平行分度凸輪機構(gòu)設(shè)計專家系統(tǒng)的開發(fā)及三維運動仿真

1、        平行分度凸輪機構(gòu)是一種較為復雜的平面共軛凸輪機構(gòu)，其運動過程如圖1所示。該機構(gòu)可將凸輪軸的連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為輸出軸的間歇轉(zhuǎn)動或移動。由于該機構(gòu)與棘輪、槽輪等傳統(tǒng)間歇機構(gòu)相比，具有高轉(zhuǎn)速與高分度精度等優(yōu)點，目前被廣泛應用于各類自動化機械產(chǎn)品中。 圖1 平行分度凸輪機構(gòu)運動簡圖    分度凸輪機構(gòu)是靠其工作輪廓曲線來實現(xiàn)預定的分度盤分度轉(zhuǎn)動，其輪廓是根據(jù)最佳的運動規(guī)律包絡(luò)而成，通常是由大量的離散點經(jīng)過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)計環(huán)境將平行分度凸輪機構(gòu)的三維實體

2、直觀地繪制出來，實現(xiàn)平行分度凸輪機構(gòu)的三維參數(shù)化設(shè)計與運動仿真，將能幫助設(shè)計者及時地發(fā)現(xiàn)由于壓力角過大而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動困難、曲率半徑過小而產(chǎn)生的運動失真和加工時產(chǎn)生冗切等問題，以便及時進行修改，提高設(shè)計質(zhì)量，縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期。對于平行分度凸輪的三維設(shè)計與仿真，目前只有基于VC 6.0調(diào)用OpenGL函數(shù)開發(fā)的設(shè)計與仿真系統(tǒng)，但是用這種系統(tǒng)要實現(xiàn)仿真需要編制大量的程序來實現(xiàn)。而對于通用的3D設(shè)計軟件，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

3、AutoCAD環(huán)境下開發(fā)的生成    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體，與在Pro/ENGINEER環(huán)境下生成的轉(zhuǎn)盤進行裝配與仿真，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。    一、平行分度凸輪設(shè)計專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)    系統(tǒng)采用目前流行的向?qū)υ捒蜻M行參數(shù)的輸入，從而簡化了設(shè)計的任務，使用戶能夠很快地使用本專家系統(tǒng)。當用專家系統(tǒng)進行設(shè)計時，系統(tǒng)會根據(jù)用戶輸入的事實運用推理機在知識庫中尋找相匹配的規(guī)則，之后在方法庫中

4、調(diào)用相應的方法進行設(shè)計。圖2 平行分度凸輪機構(gòu)專家系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖    二、計算和繪制凸輪輪廓曲線    在平行分度凸輪設(shè)計系統(tǒng)中，理論輪廓線、壓力角和實際廓線按以下公式設(shè)計。    1.凸輪理論工作廓面方程為：    2.凸輪的壓力角為：轉(zhuǎn)盤分度期的角速度。    3.凸輪實際工作廓面方程為：    根據(jù)上述公式分別計算出與前排第一個和第三個滾子接觸的凸輪廓線，采用這兩條曲線中向徑較短的部分，該部分即為凸輪分度期的廓線，其余為停歇期廓線，用相切的圓弧來封閉即可。計算并繪制凸輪廓線的方法均是在