基于Pro/E圓柱凸輪分度裝置的3D參數(shù)化設計
圓柱凸輪分度裝置是自動機、半自動機，以及自動線、半自動線中最常見的中低速間歇傳動裝置。在闡述其工作原理、設計方法、運動形式以及結構形式的基礎上，以Pro/E為三維建模工具，討論了利用Pro/E對裝置中各個零件進行三維建模的基本原理和方法;以圓柱凸輪分度裝置的中心距和分度滾子數(shù)為已知條件，定義了與其他所有尺寸的參數(shù)關系，以二次開發(fā)工具PROGRAM為基礎，舉例闡述了一系列參數(shù)化設計的程序和方法，實現(xiàn)了圓柱凸輪分度裝置的參數(shù)化設計。此參數(shù)化設計思路與方法不僅可用于圓柱凸輪分度裝置的參數(shù)化設計，亦可用于其他凸輪分度裝置。
引言
圓柱凸輪分度裝置是一種間歇傳動機構，該機構的從動盤的運動規(guī)律可以任意選取。因此可以得到良好的運動特性和動力特性，振動、沖擊、噪聲比較小。特別是當滾子為錐形時，可消除滾子與凸輪廓面接觸時的側隙，實現(xiàn)準確定位。且與弧面分度凸輪機構相比其分度數(shù)大，最大可選100，而弧面分度凸輪機構的分度數(shù)一般不超過12。由于這些特點，使其廣泛應用在輕工、電子、醫(yī)藥等自動化設備中。傳統(tǒng)的圓柱凸輪分度裝置設計周期長、成本高，已有許多的學者對圓柱凸輪參數(shù)化進行了大量的研究，實現(xiàn)了基于各種造型軟件圓柱凸輪的參數(shù)，這些研究大都集中在擺或直動從動件圓柱凸輪的參數(shù)化設計，其凸輪的參數(shù)化方法和思路具有一定的參考價值，但對于圓柱分度凸輪的參數(shù)化和圓柱凸輪分度裝置整體的參數(shù)化研究的較少。我們基于面向對象的設計思想，利用Pro/E實現(xiàn)了裝置的參數(shù)化，有利于圓柱凸分度裝置設計的標準化。
1、裝置的基本原理
圓柱凸輪分度裝置的作用是將圓柱凸輪的連續(xù)或周期性的旋轉運動變?yōu)閺膭蛹拈g歇轉動。圖1為圓柱分度凸輪機構的結構示意圖，凸輪呈圓柱狀，凸輪軸線與分度盤軸線垂直交錯，滾子軸線與分度盤軸線平行。圓柱分度凸輪是由凸輪廓面與滾子嚙合實現(xiàn)分度運動的，凸輪作為主動軸，分度盤作為從動軸旋轉。由于凸輪曲線是由曲線部分和直線部分組成，因而形成了分度盤的間歇運動。
2、裝置的結構設計
2.1、確定圓柱凸輪機構基本參數(shù)
圖1 圓柱凸輪分度機構的示意圖
設計圓柱凸輪機構時，設計者需根據(jù)工作要求確定該機構的一系列基本參數(shù)。圓柱凸輪機構的主要參數(shù)包括圓柱凸輪的節(jié)圓半徑、動程角、分度盤直徑及中心距、分度數(shù)以及動靜比等。
由于這些參數(shù)之間有著互相聯(lián)系的各種復雜的函數(shù)關系，不能同時都為優(yōu)先數(shù)(優(yōu)先數(shù)由公比分別為10的5、10、20、40、80次方根，且項值中含有10的整數(shù)冪的理論等比數(shù)列導出的一組近似等比的數(shù)列)，所以在這種情況下，首先應將在經(jīng)濟性和配套互換上有重要影響的參數(shù)為優(yōu)先數(shù)。標準時選取了中心距作為系列設計時圓柱凸輪機構的優(yōu)先數(shù)系(優(yōu)先數(shù)系是國際上統(tǒng)一的數(shù)值分級制度，優(yōu)先數(shù)系中有任一個相值均稱為優(yōu)先數(shù)，優(yōu)先數(shù)系運用的主要目的在于通用化，標準化和系列化)的自變量，同時，其他參數(shù)也盡量采用優(yōu)先數(shù)，這樣可以達到制造、使用的最佳經(jīng)濟效果。
2.2、確定圓柱凸輪在軸上的固定方式
圓柱凸輪在軸上的固定方式如圖2所示，即凸輪在軸上周向用平鍵連接，軸向一端用軸肩定位另一端用套筒定位，整個軸系用一對圓錐滾子軸承支撐。
圖2 圓柱凸輪在軸上的固定
2.3、裝置總體設計結果
軸輸出圓柱凸輪分度裝置的最終裝配示意圖如圖3所示。
圖3 軸輸出圓柱凸輪分度裝置
5、總結
針對圓柱凸輪分度裝置應用的廣泛性，設計的復雜性，從參數(shù)化和可視化的數(shù)字化設計技術出發(fā)，基于Pro/E大型CAD軟件，利用Program實現(xiàn)了圓柱凸輪分度裝置的參數(shù)化設計，提高了圓柱凸輪分度裝置設計的標準化、集成化、數(shù)字化和自動化的程度，從而為圓柱凸輪分度裝置的性能研究和企業(yè)的系列化產(chǎn)品設計，提供了強有力的保證。同時，也對開發(fā)專用的工程設計軟件，提供了有價值的設計思想和方法。
