平行分度凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)及三維運(yùn)動(dòng)仿真 [復(fù)制鏈接]

 平行分度凸輪機(jī)構(gòu)是一種較為復(fù)雜的平面共軛凸輪機(jī)構(gòu)，其運(yùn)動(dòng)過(guò)程如圖1所示。該機(jī)構(gòu)可將凸輪軸的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為輸出軸的間歇轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)。由于該機(jī)構(gòu)與棘輪、槽輪等傳統(tǒng)間歇機(jī)構(gòu)相比，具有高轉(zhuǎn)速與高分度精度等優(yōu)點(diǎn)，目前被廣泛應(yīng)用于各類自動(dòng)化機(jī)械產(chǎn)品中。

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圖1 平行分度凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖

分度凸輪機(jī)構(gòu)是靠其工作輪廓曲線來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)定的分度盤分度轉(zhuǎn)動(dòng)，其輪廓是根據(jù)最佳的運(yùn)動(dòng)規(guī)律包絡(luò)而成，通常是由大量的離散點(diǎn)經(jīng)過(guò)處理而形成的直紋曲面。如果能夠在加工前，基于三維虛擬設(shè)計(jì)環(huán)境將平行分度凸輪機(jī)構(gòu)的三維實(shí)體直觀地繪制出來(lái)，實(shí)現(xiàn)平行分度凸輪機(jī)構(gòu)的三維參數(shù)化設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)仿真，將能幫助設(shè)計(jì)者及時(shí)地發(fā)現(xiàn)由于壓力角過(guò)大而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)困難、曲率半徑過(guò)小而產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)失真和加工時(shí)產(chǎn)生冗切等問(wèn)題，以便及時(shí)進(jìn)行修改，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期。對(duì)于平行分度凸輪的三維設(shè)計(jì)與仿真，目前只有基于VC++6.0調(diào)用OpenGL函數(shù)開(kāi)發(fā)的設(shè)計(jì)與仿真系統(tǒng)，但是用這種系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)仿真需要編制大量的程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。而對(duì)于通用的3D設(shè)計(jì)軟件，如Solidworks、Pro/ENGINEER和CATIA等，由于分度凸輪廓面的特殊性均不能直接滿足設(shè)計(jì)要求。為了能夠利用Pro/ENGINEER自帶的仿真功能以及后續(xù)的數(shù)控加工功能，本文提出一種在AutoCAD環(huán)境下開(kāi)發(fā)的生成 83pXj=k<  
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凸輪二維廓面的系統(tǒng)，然后調(diào)入Pro/ENGINEER環(huán)境生成凸輪的三維實(shí)體，與在Pro/ENGINEER環(huán)境下生成的轉(zhuǎn)盤進(jìn)行裝配與仿真，還可以在此基礎(chǔ)上利用Pro/ENGINEER自帶的數(shù)控加工功能，生成凸輪的數(shù)控加工代碼。 t@cImmh\T  
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一、平行分度凸輪設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) gE$@:j  
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本專家系統(tǒng)主要由知識(shí)庫(kù)、推理機(jī)、綜合數(shù)據(jù)庫(kù)、方法庫(kù)和知識(shí)庫(kù)管理系統(tǒng)組成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

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圖2 平行分度凸輪機(jī)構(gòu)專家系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

系統(tǒng)采用目前流行的向?qū)��?duì)話框進(jìn)行參數(shù)的輸入，從而簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)的任務(wù)，使用戶能夠很快地使用本專家系統(tǒng)。當(dāng)用專家系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)用戶輸入的事實(shí)運(yùn)用推理機(jī)在知識(shí)庫(kù)中尋找相匹配的規(guī)則，之后在方法庫(kù)中調(diào)用相應(yīng)的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。 Senb_?  
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二、計(jì)算和繪制凸輪輪廓曲線 P~@.(hed  
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在平行分度凸輪設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，理論輪廓線、壓力角和實(shí)際廓線按以下公式設(shè)計(jì)。 W~?mr!`  
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1.凸輪理論工作廓面方程為：

其中rp為轉(zhuǎn)盤的節(jié)圓半徑；θ為凸輪角位移；φ為轉(zhuǎn)盤角位移；φD為轉(zhuǎn)盤的基準(zhǔn)起始位置角；λ為計(jì)算時(shí)用的輔助角；C為中心距。 pP*`b<|