SOLIDWORKS Motion运动仿真跟踪路径的应用！

SOLIDWORKS中凸轮机构的建立

凸轮机构由凸轮、从动件和机架组成，凸轮作为主动件作连续等速转动或移动;从动件按预定规律作往复移动或摆动;机架是安装各机构的基体。

在SOLIDWORKS中分别创建机架、尖顶从动件、未定义凸轮(用带有轴孔的圆柱轮临时替代)、凸轮轴、轴承基体五个零件。新建装配体，插入五个零件，调整好零件之间的空间位置关系。由于除机架、轴承基体外，其它零件都是运动部件，因此将机架、轴承基体设为“固定零件”，其它均设为“浮动零件”。

对相互连接的零件建立正确“配合”以约束零件的相对运动。如在轴承基体与凸轮轴建立“铰链配合”等。最后建立的凸轮机构如图1所示。

摇运动仿真生成凸轮轮廓曲线

利用凸轮廓线设计方法的反转法原理，即在设计凸轮廓线时，当凸轮和从动件的运动规律一定时，从动件相对凸轮作反转运动，同时又在其导轨内作预期的导轨运动;凸轮旋转一周，从动件尖顶点作复合运动运行的轨迹就是凸轮廓线。从动件的往复运动规律可调用如Excel图1所示的系列“时间/位移”数据点表示，从图1可知从动件运动周期时间为3s。

图1：凸轮机构

2. 1 设置运动参数

新建“运动算例”，进入“Motion分析”，在凸轮轴的圆柱面上定义驱动凸轮的匀速“旋转马达”，角速度为20r/min。

在从动件的顶部面上定义驱动从动件的“线性马达”，由于SolidWorks Motion可以基于表格数据或输入STEP等函数的方式创建运动轨迹，因此选择“数据点”导入图2中CSV文件，选择“插值类型”，通过自带的样条函数自动实现曲线拟合，来定义从动件运动规律。

在从动件竖向方向添加“引力”，设置算例时间为3s，模型仿真时，各运动部件刚好完成一个周期的运动。

图2 从动件“时间/ 位移”数据表

2. 2 生成用于定义凸轮廓的跟踪路径

在“结果和图解”中，定义子类型为“跟踪路径”，选择跟踪点为从动件的尖顶点，未定义凸轮圆柱面为参考零部件。运行算例仿真，得到如图2所示的定义凸轮廓的跟踪路径。

在“结果和图解”中，定义子类型为“跟踪路径”，选择跟踪点为从动件的尖顶点，未定义凸轮圆柱面为参考零部件。运行算例仿真，得到如图2所示的定义凸轮廓的跟踪路径。

2. 3 建立盘形凸轮实体模型

凸轮廓的跟踪路径可**到参考零部件中，打开未定义凸轮零件，曲线已作为一个新的特征插入到零件中，由于曲线特征并不是实体轮廓曲线，须通过在Front基准面上新建草图，应用“转换实体引用”命令将曲线和未定义凸轮的圆柱外侧边线投影到草图平面，选“拉伸凸台/ 基体”命令最终生成盘形凸轮实体模型，如图3所示。

凸轮实体模型的验证

对更新的凸轮机构进行实际运动仿真分析，在从动件与凸轮间添加“实体接触”，赋予“Steel (Greasy)”材质，移去从动件前面所加的驱动马达，运行仿真，生成从动件竖直位移的图解，如图4所示。

对比图1从动件住复运动“时间/ 位移”数据点所生成的Excel图表，如图5所示，两个图解有相同的形状和幅值，这表明生成的凸轮实体模型是非常精确的。

在凸轮机构从动件运动规律确定的条件下，通过一个运动周期的系列位移离散数据点， 在SOLIDWORKS Motion形成所需的运动来驱动从动件，利用反向的操作，由从动件的运动来生成凸轮轮廓跟踪路径，进而生成精确的凸轮实体模型是高效可行的。

来源：三维机械设计工程师