Inventor 偏心連桿振動裝置的虛擬裝配

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

蘇夢香來源:萬方數(shù)據(jù)

應(yīng)用三維 Autodesk Inventor 軟件,建立了一種機(jī)械偏心連桿振動裝置中所有零件的三維實體造型,并對各零件進(jìn)行了部件的虛擬動畫裝配及總體的虛擬裝配,給予虛擬裝配中各零件之間的相互干涉和設(shè)計中的結(jié)構(gòu)不合理處以及時的糾正,體現(xiàn)了現(xiàn)代化設(shè)計的優(yōu)越性。

傳統(tǒng)的 CAD 技術(shù)往往重在交互,設(shè)計階段可視化程度不高,到原型生產(chǎn)出來后才暴露出問題。其耗時多、效率低,極大地浪費了人力、物力及產(chǎn)品開發(fā)成本,已經(jīng)不能適應(yīng)日趨激烈的市場競爭要求,因此虛擬產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)應(yīng)運而生。虛擬產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)用計算機(jī)模擬整個產(chǎn)品的開發(fā)過程,在計算機(jī)中進(jìn)行產(chǎn)品零件設(shè)計、分析、加工、部件裝配等過程,提高了產(chǎn)品質(zhì)量,降低了開發(fā)成本,同時可保證產(chǎn)品開發(fā)一次成型,提高了企業(yè)的市場競爭力,而虛擬設(shè)計就是其主要的實現(xiàn)手段。

    1 虛擬設(shè)計技術(shù)

虛擬技術(shù)是近年來隨著市場競爭的全球化和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展而形成的一種新技術(shù)。虛擬設(shè)計(VD)是以計算機(jī)輔助設(shè)計為基礎(chǔ),將產(chǎn)品從概念設(shè)計到投入使用的全過程在計算機(jī)構(gòu)造的虛擬開發(fā)環(huán)境中進(jìn)行數(shù)字化模擬,以完成產(chǎn)品在設(shè)計階段要解決的問題,并在虛擬出的產(chǎn)品上進(jìn)行功能和產(chǎn)品工作性能的仿真,其結(jié)果用于修改設(shè)計,以得到最佳原理性方案的現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)。

    2 Autodesk Inventor 簡介

Autodesk Inventor 是美國推出的一個基于特征的參數(shù)化實體造型軟件。Autodesk Inventor 軟件集成了三維建模、信息管理和支持功能,包括以下幾個設(shè)計環(huán)境:零件造型環(huán)境、鈑金造型環(huán)境、部件裝配環(huán)境、焊接設(shè)計環(huán)境、工程圖環(huán)境、表達(dá)視圖環(huán)境。各子環(huán)境的功能為:在零件環(huán)境中可以進(jìn)行單一零件設(shè)計,創(chuàng)建用于裝配的標(biāo)準(zhǔn)件;在裝配部件環(huán)境中,可以將零件環(huán)境中生成的已有零件調(diào)入部件環(huán)境,并添加各零部件之間的匹配約束,也可以在裝配環(huán)境中創(chuàng)建新零件,完成部件的混合式設(shè)計,其中添加的約束用于定位零件,控制特征的自適應(yīng)驅(qū)動;可以從普通裝配環(huán)境切換到焊接件環(huán)境,也可以選擇焊接件模板直接進(jìn)入焊接環(huán)境,進(jìn)行零部件之間不可逆的焊接設(shè)計;在工程圖子環(huán)境中,可以創(chuàng)建零件、部件及表達(dá)視圖的工程圖;在表達(dá)視圖環(huán)境中,可以定義部件的爆炸視圖,進(jìn)行裝配過程的動態(tài)模擬,為后期動畫制作做準(zhǔn)備。

    3 零部件的三維實體造型設(shè)計及其裝配

    3.1 零件的三維實體建模方法

(1)利用Inventor 借助于參考幾何體(工作平面、工作軸、工作點)來完成特征的建立,通過添加相應(yīng)的特征以達(dá)到設(shè)計意圖,以完成零件的三維實體建模,進(jìn)而完成零件模型庫建立。零件的三維實體建模方法為:1) 在新建的零件子環(huán)境中建立草圖,利用拉伸等添加材料的方式生成零件的基體。2)利用倒角等特征,切除零件上的倒角和圓角過渡。3)在基體的端部打孔等結(jié)構(gòu),同時可用陣列等特征生成所需的結(jié)構(gòu)孔。

