聯(lián)軸器的特征造型及基于裝配關系的相關設計

2013-05-23 by:廣州有限元分析、培訓中心-1CAE.COM 來源:仿真在線

魏宗平來源:萬方數(shù)據(jù)

運用inventor10軟件對十字滑塊聯(lián)軸器進行了特征造型和基于裝配關系的零件的相關設計,分析了三維模型建立的過程和基于裝配關系的零件相關設計的技術要點,生成了聯(lián)軸器的工程圖,這樣就大大提高了產(chǎn)品標準化和系列化設計的效率。同時也對inventor10軟件在其他產(chǎn)品設計中的應用有很重要的指導意義。

聯(lián)軸器是機械傳動中常用的部件,它的主要作用是聯(lián)接軸與軸,以傳遞運動和轉(zhuǎn)矩。十字滑塊聯(lián)軸器屬于一種可移式剛性聯(lián)軸器,這種聯(lián)軸器結構簡單,制造方便,可以補償兩軸間的偏移。利用傳統(tǒng)的二維繪圖軟件來來進行設計和修改時,費時費力,效率又低,而且不便于產(chǎn)品實現(xiàn)系列化設計和變異設計,也無法建立起三維模型與工程圖之間的相互關聯(lián)。Autodesk Inventor Professional 10是美國的Autodesk公司最新推出基于特征的智能三維設計軟件,其全新的分段結構數(shù)據(jù)庫引擎、自適應造型技術和優(yōu)秀的用戶界面得到許多工程技術人員的青睞。inventor10在以前版本的基礎上增加了功能設計、資源中心、構造環(huán)境、數(shù)據(jù)共享和以部件為中心的BOM表等新特性,另外對草圖、零件造型、部件裝配、協(xié)同設計、工程圖和樣式等功能進行了進一步改進和完善。本文利用inventor10軟件以十字滑塊聯(lián)軸器為例進行了三維特征造型和基于裝配關系的零件的相關設計的研究。

聯(lián)軸器的特征造型及基于裝配關系的相關設計autocad技術圖片1

    1主動軸半聯(lián)軸器的特征造型

零件是特征的集合,設計零件的過程就是創(chuàng)建每一個特征的過程。在inventor10中,主要包括草圖特征、放置特征、定位特征、草圖特征是從草圖幾何圖元來創(chuàng)建特征如拉伸、旋轉(zhuǎn)和打孔等特征。有一些特征在指定參數(shù)后,選擇零件中的某些位置后就可創(chuàng)建出來.這種不依賴草圖的幾何特征稱為放置特征。如圓角、倒角、抽殼、拔模斜度、陣列、鏡像和螺紋特征等定位特征一般用于在幾何圖元不足以創(chuàng)建特征時。為特征的創(chuàng)建提供必要的幫助,本身不能用來創(chuàng)建特征,包括工作軸、工作面和工作點。半聯(lián)軸器的創(chuàng)建,首先,在二維草圖環(huán)境中利用草圖工具繪制半聯(lián)軸器的草圖,如圖1所示。其次,在零件特征環(huán)境中利用旋轉(zhuǎn)和倒圓角等工具創(chuàng)建如圖2的半聯(lián)軸器,其上的孔、鍵槽和凹槽的創(chuàng)建可以采用類似的方法和步驟,利用零件特征環(huán)境中拉伸工具等可以創(chuàng)建,最終模型如圖3所示。

    2基于裝配關系的聯(lián)軸器的相關設計

設計是一個邊進行邊修改的配湊過程,在此過程中有一系列的設計參數(shù)是相互關聯(lián)的,所以零件是不可能單獨設計出來的,往往是基于裝配關系進行的。在inventor10中這種基于裝配關系的相關設計思維可以準確、順暢的表達出來,即靠的就是"自適應技術",也稱為變量化技術,變量化技術是指通過求解約束方程組來確定幾何圖形的尺寸和形狀的技術,是在參數(shù)化技術的基礎上改進后提出來設計方法,它保留參數(shù)化技術的基于特征設計,全數(shù)據(jù)相關和尺寸驅(qū)動的優(yōu)點,在約束方面進行了變革,采用超變量化幾何,克服參數(shù)化技術中要求全尺寸約束及尺寸控制形狀的不足,將形狀和尺寸分開來進行設計。變量化技術可以在尺寸不全的條件下,只要給出必要的條件,亦可以保證設計的正確性,整個的造型過程符合設計人員的思維的過程。它是把幾何形狀的設計放在第一位,尺寸則是根據(jù)裝配關系自動計算得到的,如此,設計人員就可以把大量的時間和精力放在原理方案的創(chuàng)新設計上來,所以,變量化設計技術更適合于概念設計等創(chuàng)新設計上,它應用的領域會將更加廣闊。在inventor10中,參數(shù)化技術和變量化技術這兩種設計模式是同是并存的,將會使得設計人員運用起來更加自如,而且更加符合設計人員的思維過程和規(guī)律。

