基于Pro/E的弧面分度凸輪參數(shù)化設計及有限元分析

2014-11-27 張健 攀枝花學院

  以弧面分度凸輪工作輪廓面方程為基礎,直接利用Pro E 中的曲線命令建立笛卡爾方程曲線,利用邊界混合命令生成曲面,合并曲面,完成實體化特征。應用Pro/E集成的有限元模塊Pro/MECHANICA進行結構的有限元分析,得到靜態(tài)分析、失穩(wěn)分析、模態(tài)分析受力云圖,為改進設計提供了參考依據(jù)。模型的一致性好、數(shù)據(jù)完整,克服了專業(yè)有限元分析軟件前處理不足的缺點,提高了有限元分析的工作效率。

  引言

  弧面分度凸輪機構在動力學性能、承載能力、分度的精度以及分度的速度方面均有不可比擬的優(yōu)越性。采用Pro /E5. 0 軟件對弧面分度凸輪特征進行參數(shù)化建模,以參數(shù)化模型的特征建立相應系列化關聯(lián)點,生成系列化產(chǎn)品模型。并對弧面分度凸輪進行結構分析,找出應力薄弱處,為提高零件設計強度提供參考,確保產(chǎn)品設計的合理性,減少設計成本,縮短設計周期。Pro/Engineer Wildfire5. 0 軟件是PTC 公司基于單一數(shù)據(jù)庫、參數(shù)化、特征、全相關及工程數(shù)據(jù)再利用等概念開發(fā)出的一個功能強大的CAD/CAE /CAM 軟件。Pro/Engineer 的最大特點就是基于特征的參數(shù)化建模,參數(shù)化模型以約束來表達產(chǎn)品模型的形狀特征,以一組參數(shù)來控制設計結果,從而通過變換一組參數(shù)值方便地創(chuàng)建一系列相似零件。其自帶的Pro/MECHANICA structure 是集靜態(tài)、動態(tài)結構分析于一體的有限元模塊,能夠模擬真實環(huán)境為模型施加約束及載荷,進行靜態(tài)分析、失穩(wěn)分析、模態(tài)分析等。與現(xiàn)有主流有限元分析軟件前處理功能相比,建模能力優(yōu)勢明顯,模型的一致性好、數(shù)據(jù)完整,從而可以提高設計工作效率。

1、弧面分度凸輪三維建模

  1.1、弧面分度凸輪計算公式

  弧面分度凸輪工作輪廓面方程:

基于Pro/E的弧面分度凸輪參數(shù)化設計及有限元分析

  弧面分度凸輪通用共軛接觸方程:

基于Pro/E的弧面分度凸輪參數(shù)化設計及有限元分析

  上面兩式中,p —凸輪分度期廓線的旋向符號,左旋p= + 1,右旋p = - 1; ω1—凸輪的角速度; ω2—從動盤的角速度; C—凸輪與轉盤間的中心距; —從動盤上滾子的位置角,是滾子的起始位置角與滾子的角位移之和; r、ψ 為從動盤上滾子圓柱形工作面方程式中的曲面參數(shù)。

4、結束語

  以弧面分度凸輪工作輪廓面方程為基礎,直接利用Pro/E 中的曲線命令建立笛卡爾坐標方程的分度期曲線,利用偏移命令和鏡像命令建立間歇期的曲線,再將生成的曲線合并成曲面,完成實體化特征。與現(xiàn)有的編程法及二次開發(fā)相比,無需專業(yè)的編程背景,該方法簡單易操作。利用Pro/Engineer Wildfire5. 0 集成的有限元模塊Pro/MECHANICA 環(huán)境中進行結構分析,借助靜力分析、模態(tài)分析、失穩(wěn)分析等結構分析的受力云圖,發(fā)現(xiàn)廓面設計缺陷,為結構改進提供了依據(jù)。