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PROE凸轮逆向设计与仿真分析.doc

PROE凸轮逆向设计与仿真分析

瞳色的余光
2017-09-26 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《PROE凸轮逆向设计与仿真分析doc》,可适用于综合领域

PROE凸轮逆向设计与仿真分析凸轮逆向设计与仿真分析,本文根据逆向设计基本思想针对YL型滤棒组合机中的一种凸轮零件应用ProENGINEER软件的图形曲线特征和关系式工具准确、快速生成凸轮实体。同时基于机构分析模块Mechanism对凸轮机构进行装配分析、速度分析和运动分析等以此设计和完善构件。一、前言ZL型复合滤棒成型机组由YL型两元滤棒组合机和YL型复合滤棒成型机组成是参照德国HAUNI公司的MULTIFIE设计的其设计生产速度为mmin是目前国内正在试制的高速二元复合滤棒成型机组。YL型两元滤棒组合机的输出部分如图所示。加速鼓轮是一种典型的凸轮式机械手抓放机装置其作用不仅是传送组合滤棒更重要的是补偿靠拢鼓轮和交接轮槽的不同节距实现组合滤棒的正确交接传递。其工作原理是加速鼓轮伸缩手的杠杆臂在凸轮槽内运动由凸轮轮廓控制伸缩手将组合滤棒从靠拢鼓轮正确取出传递至交接轮的接受点释放。加速鼓轮属于几何封闭式凸轮机构其凸轮是一种多重凸轮轮廓这就要求将其设计成加速段较长的非对称运动规律以便降低载荷值减少磨损。二、凸轮轮廓线的逆向设计及实体建模随着测量技术和D技术的发展以几何实体为研究对象使用逆向工程技术对产品进行模型重建、仿真、优化及新产品开发已成为现代创新设计的一种主要方法。逆向设计的关键是实体零件的数据测量。数据测量是通过特定的测量设备和测量方法获取产品表面形状离散点的几何坐标数据将产品的几何形状数字化。其测量原理是:将被测产品放置于测量系统的测量空间内按照所选测量方法进行测量获得被测产品上各个测量点的坐标。根据这些点的空间坐标值经过计算机数据处理拟合形成测量元素如圆、球、圆柱、圆锥和曲面等再经过数学计算的方法得出其形状、位置公差及其他几何量数据。高效、高精度地获取产品的数字化信息是实现逆向工程的基础和关键。本例中数据测量所需的硬件系统为:()JJF光学分度头测量范围为,示值精度"分值分划鼓轮刻线分度值′秒值分划鼓轮刻线分度值"。()TrimosVECTRAMA数显测高仪测量范围为,mm分辨率为mm重复性μm测力调节范围为,N。凸轮轮廓线的逆向设计对于凸轮轮廓线的反求首先要确定测量基准和测量方案其次要确定测量所需的硬件系统。选择凸轮的孔椎H和椎H为测量基准。在此采用两种方案:一是采用三坐标测量机(CMM)进行自动测量二是采用光学分度头和测高仪进行人工测量。经过对两种方案进行比较发现由于三坐标测量机是以笛卡尔坐标系进行测量的测量的数据不能真实反映凸轮转角与升程的关系第二种方案是以极坐标进行测量虽然人工检测工作量大但测量的数据能够真实反映凸轮转角与升程的关系。所用测量系统如图所示。为保证测量数据的准确性以为步距角采用YG硬质合金刀口测头进行测量有效减小测头的变形和磨损提高测量精度。这里共测量个点位的数据。使用测高仪的输出装置将测量的数据输出为文本文件文件名为“camtesttxt”以便于后面的应用。凸轮轮廓的建模凸轮的三维实体建模关键在于确定其轮廓曲线。在使用ProENGINEER进行实体造型时依据前述测量所得的数据应用野火版软件完成凸轮的转角与升程的关系曲线并对曲线的数据进行分析和校正。进入ProENGINEER软件后点击“新建”选取零件在名称中输入“fdabab”点击“确定”。进入后点击草绘图标在草绘环境下先建立坐标系并任意画一条样条线然后选取样条线并单击右键进入曲线修改界面。点击“文件”菜单如图所示再点击箭头选中所建坐标系最后单击“保存”就能把样条线特征点的坐标保存到文件中将其保存为“CAMCURVEpts”文件。使用记事本程序打开CAMCURVEpts文件进行编辑修改可以看到ProENGINEER中样条曲线所使用的文件格式如图所示。将前述测量的数据坐标点文件粘贴到CAMCURVEpts文件中并保存。然后再次返回到曲线修改界面点击“文件”并打开刚保存的CAMCURVEpts文件出现“文件出现不同点数是否继续”提示选取“是”。