聯(lián)軸器的特征造型及基于裝配關系的相關設計autocad技術圖片2

2.1 中間圓盤的相關設計

將繪制好的半聯(lián)軸器裝入到部件環(huán)境中,系統(tǒng)會自動把它作為固定件。在部件環(huán)境中在位創(chuàng)建零件,單擊部件面板上的創(chuàng)建零部件工具,選擇半聯(lián)軸器的凹槽端面作為草圖平面,回到草圖環(huán)境中利用二維草圖面板上的投影幾何圖元工具,將光標放在聯(lián)軸器與中間圓盤結合處系統(tǒng)會自動感應到相應的輪廓,把有關輪廓投影到草圖平面上來,然后回到特征環(huán)境中通過拉伸等工具建立中間圓盤的模型,如圖4所示,這也就是基于實裝配關系來創(chuàng)建的零件,這樣系統(tǒng)就會自動建立一個表面平齊的裝配約束,中間圓盤就與半聯(lián)軸器在形狀和尺寸是相關的,當半聯(lián)軸器的結構和尺寸發(fā)生改變時,基于裝配上的相關性,中間圓盤結構和尺寸亦會發(fā)生相關的改變,它就是所謂的自適應零件。

2.2從動軸半聯(lián)軸器的創(chuàng)建

由于主動軸半聯(lián)軸器的和從動軸的半聯(lián)軸器的形狀大致相同,因此,可以利用部件環(huán)境中的復制零件工具來復制主動軸半聯(lián)軸器,然后進行必要的修改即可。由于復制的零件是固定的,可以解除其固定性,利用添加約束工具來為中間圓盤和從動軸半聯(lián)軸器添加裝配約束。首先,在從動軸半聯(lián)軸器上的凹槽側面與中間圓盤上的凸起的側平面之間添加配合約束;其次,使半聯(lián)軸器的端面與中間圓盤的端面間亦添加配合約束,且它們之間的偏移量設置為0.53mm;最后,在從動軸半聯(lián)軸器的圓柱表,這樣就保證了各個零件之間的正確的裝配關系。但由于主動軸半聯(lián)軸器上的鍵槽要與從動軸半聯(lián)軸器上的鍵槽最好要在同一條直線上,可以對從動軸半聯(lián)軸器已有的鍵槽及孔的草圖進行必要的編輯修改,刪除原有的鍵槽草圖,利用二維草圖面板上投影幾何圖元工具可以將主動軸半聯(lián)軸器上鍵槽形狀投影到草圖平面上來,由于兩者間夾有中間圓盤零件,為防止系統(tǒng)感應不出主動軸半聯(lián)軸器上的有關輪廓結構,可以將中間圓盤設置為不可見或者不啟用,修改完草圖后更新模型即可。如此,從動軸半聯(lián)軸器就也成為自適應零件,如圖5所示。由于主動軸半聯(lián)軸器與中間圓盤之間要有間隙,可以通過調(diào)整配合約束的偏移量的數(shù)值達到設計的要求,這亦是十分方便的。

聯(lián)軸器的特征造型及基于裝配關系的相關設計autocad技術圖片3

    3聯(lián)軸器工程圖的創(chuàng)建

在完成了聯(lián)軸器三維模型設計之后,接著就可以生成零部件的二維工程圖。在inventor10中,一方面可以自動生成二維視圖,用戶可以方便的選擇視圖的格式,也可從任何方向生成零部件的二維視圖;另一方面,三維與二維之間是雙向關聯(lián)的,改變?nèi)S模型時,對應的二維工程圖亦會自動更新;而當改變二維工程圖某一尺寸時,相對應的三維模型尺寸亦會跟著變化,況且裝配圖中零件的編號和明細表都可自動生成,這樣就大大減輕了繪圖的工作量,從而縮短產(chǎn)品的設計的周期。生成的十字滑塊聯(lián)軸器的工程圖,如圖6所示。

    4結束語

利用軟件inventor10,對聯(lián)軸器的零件進行了特征造型及基于裝配關系的零件的相關設計,正確反映了零件間裝配關系,使得產(chǎn)品的設計過程更加符合設計人員思維的過程,同時由三維模型自動生成了二維工程圖,實現(xiàn)三維實體與二維工程圖的雙向相關,從而確保三維實體和二維工程圖的數(shù)據(jù)的統(tǒng)一。因此,企業(yè)利用三維設計軟件inventor10進行產(chǎn)品設計,對提高企業(yè)的設計水平、效率和競爭力,縮短產(chǎn)品的設計周期都具有很重要的指導意義。

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