    (2)圖1為偏心連桿振動裝置中的偏心內(nèi)套的三維實體造型,其建模過程如下:1)在新建的零件子環(huán)境中建立草圖,利用拉伸添加材料的方式生成偏心內(nèi)套的基體。2)利用倒角特征,切除偏心內(nèi)套上的倒角和圓角過渡。3)在偏心內(nèi)套的底面新建偏心孔及鍵槽的草圖,利用拉伸切削方式生成孔偏心。4)在基體的大端打孔,同時用陣列特征生成其他相應(yīng)的孔。

Inventor 偏心連桿振動裝置的虛擬裝配autocad培訓(xùn)教程圖片1

利用"iPart 工廠"能派生出多個不同規(guī)格的同形零件,可以減少不必要的重復(fù)工作。

3.2 部件的虛擬裝配

與傳統(tǒng)的設(shè)計方法相比,Autodesk Inventor三維模型生成以后,即可通過其提供的部件裝配子環(huán)境,進(jìn)行各零部件之間的裝配,用戶可以利用零件之間的關(guān)聯(lián)性,在部件裝配過程中引用零件的邊界。這樣,某些只有在部件裝配時才能確定的零件參數(shù)就不必在零件造型階段大費周折,提高了效率,縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期。圖2和圖 3 為偏心連桿振動裝置中偏心傳動部件和振動臺部件的裝配。

    3.3 虛擬動畫裝配及干涉檢查

Autodesk Inventor具有動畫功能,可以生成基于裝配自由度的動畫,也可以用其來檢驗裝配的合理性;它所提供的干涉檢查功能,在屏幕上就可協(xié)調(diào)各部件的裝配關(guān)系,從而提高了裝配精度;利用Autodesk Inventor的"iPart"功能,可以實現(xiàn)對系列化零件的定義和裝配引用,在Inventor部件環(huán)境中,零部件可以在剩余自由度方向運動。利用基于剩余自由度的運動,可以實現(xiàn)機(jī)構(gòu)運動,并檢測干涉邊界。

在虛擬裝配完成后,可利用Autodesk Inventor提供的"靜態(tài)干涉檢查"和"機(jī)構(gòu)運動干涉檢查"來判斷零部件之間有無干涉,在干涉檢查報告中,詳細(xì)地記錄了干涉發(fā)生的處數(shù),每處干涉是在哪些零部件之間產(chǎn)生的,干涉的體積、質(zhì)心位置等。進(jìn)而幫助設(shè)計人員返回對零部件模型進(jìn)行必要的修改,真正體現(xiàn)了虛擬設(shè)計的優(yōu)越性。如圖 4 所示,利用"動畫"命令,生成和觀察部件的分解動畫及裝配過程。

    3.4 總體虛擬裝配

該裝配體完全采用自下而上的設(shè)計思想,先分別生成各個零、部件,然后根據(jù)裝配體的特點按先后順序調(diào)入各子部件,進(jìn)而完成整機(jī)的裝配。整個裝配過程猶如在實際生產(chǎn)中進(jìn)行實物組裝一樣,直觀而形象。利用Inventor 提供的標(biāo)準(zhǔn)件庫,可以調(diào)入相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)件。整個裝配過程主要運用配合、對準(zhǔn)角度、相切、插入等約束條件消除其自由度,完成的裝配體。圖 5 為偏心連桿振動裝置的虛擬裝配總裝配圖。

4 結(jié)論

虛擬設(shè)計技術(shù)是現(xiàn)代設(shè)計的重要方法,為設(shè)計人員提供了一種全新的技術(shù)手段,本文利用三維設(shè)計軟件Autodesk Inventor實現(xiàn)了偏心連桿振動裝置所有零件的三唯造型設(shè)計及虛擬裝配,在設(shè)計階段完全替代了傳統(tǒng)的樣機(jī)生產(chǎn),從而縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期、降低了開發(fā)費用、提高了設(shè)計質(zhì)量,完全體現(xiàn)了 Autodesk Inventor 軟件在三維造型設(shè)計中的強(qiáng)大功能及現(xiàn)代設(shè)計的優(yōu)越性。

開放分享：優(yōu)質(zhì)有限元技術(shù)文章,助你自學(xué)成才