虚拟样机Adams作业尖端摆动从动件凸轮机构设计

1、产品设计与虚拟样机2013-11-26尖端摆动从动件凸轮机构设计北京航空航天大学机械工程及自动化学院（北京100191）摘要摆动从动件凸轮机构的设计通常采用的方法为反转法。在ADAMS对凸轮机构的设计，需要对从动件添加运动规律函数，通过从动件与凸轮接触点位移曲线求解出凸轮轮廓曲线，再拉伸得到凸轮；而对于摆动件凸轮，若摆杆采用直杆，在仿真过程中，摆杆会与凸轮相交，因此摆杆设计为曲形，这样保证摆杆与凸轮接触基本是同一点接触且不会存在相交干涉，若依旧采用直杆作为摆杆，由于接触点是变动的，接触点曲线法不能得出凸轮的正确轮廓，应该在从动件上添加一条标志曲线，通过运动过程中标志曲线的包络线来得到凸轮轮廓，

2、然后再获得凸轮。关键词：摆动从动件凸轮机构；ADAMS;接触点；凸轮轮廓曲线；标志曲线目录1摆动从动件凸轮机构设计要求1.1.1 题目设计要求1.1.2 题目分析错误！未定义书签。2建立虚拟样机模型2.2.1 设置工作空间及网格参数22.2 创建摆杆模型 创建R100mnftR200圆曲线错误！未定义书签。2.2.2 Boolean减运算得到摆杆错误！未定义书签。2.3 创建凸轮模型错误！未定义书签。2.4 创建凸轮副及驱动角速度错误！未定义书签。2.4.1 创建Marker点错误！未定义书签。2.4.2 创建凸轮副错误！未定义书签。2.4.3 添加驱动角速度错误！未定义书签。2

3、.5 检查模型错误！未定义书签。3仿真与后处理错误！未定义书签。3.1 仿真模型错误！未定义书签。3.2 测试与后处理错误！未定义书签。3.3 结果分析错误！未定义书签。4结束语绪误！未定义书签。参考文献：121摆动从动件凸轮机构设计要求1.1 题目设计要求试设计如图0.1所示的尖端摆动从动件凸轮机构。已知摆杆AB在起始位置时垂直于OB,rO=lOB=40mm,lAB=80mm,凸轮以等角速度0逆时针转动。摆动从动件的运动规律为maxmax伊1 . 2n -一 sin邛 I2n )I q8012二.1 -'sin -' (丁 -1802 二 2 二 中0 _ _180180 M

4、 : < 33013330<:三360式中，中max=30:=180：'=150：,中=加，t表示时间图1斜面机构1.2 仿真思路对于摆动杆凸轮的设计，由于接触点随着凸轮运动而在摆杆上变动位置，采用直动杆凸轮的设计时的接触点曲线法得到的凸轮轮廓就不准确。这时应该采用接触线包络线法，在摆杆上添加接触线，通过运动过程中接触线的包络曲线，得到凸轮轮廓曲线。这样的凸轮才能满足摆杆的实际运动特点，即摆杆与凸轮轮廓相切。2建立虚拟样机模型2.1 初始参数设置2.1.1 工作空间及网格设置操作步骤根据题目数据条件，可直接采用系统预设的工作空间及网格设置,如下图所示。SystemSetti

5、ngs10口后HelpAd6nns/ViewAdams2013WorkingGrid.PJSilicn HandleUnits.O Working Grid SettingsQravity.Lighting .Stereo ViewingIcons.ColorsView Background 0Dior.Earce GraphicsNames.SolverCommand FilefontsGeometry Translation.Interface StyleSave Settings fie stere Settingsy Siow Working GridY CSize X(SOOmm)S

6、pacing一 Rectangular 广 PolarColorDotsContrastJ1AxesContrast_d1 ，LinesContrastI1 dTriadSoliddWeightSet Location .Set Orientation -图2工作空间及网格设定过程及结果2.1.2 单位设置根据题目数据要求，采用合适的单位，单位设置过程如下所示:Adams/ViewAdams2013SertinsiCfiordinatsSystem.Working Grid_1皆 Md.Units SettingsLJnils.LightingStereo Viewing.Icons.Leng

