一种基于参数化建模的弧面凸轮分度机构传动精度分析方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109359348A(43)申请公布日2019.02.19(21)申请号201811122343.X(22)申请日2018.09.26(71)申请人北京工业大学地址100124北京市朝阳区平乐园100号(72)发明人孙树文江政权黄杰(74)专利代理机构北京思海天达知识产权代理有限公司11203代理人沈波(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)权利要求书3页说明书6页附图4页(54)发明名称一种基于参数化建模的弧面凸轮分度机构传动精度分析方法(57)摘要本发明公开了一种基于参数化建模的弧面凸轮分度机构传动精度分析方法，在弧面凸轮分度机构运动仿真平台上进行，通过参数化方法建立含加工误差的弧面凸轮模型，自动进行分度机构装配、运动仿真、实验结果输出、仿真结果分析。弧面凸轮分度机构运动仿真平台包括：基于VB用户界面模块、基于MATLAB的数值计算模块、基于Solidworks的机构建模模块、基于ADAMS的运动仿真模块。弧面凸轮分度机构传动仿真过程与精度分析方法包括：通过VB界面输入分度机构参数；通过编写的MATLAB程序计算弧面凸轮廓面数据点；在Solidworks中分别建立弧面凸轮误差模型和分度机构传动模型；在ADAMS中进行传动机构运动仿真；仿真结果在MATLAB中进行分析并显示。本发明是一种经济、实用且操作方便的分析方法。CN109359348ACN109359348A权利要求书1/3页1.一种基于参数化建模的仿真平台，其特征在于：该仿真平台包含用户界面、MATLAB数值计算软件、Solidworks建模软件和ADAMS运动仿真软件；用户界面由VB程序设计搭建，其中包含了各项误差参数的输入控件，各输入控件为计算、修改、分析功能控件，以及实验结果的输出控件；MATLAB数值计算软件的中包含了含各项误差模型的弧面凸轮廓面方程及数据点计算和仿真结果分析；Solidworks建模软件包含了弧面凸轮建模和弧面凸轮分度机构建模；ADAMS运动仿真软件包含了弧面凸轮分度机构运动仿真，及仿真结果输出；整个弧面凸轮分度机构传动精度仿真分析平台由用户界面的内部程序控制按照既定的顺序调用运行。2.利用权利要求1所述仿真平台进行的一种基于参数化建模的弧面凸轮分度机构传动精度分析方法，其特征在于：该方法具体包括如下步骤，1)计算弧面凸轮廓面数据点；根据分度机构的啮合原理建立弧面凸轮廓面的数学方程；首先建立三个直角坐标系，分别为固定坐标系O0X0Y0Z0，动坐标系O1X1Y1Z1和坐标系O2X2Y2Z2；其中O0X0Y0Z0连接于弧面凸轮分度机构的机架，O0与凸轮的中心重合，X0轴与Y0轴组成的平面与转盘的旋转平面平行，Z0轴与凸轮的转动轴线重合，按右手法则可知Z0垂直纸平面向外；动坐标系O1X1Y1Z1与弧面凸轮相连，原点O1与凸轮中心重合，Z1轴与Z0轴重合且箭头方向一致，X1轴在通过凸轮中心O1并垂直于凸轮转动轴线Z1的平面上，O1X1与O0X0间夹角为α，Y1轴按右手法则判定；坐标系O2X2Y2Z2与从动转盘相连，O2与转盘中心重合，Z2轴与转盘的转动轴线重合，Y2轴可按右手法则判定；圆柱从动滚子工作面上任意点M1在O2X2Y2Z2坐标系的方程式为：其中，x2、y2、z2为M1在O2X2Y2Z2坐标系中的坐标，b为滚子轴线上某一点与转盘轴心O2间的半径，ψ为啮合点在滚子圆柱形坐标中的角度；ψ的计算公式为：其中，r为滚子半径，为机构的瞬时角速比，ω1为弧面凸轮瞬时角速度，ω2为滚子的瞬时角速度；α为凸轮的转角，β为转盘的位置角；其单位法线矢量为TT(N)2＝(Nx2,Ny2,Nz2)＝(0,cosψ,sinψ)其中，T为矩阵转置；根据共轭曲面设计中凸轮工作廓面与圆柱形滚子工作面接触时满足的条件及空间运动的坐标变换关系，推导在坐标系O1X1Y1Z1中弧面凸轮工作轮廓的曲面方程式为：将M1点坐标带入上述弧面凸轮工作轮廓的曲面方程式，那么在坐标系O0X0Y0Z0中弧面凸2CN109359348A权利要求书2/3页轮工作轮廓的曲面方程式为：其中，x1、y1、z1为M1在O0X0Y0Z0坐标系中的坐标；a为凸轮和从动转盘间的中心距；α为凸轮的转角，在凸轮分度期开始处α＝0；β为转盘的位置角，是滚子中心和转盘中心的连线与定坐标轴O0X0间的夹角，逆时针为正；转盘的位置角β计算式为：β＝β0+βi其中，β0为转盘的起始位置角；βi是转盘在任意时刻的角位移，βi＝Sβf，S是所选定运动规律的无量纲位移，βf是转动盘分度期转位角，0≤βi≤βf；2)建立弧面凸轮误差模型；弧面凸轮误差模型采用参数化建模的方式，用含加工误差的廓面方程代替理论廓面方程，并增加参数化输入接口；根据