Proe弧面分度凸轮建模实例(附详细程序)

已知设计条件：凸轮转速 n=300r/min，连续旋转，从动转盘有 8 工位，中心距C=180mm，载荷中等。选择改进正弦运动规律为所设计弧面分度凸轮机构的运动规律。

参数如下：

项目实例计算

凸轮角速度 ω1=πX 300=101T／s

凸轮分度期转角β1=120°=2/3π

凸轮停歇期转角θd=360°-120°=4/3π

凸轮角位移θ

凸轮和转盘的分度期时间∥s 0=(2"rr／3)／10-rr=1／15s

凸轮和转盘停歇时间幻／s td=(2ar／10"rr)一1／15=2／15s

凸轮分度廓线旋向及旋向系数P 选取左旋L，P=+1

凸轮分度廓线头数日选取H=1

转盘分度数， 按设计要求的工位数，选定，=8

转盘滚子数Z=1×8=8

转盘分度期运动规律抛物线一直线一抛物线

转盘分度期转位角盼／(。) 妒，=360。／8=45。

中心距C=180mm 

凸轮转速n=300r/min

旋向系数P=+1 

分度数I=8 

凸轮头数H=1 

转盘滚子数Z=1*8=8

凸轮宽度B=90 

分度期转角θf = 120°

停歇期转角θd = 240°

凸轮节圆半径rp1=96mm 

滚子宽度b=30mm 

滚子半径Rr=22mm 

凸轮顶弧半径rc=75.29mm 

我们将分别作出与滚子左面接触的一系列凸轮轮廓曲线，分度期1L、2R、2L、3R ，停歇期与滚子左右接触的轮廓曲线，然后将这些线生成曲面，最后生成实体。

1 凸轮定位环面内圆直径Di为直径的基础圆柱体

打开Pro／ENGINEER，进入Pro／ENGINEER三维造型窗口，在“基础特征”工具栏上单击“拉伸”命令，选择“FRONT”面为草绘平面，绘制φ154.69的圆，并双向拉伸90mm.

2 建立1L 轮廓曲线

1）建立推程段轮廓面曲线

①. 新建.prt 文件 打开 Pro/E Wildfire 三维绘图软件,新建->零件->实体，建立文件。

②. 绘制廓面曲线 曲线->从方程->完成，此时弹出【菜单管理器】，并提示选取坐标，点取桌面上的坐标后，再在【菜单管理器】中选取【笛卡尔】，然后在弹出的记事本中输入如下绘图程序：

程序 1：

c=180                                                                     /*(1)

P=1                                                                       /*(2)

β1=120                                                                   /*(3)

Rr=22                                                                     /*(4)

n=4                                                                       /*(5)

h=45                                                                      /*(6)

θ=β1/n*t                                                                /*(7)

φi=n^2*h/(2*(n-1))*(θ/β1)^2                                               /*(8)

φ=22.5+P*φi                                                             /*(9)

r=72                                                                      /*(10)

a=10*pi                                                                   /*(11)

b=n^2*h*θ/((n-1)*β1^2)                                                  /*(12)

ω=b/a                                                                    /*(13)

ψ=atan(p*r/(c-r*cos(φ))*ω)+180                                             /*(14)

x2=r                                                                      /*(15)

y2= Rr *cos(ψ)                                                           /*(16)

z2= Rr *sin(ψ)                                                           /*(17)

x= x2*cos(φ)*cos(θ)-p*y2*sin(φ)*cos(θ)-z2*sin(θ)-c*cos(θ)                 /*(18)

y=-x2*cos(φ)*sin(θ)+p*y2*sin(φ)*sin(θ)-z2*cos(θ)+c*sin(θ)                 /*(19)

z=p*x2*sin(φ)+y2*cos(φ)                                                 /*(20)

③. 创建曲线组 重复以上步骤，并依次将程序段中第（5）句中的r 值变为 76、80、84、88、92、96、100、102创建另外 8 条推程段轮廓面曲线（本文取 Δr =4mm，一共建立 9 条曲线，也可根据不同情况建立更多或较少的曲线），并将其编为一组，如图 1 所示。

