跡曲線到SolidWorks選項(xiàng),把仿真后得到的凸輪輪廓曲線插入到繪制SolidWorks零件模型界面,如圖7所示。然后選擇前視基準(zhǔn)面為草圖平面構(gòu)建實(shí)體零件模型,選【轉(zhuǎn)換實(shí)體曲線】按鈕將運(yùn)動(dòng)軌跡曲線轉(zhuǎn)換為實(shí)體輪廓曲線,在繪制凸輪軸孔等后,選[拉伸凸臺(tái)/基體]按鈕就可得到三維凸輪實(shí)體模型,如圖8所示。

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5結(jié)束語

在凸輪機(jī)構(gòu)頂桿件只明確若干個(gè)位置的精確值情況下,也用SolidWorks及COSMOS Motion設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線,并能把在生成的凸輪輪廓曲線輸入到SolidWorks,在此基礎(chǔ)上創(chuàng)建三維凸輪實(shí)體模型。

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