此时凸轮轮廓曲线数据就调入ProENGINEER中生成凸轮转角与升程的关系曲线如图所示。为了将曲线变得顺滑使曲率整体变化平稳曲率图越规则则表示凸轮光顺度越好。应用ProENGINEER的曲率分析功能去除点集中的坏点。在图中选取拟合中的“平滑”零星点设置值为保存后退出草绘。此时将生成的曲线另存为文件“fdababIGSIGS”。()创建基础特征。使用拉伸、阵列命令创建一个圆盘及孔等基础特征如图所示。()创建基准特征图形。选择“插入”“模型基准”“图形”插入D图形关系根据系统提示在提示栏内输入图形名称“CAMLINE”点击“确定”进入草绘模式。在草绘模式的绘图区创建参照坐标系同时绘制两条通过此坐标系的中心线。选择“草绘”“数据来自文件”“文件系统”选择前述输出的“fdababIGSIGS”文件打开后在“缩放旋转”对话框输入比例和角度拖动曲线至适当位置单击“确定”后退出。在草绘模式中对曲线进行编辑最终结果如图中所示。()创建可变剖面扫描特征。选择“插入”“可变剖面扫描”创建凸轮槽性特征。然后进入草绘模式绘制如图a所示的剖面。选择“工具”“关系”在弹出的“关系”对话框中输入关系式“sd=evalgraph("CAMLINE",trajpar*)”如图b所示单击“确定”再点击图标完成草绘最后点击图标完成凸轮特征。至此该凸轮零件数字化建模已全部完成零件模型如图所示。下面将针对凸轮机构进行运动分析与仿真。三、凸轮机构运动分析与仿真Mechanism是ProENGINEER软件的一个仿真模块该模块可以对机构进行定义、运动仿真与分析研究可以观察、记录和分析一些参数如位置、力、速度和加速度等。其基本工作流程如图所示。建立运动模型建立运动模型是指机构构件的具体设计。首先确定零件的形状、结构、尺寸和公差等并在计算机上进行二维绘图和三维实体建模然后通过装配模块完成零件组装形成功能部件或整机。装配是动态仿真的前提装配关系的正确与否直接影响动态仿真的效果。装配前先确定运动构件及构件间的运动副最后由各机构组成整机为仿真做准备。加速鼓轮组件的装配并不复杂在装入阀座零件之后依次单击特征操作区的增加元件按钮装入法兰套、气阀、凸轮、法兰座、回转罩、驱动法兰、伸缩手及其余零件。在装配法兰座、驱动法兰和伸缩手时应将约束转换为机构连接在类型中选择“销钉”连接。完成后的装配模型如图所示。运动分析和结果显示在主菜单中点击选择进入机构模式。首先进行初始设置在连接轴设置中选择法兰座的连接“pin”将其连接轴设置为此时点击图标在弹出窗口中再点击图标拍下当前配置的快照“Snapshot”。点击图标进行凸轮从动机构连接定义:在凸轮栏中选择凸轮槽侧壁在凸轮栏中选择伸缩手臂端部的轴承圆柱面点击“确定”完成凸轮副定义。以同样的方法创建其余个伸缩手臂与凸轮零件之间的凸轮副。现在为机构添加驱动点击图标定义伺服电动机运动轴选择法兰座的连接“pinAxis”速度设为RADs。完成的机构分析模型如图所示。单击特征操作按钮区的机构分析图标通过相应的对话框定义分析名称单击特征操作按钮区的测量图标定义测量名称、类型、对象和评估方式。在这里选择测量伸缩手臂的圆弧槽中心点位移、速度和加速度接受系统的每段时间步距(EachTimeStep)评估方法按照要求完成所有的参数定义后直接观察也可输出位移时间图表来记录还可以通过产生Excel表对数据进行存储。这几种情况分别如图所示。通过机构仿真可以在进行整体设计与零件设计后对各种零件进行装配后模拟机构的实际运动从而检查机构运动是否符合设计要求也可以检查机构运动中各种运动构件是否发生干涉。通过直接分析各运动副与构件在某一时刻的位置、运动量以及各运动副之间的相互运动关系从而将整机设计中可能存在的问题予以排除减少试制样机的费用缩短产品的更新周期。四、结束语目前企业竞争日趋激烈产品不断更新换代相应烟机产品的升级换代和改造周期也不断缩短这就为反求工程的应用提供了广阔的前景。现代测量技术的发展使快速、精确地获取实物的几何信息变成现实。通过将零件的几何信息数字化后与ProENGINEER进行数据格式转换再利用它的造型功能和模型参数化特点进行产品创新设计和升级改造这为烟机的快速制造提供更为广阔的前景提高了企业的产品创新水平和市场竞争能力。

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