基于VB和PRO/E的凸轮机构三维参数化建模和运动仿真分析

　　利用Pro/E的参数化三维实体造型功能，通过VB和Automation Gateway(AGW)对Pro/E进行二次开发，设计者只需在VB开发的人机交互界面中输入基本参数，即可自动完成与基本参数对应的各种凸轮、从动件和装配后凸轮机构的精确三维参数化建模，并完成该凸轮机构的仿真分析和运动分析。

　　引言

　　凸轮机构具有结构简单、紧凑、设计方便和易实现预期运动等特点，因而在各种自动机械中都有着广泛的应用。

　　凸轮可分为盘形凸轮(沟槽式和平板式)、移动凸轮、圆柱或圆锥凸轮(沟槽式和端面式)等几种常见类型，从动件有直动和摆动两种运动形式，从动件的端部结构有尖顶、滚子、平底、球面等。从动件的运动过程一般包括推程、远休止、回程和近休止四个阶段，从动件在推程、回程常见的运动规律有等速运动、等加速等减速运动、摆线运动、简谐运动、五次多项式运动等。从动件的运动规律决定了凸轮的廓线形状，利用三维设计软件设计凸轮时，既要考虑从动件的运动规律，又要考虑各基本参数对凸轮轮廓的影响，这正是凸轮参数化三维建模的意义所在。

　　虽然Pro/E中的program能实现凸轮参数化三维建模，但整个建模过程不能脱离Pro/E软件，给操作带来诸多不便，故本文利用VB开发独立的

　　程序界面，将输入值赋给AGW，再由AGW驱动Pro/E的自变量参数，即可生成新凸轮模型;将凸轮机构中的各参数和机构中零件的对应参数关联起来，自动实现尺寸驱动，生成新凸轮机构的三维模型。这种方法操作简便，效率高。基于VB和Pro/E的凸轮机构三维参数化建模和运动仿真分析的过程如图1所示。

图1 凸轮机构三维参数化建模和运动仿真分析流程

1、凸轮的三维参数化建模

　　不同种类的凸轮需要的基本参数不同，现以偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构为例，说明建模过程。

　　1.1、三维基础模型的建立

　　1.1.1、基本参数的设置

　　启动Pro/E环境，选择【工具/程序】命令，在INPUT和END INPUT语句中间输入图2所示的语句，存盘后，输入各参数初值。基本参数及程序中对应的变量代号如表1所列，其中的初始值任意给定，但要保证推程角、远休角、回程角、近休角之和为360°。

4、结束语

　　本文利用AGW实现了Pro/E和VB的数据传递，相比于使用Pro/E中的program更改参数，可操作性更强，设计者不必熟悉Pro/E软件即可完成凸轮的设计计算、三维实体建模、运动仿真及运动分析，大大地提高了设计的质量和效率。设计出的凸轮三维实体模型，可用于凸轮的设计、分析、数控加工等。本文的设计方法完全适应于其他类型的凸轮及凸轮机构。