機械偏心連桿振動裝置的三維參我化設(shè)計

2013-05-22 by:廣州有限元分析、培訓(xùn)中心-1CAE.COM 來源:仿真在線

應(yīng)用三維設(shè)計軟件Autodesk Inventor 建立了一種機械偏心連桿振動裝直中各零件的三維幾何模型,并對各零件進行了虛擬裝配。在三維虛擬裝配中,可以發(fā)現(xiàn)各零件之間是否相互干涉和結(jié)構(gòu)是否合理,及時糾正設(shè)計中的不足。利用Autodesk Inventor 強大的參數(shù)化功能的三維設(shè)計,不僅能提高設(shè)計效率,而且能縮短設(shè)計周期,降低開發(fā)成本。

0 引言
三維參數(shù)化設(shè)計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)展而形成的一種虛擬設(shè)計。虛擬設(shè)計(Virtual Design)是現(xiàn)代設(shè)計的重要方法,將產(chǎn)品從概念設(shè)計到投人使用的全過程在計算機上構(gòu)造的虛擬環(huán)境中虛擬地實現(xiàn),設(shè)計人員可以在虛擬環(huán)境中用交互手段對計算機內(nèi)建立的模型進行修改。把虛擬樣機呈現(xiàn)給用戶,進行評價和檢測,直到用戶滿意為止。
1 Autodesk Inventor簡介

        Inventor是美國Autodesk公司推出的一個基于特征的參數(shù)化實體造型軟件。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、飯金造型環(huán)境、部件裝配環(huán)境、焊接設(shè)計環(huán)境、工程圖環(huán)境、表達視圖環(huán)境,與此對應(yīng)的文件類型分別為:零件文件(ipt) ,飯金文件(ipt)、部件文件(iam) ;焊接文件(iam)、工程圖文件(idw)和表達視圖文件(ipn)。各子環(huán)境及相應(yīng)文件的功能如下:在零件環(huán)境中可以進行單一零件設(shè)計,創(chuàng)建用于裝配的零件庫和飯金零件,文件類型為零件或飯金文件;在部件裝配環(huán)境中,將已有零件調(diào)入,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,文件類型為部件文件;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人焊接環(huán)境進行零部件之間不可逆的焊接設(shè)計,文件類型為焊接部件;在工程圖子環(huán)境中,可以創(chuàng)建零件、部件及表達視圖的工程圖,文件類型為工程圖紙文件;在表達視圖環(huán)境中,可以定義部件的爆炸視圖,進行裝配過程的動態(tài)模擬,文件類型為表達視圖文件。

    2 零件的三維參數(shù)化設(shè)計

        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)的特征以達到設(shè)計意圖,以完成三維模型的參數(shù)化造型設(shè)計和零件模型庫建立。現(xiàn)僅以偏心連桿振動裝置中的偏心內(nèi)套三維參數(shù)化設(shè)計為例,介紹其造型設(shè)計過程如下:

        (1)首先在新建的零件子環(huán)境中建立草圖(見圖1),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。

        可以利用“iPart工廠”建立零件模型庫,減少不必要的重復(fù)工作。

機械偏心連桿振動裝置的三維參我化設(shè)計流固耦合問題相關(guān)資料圖片1

圖1 偏心內(nèi)套零件的三維參數(shù)化設(shè)計

3 虛擬裝配及干涉檢查

        與傳統(tǒng)的設(shè)計方法相比,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,進行各零部件之間的裝配,用戶還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。

裝配完全采用自下而上的設(shè)計思想,先把零件模型庫和Inventor的標準件庫中的各零件裝配成部件(如本裝置的偏心連桿部件、振動臺部件、機架),再運用配合、對準角度、相切、插人等約束條件消除其自由度,完成整體裝配,整個裝配過程猶如在實際生產(chǎn)中進行實物組裝一樣,直觀而形象,如圖2所示。

機械偏心連桿振動裝置的三維參我化設(shè)計流固耦合問題相關(guān)資料圖片2

圖2 偏心連桿振動裝置裝配圖

        通過“表達視圖”功能,設(shè)置不同的觀察視點來顯示組裝狀況,即動畫裝配,以形象地再現(xiàn)裝配后不可見零件的特征,如圖3所示。還可以在設(shè)置完零件分解參數(shù)后,利用“動畫”命令,生成和觀察部件的分解動畫。

機械偏心連桿振動裝置的三維參我化設(shè)計流固耦合問題相關(guān)資料圖片3

圖3 振動臺表達視圖

       在整個虛擬裝配完成后,可以利用Inventor提供的“靜態(tài)干涉檢查”和“機構(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。進而對零部件模型進行必要的修改,真正體現(xiàn)了虛擬設(shè)計的優(yōu)越性。

    4 結(jié)語

        利用三維設(shè)計軟件Inventor實現(xiàn)偏心連桿振動裝置三維造型的參數(shù)化設(shè)計,其優(yōu)點便于利用原有成果,具有仿真技術(shù)的可視化特點,便于改進和修改原有設(shè)計,利用和補充各種先進技術(shù),利于資源共享和優(yōu)勢互補,縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期,進而增強了產(chǎn)品的市場競爭力。

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