7、thMillimeter二MassKilogramForceNewtonTimeSecond| DegreeAngleColors.Frequency Hertzr;lMKSCancelCommand File.Fonts.gravity图4 Mark点创建ViewBackgroundColor.ForceGraphics.Names.SolverGeometryTranslation.InterfaceStyleSaveSettingsRestoreSettings图3单位设置过程及结果2.2 创建摆杆凸轮模型在（80,40）位置创建Mark点，操作过程如下图所示:创建长为80mm罢杆，操作

8、过程如下所示DMa'roo-HLinik图5摆杆的创建添加转动副，操作过程如下图所示:Rev&luLe Jo<nlConstruction口MainToo.EV2Bod-1LoeTNafmlToGrid二|Firs口Body|PickBodySEcandBody|PickBodygratifyRender图6转动副的添加创建凸轮的板，如下图所示,ir vgiwlyib-图7创建凸轮板同时如图6所示的方法加上转动副，结果图如下2.3 添加运动规律函数对凸轮板转动副添加驱动角速度，其值为307so则摆杆运动的时间范围分别为(0,6)s、(6,11)s、(11,12)s,时间节

9、点为6s和11s。图9凸轮板角速度的添加对摆杆转动副添加驱动角速度，添加过程和图9一样，对角速度值使用IF函数。由于IF函数只能表示一个时间节点下的运动规律，而本题中摆杆的摆角规律有2个时间节点，经过思考，我发现可以用IF函数嵌套来实现多个节点的IF函数表达。将凸轮等角速度的值30°/s带入公式，可以得出摆杆转动副的驱动规律可表达为IF(time-11:IF(time-6:-30d*(time/6-sin(60*time)/(2*180),-30d,-30d*(11-time)/5+sin(72*time-12*36)/(2*180),0,0)具体过程如下图所示：NameJointJ

10、o-int TypeDirectionDefine UsingFunctionJoint Motion| JOINT rewlute(gravityMOTION 2-Black: BOX 2-aParti PART 3Motion MOTION 2 View CcnlrolSelectModifyAppearanceInfoMe 且5ueCopyFunction Builder图10从动件驱动值的修改2.4 建立凸轮（从动件为无干涉曲杆）对创建好的模型进行运动仿真，仿真时间为12s,步长设定为500。仿真完成后依次选择工具栏选项Review->CreateTraceSpline,并选中摆

11、杆接触点和凸轮板，得到轮廓曲线。凸轮的轮廓线如下图所示图11凸轮轮廓线图将轮廓线拉伸成凸轮实体，同时删除之前的凸轮板帝打7千图12拉伸凸轮过程Part:PART3k器口出BOX2Conrtrd4旧科卜D?l?teRenameHideSelectModifyAppearAneInfoMfasureCopy图13凸轮板删除过程删除凸轮板和摆杆驱动规律。在摆杆和凸轮之间添加凸轮副，得到凸轮机构的模型。dgravitv图14凸轮副添加过程建立测量曲线，测量从动杆随凸轮运动的摆角曲线，得到如下结果。MEAANGLE1从上图中可以看出，摆杆运动的角度符合题目中给定的要求。但是在运动过程中，发现摆杆为直杆情

12、况下，接触点始终与凸轮轮廓保持接触，这就导致摆杆在运动过程中出现与凸轮体相交的情况。因此，对于摆动件凸轮，若摆杆采用直杆，在仿真过程中，摆杆会与凸轮相交，摆杆设计为曲形，这样保证摆杆与凸轮接触基本是同一点接触且不会存在相交干涉；若依旧采用直杆作为摆杆，由于接触点是变动的，接触点曲线法不能得出凸轮的正确轮廓，应该在从动件上添加一条标志曲线，通过运动过程中标志曲线的包络线来得到凸轮轮廓，然后再获得凸轮。2.5 检查模型完成建模后，进行如下图所示的操作。图中显示建模成功。DInformation|moddj|Parent|.>曲斛|小的Verb&M|Read帕mRl*|Qg牌VZJ工J

13、IMECG.6GELMblarEcwgdJ?EK«>cf£z*d£s)2Having3Xau七riatxzirlujdiruj/Hind；1ginsTb«±A力士eAdjundAaE.上*qu*七.)£c*d-lx'axi£i»dau=Eaei2u.11j,raairrhcoel：.)k®el_iCCruvblvrdrsf-，ofZHovlnnP-iEyS(gcgulSlgumand：1Txx»d>Xqm”0*E*7叫Em_£EEL_LIbfeickie-norecLuLndJT：aoaiitzk