[发明专利]一种基于Creo的弧面分度凸轮建模方法

摘要

本发明涉及一种基于Creo的弧面分度凸轮建模方法，建模包括如下步骤建立弧面分度机构的动坐标系和静坐标系；根据间歇运动规律及弧面分度凸轮和分度盘的啮合原理建立啮合点的RPY变换矩阵；建立并求解矩阵变换方程，得出啮合点在定坐标系中的笛卡尔坐标值；根据所求取的啮合点的空间坐标值，在Creo软件中编制弧面分度凸轮建模程序，绘制啮合曲线；将曲线分别拟合，修正填充凸轮实体，得到弧面分度凸轮三维模型。本发明所提供的技术方案借助Creo软件强大的CAD曲面建模功能，提供了精确建立弧面分度凸轮模型的方法，此种方法可以大幅提高弧面分度凸轮的设计效率和正确性。

主权项

一种基于Creo的弧面分度凸轮建模方法，其特征是按如下步骤进行：步骤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4、建立弧面分度凸轮三维模型，并以标准格式保存输出通过步骤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，最后以PRT标准格式保存输出。