2）建立停程段轮廓面曲线

建立方法和步骤与1相同。所输入的程序与程序1基本相同，只须改动其中的第(7)、(8)、(12)句。具体按如下程序段代替程序1中的相应程序段：

θ=β1/n+2/n*β1*t                                                         /*(7)

φi=h/(n-1)*(n*θ/β1-1/2)                                                   /*(8)

b=h*n/((n-1)*β1)                                                          /*(12)

即完整程序如下：

程序2：

c=180                                                                     /*(1)

P=1                                                                       /*(2)

β1=120                                                                   /*(3)

Rr=22                                                                     /*(4)

n=4                                                                       /*(5)

h=45                                                                      /*(6)

θ=β1/n+2/n*β1*t                                                         /*(7)

φi=h/(n-1)*(n*θ/β1-1/2)                                                    /*(8)

φ=22.5+P*φi                                                              /*(9)

r=72                                                                      /*(10)

a=10*pi                                                                   /*(11)

b=h*n/((n-1)*β1)                                                           /*(12)

ω=b/a                                                                    /*(13)

ψ=atan(p*r/(c-r*cos(φ))*ω)+180                                             /*(14)

x2=r                                                                      /*(15)

y2= Rr *cos(ψ)                                                             /*(16)

z2= Rr *sin(ψ)                                                             /*(17)

x= x2*cos(φ)*cos(θ)-p*y2*sin(φ)*cos(θ)-z2*sin(θ)-c*cos(θ)                   /*(18)

y=-x2*cos(φ)*sin(θ)+p*y2*sin(φ)*sin(θ)-z2*cos(θ)+c*sin(θ)                   /*(19)

z=p*x2*sin(φ)+y2*cos(φ)                                                   /*(20)

将所得曲线编为组，如图2所示

(3)建立回程段轮廓面曲线

方法和步骤不变，将程序1中的(7)、(8)、(12)段用以下段代替。

θ=β1/n*t+3/n*β1                                                         /*(7)

φi=h-n^2*h/(2*(n-1))*(1-θ/β1)^2                                            /*(8)

b=n^2*h/((n-1)*β1)*(1-θ/β1)                                              /*(12)

即完整程序如下：

程序3：

c=180                                                                     /*(1)

P=1                                                                       /*(2)

β1=120                                                                   /*(3)

Rr=22                                                                     /*(4)

n=4                                                                       /*(5)

h=45                                                                      /*(6)

θ=β1/n*t+3/n*β1                                                         /*(7)

φi=h-n^2*h/(2*(n-1))*(1-θ/β1)^2                                            /*(8)

φ=22.5+P*φi                                                              /*(9)

r=72                                                                      /*(10)

a=10*pi                                                                   /*(11)

b=n^2*h/((n-1)*β1)*(1-θ/β1)                                              /*(12)

ω=b/a                                                                    /*(13)

ψ=atan(p*r/(c-r*cos(φ))*ω)+180                                             /*(14)

x2=r                                                                      /*(15)

y2= Rr *cos(ψ)                                                             /*(16)

z2= Rr *sin(ψ)                                                             /*(17)

x= x2*cos(φ)*cos(θ)-p*y2*sin(φ)*cos(θ)-z2*sin(θ)-c*cos(θ)                   /*(18)

y=-x2*cos(φ)*sin(θ)+p*y2*sin(φ)*sin(θ)-z2*cos(θ)+c*sin(θ)                   /*(19)

z=p*x2*sin(φ)+y2*cos(φ)                                                   /*(20)

将所得曲线编为组，如图3所示

      图1 推程段轮廓面曲线                                图2 停程段轮廓面曲线 

         图3 回程段轮廓面曲线                            图4 2L段轮廓面曲线

3 建立2L轮廓面的曲线

2L轮廓面曲线的建立与1L轮廓面曲线的建立基本一致，其方程在“推程”，“停程”，“回程”各段也基本相同，只是将各个程序中的(9)段改为下面的程序段即可。

φ=-22.5+P*φi                                      /*(9)

