聯(lián)軸器的特征造型及基于裝配關(guān)系的相關(guān)設(shè)計(jì)

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

魏宗平來源:萬方數(shù)據(jù)

運(yùn)用inventor10軟件對(duì)十字滑塊聯(lián)軸器進(jìn)行了特征造型和基于裝配關(guān)系的零件的相關(guān)設(shè)計(jì),分析了三維模型建立的過程和基于裝配關(guān)系的零件相關(guān)設(shè)計(jì)的技術(shù)要點(diǎn),生成了聯(lián)軸器的工程圖,這樣就大大提高了產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化和系列化設(shè)計(jì)的效率。同時(shí)也對(duì)inventor10軟件在其他產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用有很重要的指導(dǎo)意義。

聯(lián)軸器是機(jī)械傳動(dòng)中常用的部件,它的主要作用是聯(lián)接軸與軸,以傳遞運(yùn)動(dòng)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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造方便,可以補(bǔ)償兩軸間的偏移。利用傳統(tǒng)的二維繪圖軟件來來進(jìn)行設(shè)計(jì)和修改時(shí),費(fèi)時(shí)費(fèi)力,效率又低,而且不便于產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)系列化設(shè)計(jì)和變異設(shè)計(jì),也無法建立起三維模型與工程圖之間的相互關(guān)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(shè)計(jì)軟件,其全新的分段結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫引擎、自適應(yīng)造型技術(shù)和優(yōu)秀的用戶界面得到許多工程技術(shù)人員的青睞。inventor10在以前版本的基礎(chǔ)上增加了功能設(shè)計(jì)、資源中心、構(gòu)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(duì)草圖、零件造型、部件裝配、協(xié)同設(shè)計(jì)、工程圖和樣式等功能進(jìn)行了進(jìn)一步改進(jìn)和完善。本文利用inventor10軟件以十字滑塊聯(lián)軸器為例進(jìn)行了三維特征造型和基于裝配關(guān)系的零件的相關(guān)設(shè)計(jì)的研究。

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    1主動(dòng)軸半聯(lián)軸器的特征造型

零件是特征的集合,設(shè)計(jì)零件的過程就是創(chuàng)建每一個(gè)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(shí)。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(diǎn)。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(guān)系的聯(lián)軸器的相關(guān)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)是一個(gè)邊進(jìn)行邊修改的配湊過程,在此過程中有一系列的設(shè)計(jì)參數(shù)是相互關(guān)聯(lián)的,所以零件是不可能單獨(dú)設(shè)計(jì)出來的,往往是基于裝配關(guān)系進(jìn)行的。在inventor10中這種基于裝配關(guān)系的相關(guān)設(shè)計(jì)思維可以準(zhǔn)確、順暢的表達(dá)出來,即靠的就是"自適應(yīng)技術(shù)",也稱為變量化技術(shù),變量化技術(shù)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(shù),是在參數(shù)化技術(shù)的基礎(chǔ)上改進(jìn)后提出來設(shè)計(jì)方法,它保留參數(shù)化技術(shù)的基于特征設(shè)計(jì),全數(shù)據(jù)相關(guān)和尺寸驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn),在約束方面進(jìn)行了變革,采用超變量化幾何,克服參數(shù)化技術(shù)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(jìn)行設(shè)計(jì)。變量化技術(shù)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(shè)計(jì)的正確性,整個(gè)的造型過程符合設(shè)計(jì)人員的思維的過程。它是把幾何形狀的設(shè)計(jì)放在第一位,尺寸則是根據(jù)裝配關(guān)系自動(dòng)計(jì)算得到的,如此,設(shè)計(jì)人員就可以把大量的時(shí)間和精力放在原理方案的創(chuàng)新設(shè)計(jì)上來,所以,變量化設(shè)計(jì)技術(shù)更適合于概念設(shè)計(jì)等創(chuàng)新設(shè)計(jì)上,它應(yīng)用的領(lǐng)域會(huì)將更加廣闊。在inventor10中,參數(shù)化技術(shù)和變量化技術(shù)這兩種設(shè)計(jì)模式是同是并存的,將會(huì)使得設(shè)計(jì)人員運(yùn)用起來更加自如,而且更加符合設(shè)計(jì)人員的思維過程和規(guī)律。

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2.1 中間圓盤的相關(guān)設(shè)計(jì)

將繪制好的半聯(lián)軸器裝入到部件環(huán)境中,系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)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(biāo)放在聯(lián)軸器與中間圓盤結(jié)合處系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)感應(yīng)到相應(yīng)的輪廓,把有關(guān)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(shí)裝配關(guān)系來創(chuàng)建的零件,這樣系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)建立一個(gè)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(guān)的,當(dāng)半聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)和尺寸發(fā)生改變時(shí),基于裝配上的相關(guān)性,中間圓盤結(jié)構(gòu)和尺寸亦會(huì)發(fā)生相關(guān)的改變,它就是所謂的自適應(yīng)零件。

2.2從動(dòng)軸半聯(lián)軸器的創(chuàng)建

由于主動(dòng)軸半聯(lián)軸器的和從動(dòng)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(fù)制零件工具來復(fù)制主動(dòng)軸半聯(lián)軸器,然后進(jìn)行必要的修改即可。由于復(fù)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(dòng)軸半聯(lián)軸器添加裝配約束。首先,在從動(dòng)軸半聯(lián)軸器上的凹槽側(cè)面與中間圓盤上的凸起的側(cè)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(shè)置為0.53mm;最后,在從動(dòng)軸半聯(lián)軸器的圓柱表,這樣就保證了各個(gè)零件之間的正確的裝配關(guān)系。但由于主動(dòng)軸半聯(lián)軸器上的鍵槽要與從動(dòng)軸半聯(lián)軸器上的鍵槽最好要在同一條直線上,可以對(duì)從動(dòng)軸半聯(lián)軸器已有的鍵槽及孔的草圖進(jìn)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(dòng)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(yīng)不出主動(dòng)軸半聯(lián)軸器上的有關(guān)輪廓結(jié)構(gòu),可以將中間圓盤設(shè)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(dòng)軸半聯(lián)軸器就也成為自適應(yīng)零件,如圖5所示。由于主動(dòng)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(dá)到設(shè)計(jì)的要求,這亦是十分方便的。

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    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(shè)計(jì)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(dòng)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(guān)聯(lián)的,改變?nèi)S模型時(shí),對(duì)應(yīng)的二維工程圖亦會(huì)自動(dòng)更新;而當(dāng)改變二維工程圖某一尺寸時(shí),相對(duì)應(yīng)的三維模型尺寸亦會(huì)跟著變化,況且裝配圖中零件的編號(hào)和明細(xì)表都可自動(dòng)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(shè)計(jì)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(jié)束語

利用軟件inventor10,對(duì)聯(lián)軸器的零件進(jìn)行了特征造型及基于裝配關(guān)系的零件的相關(guān)設(shè)計(jì),正確反映了零件間裝配關(guān)系,使得產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程更加符合設(shè)計(jì)人員思維的過程,同時(shí)由三維模型自動(dòng)生成了二維工程圖,實(shí)現(xiàn)三維實(shí)體與二維工程圖的雙向相關(guān),從而確保三維實(shí)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(shè)計(jì)軟件inventor10進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì),對(duì)提高企業(yè)的設(shè)計(jì)水平、效率和競(jìng)爭(zhēng)力,縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期都具有很重要的指導(dǎo)意義。

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