Автоматизация исследования и твердотельного моделирования кулачковых механизмов. Automation research and solid modeling cams.

Abstract

В статье описана разработанная авторами система автоматизированного проектирования кулачковых механизмов. Использование данной системы проектирования ускоряет сроки их изготовления, предотвращает появление ошибок на ранней стадии проектирования, дает возможность выбора оптимальных параметров механизма, позволяет использовать твердотельные модели как отдельных деталей, так и сборки для конечно-элементного расчета сборки механизма, имитационного моделирования, трехмерной анимации движения и получения всех чертежей. Процесс автоматизированного проектирования кулачковых механизмов включает в себя: системе Maple выбирается закон движения ведомого звена, вводятся входные параметры, вычисляются координаты профиля и углы давления кулачка, проводится кинематический и кинетостатический анализ; в системе Visual Basic при помощи вызова подпрограмм для создания твердотельных моделей отдельных деталей и модели компьютерной сборки кулачкового механизма запускаются команды системы Autodesk Inventor. После получения твердотельной модели кулачкового механизма в системе Autodesk Inventor проводится анализ пересечений деталей при движении, уточняются параметры деталей (массы и моменты инерций), проводится конечно-элементный расчет сборки механизма, получают деталировочные и сборочные чертежи. Управление программ написанных в системах Maple, Visual Basic осуществляется с помощью программы написанной в системе С++. Приведены примеры проектирования кулачкового механизма с тарельчатым толкателем и коромыслом. This article describes the authors developed CAD system of design of cam mechanisms. The system speeds up the design time, prevents errors in early stage of the design, allows the selection of optimal parameters of the mechanism and the use of solid models of particular parts and assemblies for the finite element calculation mechanism assembly, simulation , three-dimensional animation and motion receipt of all drawings. The process of cam mechanisms design include: user chose the law of motion of the driven member, enters input parameters, than system calculates the coordinates of the profile and the pressure angle of cam, and performs a kinematic and force analysis; designed in VBA subroutines run Autodesk Inventor application programming interface for creating solid models of individual parts and assemble them to cam mechanism. After receiving a solid model of the cam mechanism, system analyses the parts for collisions at the motion, specifies parameters of parts ( mass and moment of inertia), conducts finite element calculation of assembly mechanism, and produces detailed assembly drawings. Management of programs written in Maple and VBA is conducted by general system written in Visual C++. The article offers the examples of the design process of the cam mechanism with plate-shape pusher and rocker.