[发明专利]基于Creo、ADAMS环境的弧面分度凸轮机构运动学仿真方法

权利要求书

1.一种基于Creo、ADAMS环境的弧面分度凸轮机构运动学仿真方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、基于Creo软件建立弧面分度凸轮机构的弧面分度凸轮模型、分度盘模型以及滚子模型，并装配，以*.x_t的格式保存输出；

步骤2、将步骤1中的*.x_t格式的装配模型导入ADAMS软件中，并添加模型属性，建立弧面分度凸轮机构仿真虚拟样机模型；2.1)添加材料属性：分别设置弧面分度凸轮及分度盘的材料属性为steel；2.2)添加运动副：根据弧面分度凸轮机构的运动特性，在ADAMS/View模块中，运用2Bodies-1Location的方法，分别在弧面分度凸轮和分度盘上分别设置转动副R1和R2；2.3)添加驱动：添加旋转驱动MOTION_1于转动副R1，MOTION_1的方向与弧面分度凸轮的转向一致；2.4)添加刚体接触力：分别先后选中弧面分度凸轮和分度盘的滚子，在两者之间添加接触力CONTACT_1；

步骤3、运用ADAMS/Simulation模块对步骤2中建立好的弧面分度凸轮机构仿真虚拟样机模型进行仿真参数设定，并进行运动学仿真：3.1)设置仿真控制参数，对弧面分度凸轮机构的仿真时间、计算步长、仿真类型进行设定；

步骤4、输出运动学仿真结果：在ADAMS/PostProcessor模块中建立弧面分度凸轮机构中分度盘的角速度运动学曲线，并以*.GIF格式保存输出。

2.根据权利要求1所述的基于Creo、ADAMS环境的弧面分度凸轮机构运动学仿真方法，其特征在于：基于Creo软件弧面分度凸轮的建模方法，按如下步骤进行：

步骤1-1、弧面凸轮机构坐标系的建立：分别建立弧面分度凸轮机构的固定坐标系O₁-X₁Y₁Z₁和固定坐标系O₂-X₂Y₂Z₂，固定坐标系O₁-X₁Y₁Z₁的原点O₁位于凸轮转动中心处，固定坐标系O₂-X₂Y₂Z₂的原点O₂位于分度盘的转动中心处；其中固定坐标系O₁-X₁Y₁Z₁中坐标轴X₁的方向平行于O₂O₁且与其同向，Z₁的方向由右手定则确定，即右手紧握凸轮轴，四指指向与凸轮转向相同，此时拇指所指方向即为Z₁方向；固定坐标系O₂-X₂Y₂Z₂中坐标轴X₂的方向平行于O₂O₁且与其同向平行于O₂O₁且与其同向，Y₂的方向平行于Z₁且与其同向；建立动坐标系o₁-x₁y₁z₁和动坐标系o₂-x₂y₂z₂，动坐标系o₁-x₁y₁z₁固连于凸轮并随凸轮的转动而转动，动坐标系o₁-x₁y₁z₁的原点o₁位于凸轮的转动中心处，动坐标系o₁-x₁y₁z₁坐标轴x₁、y₁、z₁的初始方向分别与固定坐标系O₁-X₁Y₁Z₁的坐标轴X₁、Y₁、Z₁相同；动坐标系o₂-x₂y₂z₂固连于分度盘并随分度盘的转动而转动，动坐标系o₂-x₂y₂z₂的原点o₂位于分度盘的转动中心处，动坐标系o₂-x₂y₂z₂坐标轴x₂与分度盘转子No.2的自转轴线共线，方向由o₂指向分度盘转子No.2，坐标轴z₂平行于Z₂且与其同向；当凸轮转动角度为θ时，x₁与X₁之间的夹角为θ；x₂与X₂之间的夹角为；

步骤1-2、建立坐标系间的RPY旋转坐标变换矩阵：

动坐标系o₁-x₁y₁z₁在定坐标系O₁-X₁Y₁Z₁中的RPY旋转坐标变换矩阵为：其中sθ表示sinθ，cθ表示cosθ，其余同理；动坐标系o₂-x2y2z2在定坐标系O₂-X₂Y₂Z₂中的RPY旋转坐标变换矩阵为：定坐标系O₂-X₂Y₂Z₂在定坐标系O₁-X₁Y₁Z₁中的RPY旋转坐标变换矩阵为

步骤1-3、建立弧面分度凸轮啮合点的坐标变换约束方程并求解

建立分度盘上啮合点P₂在定坐标系O₂-X₂Y₂Z₂中的坐标变换约束方程：

P2=R(Z2,φ)x′y′z′=cφx′-sφy′sφx′+cφy′z′---(1)]]>

其中，为分度盘上的啮合点P₂在动坐标系o₂-x₂y₂z₂中的直角坐标值；

建立分度盘上啮合点P₂在定坐标系O₁-X₁Y₁Z₁中的坐标变换约束方程

P₁＝R(X₁,90°)·P₂+T(2)

其中，P₁为凸轮上的啮合点在定坐标系O₁-X₁Y₁Z₁中的表示，为P₁在动坐标系o₁-x₁y₁z₁中的坐标值；T＝[-|O₁O₂| 0 0]^T＝[-a 0 0]，a为凸轮中心与分度盘中心之间的距离；

将坐标变换约束方程(1)带入(2)中，求解矩阵方程，得到凸轮工作廓线上啮合点的坐标值：

x=cθcφx′-cθsφy′-z′sθ-acθy=-sθcφx′+sθsφy′-z′cθ+asθz=sφx′+cφy′]]>

步骤1-4、建立弧面分度凸轮三维模型

通过步骤3所得的工作廓线上啮合点的坐标值建立工作廓线三维曲线，借助Creo软件的曲线拟合功能，将工作廓线拟合成曲面，对上述曲面进行缝合，得到凸轮三维实体模型。