得到2L段轮廓曲线如图4所示。

4 建立2R轮廓面的曲线

2R轮廓面曲线的建立与2L轮廓面曲线的建立基本一致，其方程在“推程”，“停程”，“回程”各段也基本相同，只是将各个程序中的(14)段改为下面的程序段即可。

ψ=atan(p*r/(c-r*cos(φ))*ω)                                            /*(14)

得到2R段轮廓曲线如图5所示。

5 建立3R轮廓面的曲线

3R轮廓面曲线的建立与2R轮廓面曲线的建立基本一致，其方程在“推程”，“停程”，“回程”各段也基本相同，只是将各个程序中的(9)段改为下面的程序段即可。

φ=-67.5+P*φi                                                            /*(9)

得到3L段轮廓曲线如图6所示。

至此1L，2L，2R，3R各轮廓面的曲线建立完成,如图7所示。

        图5 2R段轮廓面曲线                                 图6 3R段轮廓面曲线

       图7 1L2L2R3R各轮廓面曲线                       图8 停歇段轮廓面曲线       

6 建立转盘停歇期凸轮轮廓面曲线

(1)建立左轮廓面曲线：

建立方法和步骤与以上相同。在记事本中输入如下程序：

程序4：

c=180                                                                     /*(1)

P=1                                                                       /*(2)

β1=240                                                                   /*(3)

Rr=22                                                                     /*(4)

n=4                                                                       /*(5)

θ=120+β1*t                                                              /*(6)

φ=-22.5                                                                   /*(7)

r=72                                                                      /*(8)

ω=0                                                                      /*(9)

ψ=atan(p*r/(c-r*cos(φ))*ω)                                                 /*(10)

x2=r                                                                      /*(11)

y2= Rr *cos(ψ)                                                             /*(12)

z2= Rr *sin(ψ)                                                             /*(13)

x=x2*cos(φ)*cos(θ)-p*y2*sin(φ)*cos(θ)-z2*sin(θ)-c*cos(θ)                   /*(14)

y=-x2*cos(φ)*sin(θ)+p*y2*sin(φ)*sin(θ)-z2*cos(θ)+c*sin(θ)                   /*(15)

z=p*x2*sin(φ)+y2*cos(φ)                                                   /*(16)    同样依次将程序中的r的值变为76、80、84、88、92、96、100、102创建另外推程段轮廓面曲线。

2)建立右轮廓面曲线

建立的方法和步骤与左轮廓面的建立方法相同，将程序段中的

    φ=-22.5                                                         /*(7)

    ψ=atan(p*r/(c-r*cos(φ))*ω)                                       /*(10)

改为

φ=22.5                                                         /*(7) 

ψ=atan(p*r/(c-r*cos(φ))*ω)+180                                   /*(10)

即可。至此转盘停歇期凸轮轮廓面曲线建立完成(见图8)。同时凸轮轮廓面曲线已经全部建立完成。

7 建立轮廓曲面实体

(1)将已经形成的各组曲线分别建立成曲面

例如将1L轮廓面上的曲线混合为一个曲面。具体方法为：在“基础特征”工具栏上单击“边界混合”命令，分别依次选取1L中的各条曲线，选取时应按住“Ctrl”键，选取完成后，单击鼠标中键，完成1L轮廓曲面的建立。其余曲面按照以上方法依次建立(如图9)。

(2)合并各个曲面

合并各个曲面的意义就是将已经形成的各个单独曲面合并成一个曲面(在合并前为了方便选取，最好将已经形成的各条曲线隐藏。按鼠标左键选取一个曲面，按住“Ctrl”键，单击与已经选取的曲面相邻的另一个曲面后，单击“合并”命令，单击鼠标中键，再选取与已经合并完曲面相邻的另一个曲面，再一次单击“合并”命令，单击鼠标中键，依次类推，将生成的曲面合并。

(3)将合并完成后的曲面实体化

在模型树中选取最后一个合并特征后，选择“实体化”命令，单击鼠标中键，实体化特征形成(如图9)。

8 完成其余特征建立工作

通过以上的特征建立工作，弧面分度凸轮的轮廓面已经建立完成，剩下的工作就是一些凸轮的整形工作，用到的命令都是一些基本的建摸命令，在此不再赘述。所建立的最终模型如图14(分度期曲面段)和图15(停歇期曲面段)所示。