基于UG软件的弧面凸轮机构运动仿真分析.pdf
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1、 精密制造与自动化 2023年第1期 37 基于 UG 软件的弧面凸轮机构运动仿真分析*龙勇云(珠海城市职业技术学院 机电工程学院 广东珠海 519090)摘 要 弧面凸轮机构具有结构紧凑、承载能力强的特点,得到了越来越广泛的应用。弧面凸轮机构具有复杂难加工曲面,使用常规建模方法难以完成建模。如何快速、准确地建立圆柱滚子式弧面凸轮机构三维模型是一个值得研究的问题。通过采用了 UG Open Grip 二次开发工具,首先根据弧面凸轮廓面方程生成一系列离散点,再由点生成线,线生成面,面生成体的方法,完成弧面凸轮机构的建模,接着建立弧面凸轮与从动盘的装配模型,最后利用 UG 仿真模块进行弧面凸轮机构
2、的运动仿真分析,验证弧面凸轮机构模型建立的正确性,以及为后续弧面凸轮机构静力学分析、动力学分析打下基础。关键词 弧面凸轮 UG 运动仿真 1 1 引言引言 在弧面凸轮建模方面:赵世田1-3等人针对弧面分度凸轮机构,通过共轭曲面原理、微分几何学进行理论分析,提出了基于齐次坐标变换的通用弧面分度凸轮轮廓曲面方程建立方法;然后基于 VB 开发了弧面分度凸轮轮廓曲面数据采集系统;基于 Pro/E建立了凸轮机构的三维模型及运动仿真模型。邱有永4利用激光扫描仪测量了弧面分度凸轮的三维几何数据,利用 Geomagic Design X 软件逆向建模,构建出弧面凸轮的三维模型。龚青山5等分析圆柱滚子、圆锥滚子
3、、鼓形滚子和球锥滚子工作曲面参数,采用二分法思想提出一种弧面凸轮工作廓面通用建模方法,实现不同滚子曲面的弧面凸轮工作廓面建模,在 Creo 环境下实现弧面凸轮减速机构参数化建模。张文光6-7等采用 Matlab 软件分析改进正弦加速度运动规律曲线,根据滚珠运动规律进行编程,将编程程序输入到 Matlab 软件中进行计算,得出三维坐标点.将三维坐标点导入到 Solidworks 中拟合成曲线,通过曲线切割凸轮毛坯,最终生成弧面分度凸轮实体。本文采用的是基于 UG Open Grip 二次开发工具建立弧面凸轮三维模型,再使用 UG 仿真模块进行弧面凸轮机构装配模型的运动仿真,检测 弧面凸轮建模及弧
4、面凸轮机构装配模型是否正确,是否存在干涉,是否符合要求,进而为后续弧面凸轮机构的静力学、动力学分析打下基础。2 2 建立弧面凸轮三维模型建立弧面凸轮三维模型 在已经推导出的弧面凸轮廓面方程基础上,在已经编写好的弧面凸轮建模 GRIP 源程序基础上,然后使用 NX 工具 NX Open GRIP 对已经编写的GRIP 源程序进行编译(compile)、链接(link),进而得到 UG 可执行的程序文件。然后在 UG 建模环境中执行.grx 文件从而生成弧面凸轮三维实体模型。(1)打开 UG 建模环境界面,新建 UG 零件。(2)在编译完设计好的 Grip 源程序之后,找到与 Grip 源程序在同
5、一路径中的已经生成的相同文件名的可执行文件(后缀名为.grx)。在 UG 界面中,执行菜单工具栏文件执行Grip 然后在弹出的相应窗口中,运行刚生成的可执行文件即可。(3)设置生成弧面凸轮机构相应的参数,如中心距,滚子直径,滚子高度,从动盘节圆半径等一些控制参数。(4)首先绘制弧面凸轮的毛坯草图如图 1 所示,再对毛坯草图进行旋转生成毛坯实体,如图 2 所示。*基金项目:2020 年度广东省普通高校青年创新人才项目数控转台中不同滚子类型弧面凸轮机构机电耦合动力学研究 课题编号:2020KQNCX208 制造业信息化 精密制造与自动化 2023年第1期 38 图图 1 弧面凸轮毛坯草图弧面凸轮毛
6、坯草图 图图 2 弧面凸轮毛坯实体弧面凸轮毛坯实体 (5)根据弧面凸轮工作廓面方程,选取合适的角度步长和滚子高度方向长度步长生成一系列的坐标点如图 3 所示,再将滚子高度方向同一长度步长的点生成相应的 B 样条曲线,如图 4 所示。图图 3 生成点生成点 图图 4 生成样条曲线生成样条曲线 (6)将已生成的曲线分为 2 组,每组曲线将通过线组生成B曲面的方法生成弧面凸轮工作廓面的一组廓面,如图 5 所示。然后将再生成两组廓面间的上下底面,前后端面,最后将生成的六个曲面缝合成实体,如图 6 所示。图图 5 生成生成 B 曲面曲面 图图 6 生成缝合实体生成缝合实体 (7)以弧面凸轮机构三维毛坯实
7、体为目标体,把刚生成的缝合实体作为刀具体,将这两个实体进行布尔差运算如图 7 所示,最终得到弧面凸轮三维模型如图 8 所示。图图 7 布尔差运算实体布尔差运算实体 图图 8 圆柱弧面凸轮圆柱弧面凸轮 龙勇云 基于 UG 软件的弧面凸轮机构运动仿真分析 39 3 3 建立弧面凸轮机构装配模型建立弧面凸轮机构装配模型 (1)首先新建 UG 装配文件,以“绝对原点“方式添加第一个几何体即弧面凸轮;(2)以选择“原点方式“添加第二个几何体从动盘;(3)对弧面凸轮添加一个固定约束,如图 9所示;(4)添加一个平行约束:从动盘的 YZ 平面与弧面凸轮的 YZ 平面设置平行约束;(5)添加一个距离约束:从动
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