弧面分度凸轮机构虚拟样机技术研究

摘要：文章讲述了在弧面分度凸轮模型创建的基础上，利用Pro/E软件进行了弧面分度凸轮机构的三维设计、运动仿真及其动态特性分析的过程。

关键词：弧面分度凸轮机构；结构设计；运动仿真；特性分析

中图分类号：TH132 文献标识码：A文章编号：1009-2374（2012）30-0016-02

弧面分度凸轮机构又称滚子齿式凸轮分度机构，它主要是由装在箱体内的一个空间凸轮和在径向放射状装有滚子的从动盘组成。该机构由输入轴上的弧面凸轮与输出轴分度盘上的滚子无间隙垂直啮合，由凸轮廓面实现分度盘转位和分度盘静止、定位自锁，从而将输入的连续回转运动转化为输出的间歇回转运动。它具有结构简单、刚性好、重量轻、承载能力强、分度精度高等特点，广泛应用于包装机械、食品机械、电子机械、印刷机械等自动、半自动加工生产线上，本论文对弧面分度凸轮机构的设计过程及运动特性进行研究。

1 弧面分度凸轮的设计与建模

1.1 弧面分度凸轮的主要参数

凸轮的主要设计参数有：凸轮的头数H；转盘的滚子数Z；凸轮转数n；凸轮分度期转角；中心距C；凸轮的压力角αP；凸轮旋向等。本次设计以中心距C=180mm，凸轮转速n=300r/min，连续旋转，从动盘有8工位，分度期转角为120°进行设计。

1.2 弧面分度凸轮的三维设计

2.2 凸轮机构的装配

3 凸轮机构的运动仿真及分析

3.1 装配运动关系的定义

机构运动仿真的前提条件是机构必须是可运动的装配，在装配中各运动零部件通过连接关系装配在一起，Pro/E的机构连接类型有刚性、销钉、滑动杆、凸轮连接、齿轮连接等，在凸轮机构运动仿真装配时，凸轮轴和分度盘轴与箱体之间的连接均定义为“销钉”，凸轮与其轴的连接为固定连接，并依次装配其他零件。

3.2 机构运动的定义

装配完成后选择，选择“应用程序”的“机构”，进入运动仿真界面，为了便于观察，在仿真界面中将箱体及其他零部件设置透明或隐藏。给凸轮组件创建一台伺服电机，点击按钮，打开伺服电机对话框。单击“新建”按钮，进行伺服电机定义，这里按照每分钟300转定义，然后按凸轮副分别对每个滚子进行定义，要注意每个滚子与凸轮啮合的时间关系，保证凸轮转动360°时转盘只转过45°。

4 结语

在参数化设计计算模块和逆向工程的基础之上，利用现有的三维软件及其数据接口，进行弧面分度凸轮机构虚拟样机的创建，使设计过程更加高效、方便，很大程度降低了设计难度，并通过Pro/E的运动仿真，验证了设计结果。

参考文献

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作者简介：陈鹏飞，男，陕西渭南人，陕西理工学院讲师，研究方向：机械设计及图学教育。

（责任编辑：王书柏）