联轴器的特征造型及基于装配关系的相关设计

2013-05-23 by:广州有限元分析、培训中心-1CAE.COM 来源:仿真在线

魏宗平来源:万方数据

运用inventor10软件对十字滑块联轴器进行了特征造型和基于装配关系的零件的相关设计,分析了三维模型建立的过程和基于装配关系的零件相关设计的技术要点,生成了联轴器的工程图,这样就大大提高了产品标准化和系列化设计的效率。同时也对inventor10软件在其他产品设计中的应用有很重要的指导意义。

联轴器是机械传动中常用的部件,它的主要作用是联接轴与轴,以传递运动和转矩。十字滑块联轴器属于一种可移式刚性联轴器,这种联轴器结构简单,制造方便,可以补偿两轴间的偏移。利用传统的二维绘图软件来来进行设计和修改时,费时费力,效率又低,而且不便于产品实现系列化设计和变异设计,也无法建立起三维模型与工程图之间的相互关联。Autodesk Inventor Professional 10是美国的Autodesk公司最新推出基于特征的智能三维设计软件,其全新的分段结构数据库引擎、自适应造型技术和优秀的用户界面得到许多工程技术人员的青睐。inventor10在以前版本的基础上增加了功能设计、资源中心、构造环境、数据共享和以部件为中心的BOM表等新特性,另外对草图、零件造型、部件装配、协同设计、工程图和样式等功能进行了进一步改进和完善。本文利用inventor10软件以十字滑块联轴器为例进行了三维特征造型和基于装配关系的零件的相关设计的研究。

联轴器的特征造型及基于装配关系的相关设计autocad技术图片1

    1主动轴半联轴器的特征造型

零件是特征的集合,设计零件的过程就是创建每一个特征的过程。在inventor10中,主要包括草图特征、放置特征、定位特征、草图特征是从草图几何图元来创建特征如拉伸、旋转和打孔等特征。有一些特征在指定参数后,选择零件中的某些位置后就可创建出来.这种不依赖草图的几何特征称为放置特征。如圆角、倒角、抽壳、拔模斜度、阵列、镜像和螺纹特征等定位特征一般用于在几何图元不足以创建特征时。为特征的创建提供必要的帮助,本身不能用来创建特征,包括工作轴、工作面和工作点。半联轴器的创建,首先,在二维草图环境中利用草图工具绘制半联轴器的草图,如图1所示。其次,在零件特征环境中利用旋转和倒圆角等工具创建如图2的半联轴器,其上的孔、键槽和凹槽的创建可以采用类似的方法和步骤,利用零件特征环境中拉伸工具等可以创建,最终模型如图3所示。

    2基于装配关系的联轴器的相关设计

设计是一个边进行边修改的配凑过程,在此过程中有一系列的设计参数是相互关联的,所以零件是不可能单独设计出来的,往往是基于装配关系进行的。在inventor10中这种基于装配关系的相关设计思维可以准确、顺畅的表达出来,即靠的就是"自适应技术",也称为变量化技术,变量化技术是指通过求解约束方程组来确定几何图形的尺寸和形状的技术,是在参数化技术的基础上改进后提出来设计方法,它保留参数化技术的基于特征设计,全数据相关和尺寸驱动的优点,在约束方面进行了变革,采用超变量化几何,克服参数化技术中要求全尺寸约束及尺寸控制形状的不足,将形状和尺寸分开来进行设计。变量化技术可以在尺寸不全的条件下,只要给出必要的条件,亦可以保证设计的正确性,整个的造型过程符合设计人员的思维的过程。它是把几何形状的设计放在第一位,尺寸则是根据装配关系自动计算得到的,如此,设计人员就可以把大量的时间和精力放在原理方案的创新设计上来,所以,变量化设计技术更适合于概念设计等创新设计上,它应用的领域会将更加广阔。在inventor10中,参数化技术和变量化技术这两种设计模式是同是并存的,将会使得设计人员运用起来更加自如,而且更加符合设计人员的思维过程和规律。

联轴器的特征造型及基于装配关系的相关设计autocad技术图片2

2.1 中间圆盘的相关设计

将绘制好的半联轴器装入到部件环境中,系统会自动把它作为固定件。在部件环境中在位创建零件,单击部件面板上的创建零部件工具,选择半联轴器的凹槽端面作为草图平面,回到草图环境中利用二维草图面板上的投影几何图元工具,将光标放在联轴器与中间圆盘结合处系统会自动感应到相应的轮廓,把有关轮廓投影到草图平面上来,然后回到特征环境中通过拉伸等工具建立中间圆盘的模型,如图4所示,这也就是基于实装配关系来创建的零件,这样系统就会自动建立一个表面平齐的装配约束,中间圆盘就与半联轴器在形状和尺寸是相关的,当半联轴器的结构和尺寸发生改变时,基于装配上的相关性,中间圆盘结构和尺寸亦会发生相关的改变,它就是所谓的自适应零件。

2.2从动轴半联轴器的创建

由于主动轴半联轴器的和从动轴的半联轴器的形状大致相同,因此,可以利用部件环境中的复制零件工具来复制主动轴半联轴器,然后进行必要的修改即可。由于复制的零件是固定的,可以解除其固定性,利用添加约束工具来为中间圆盘和从动轴半联轴器添加装配约束。首先,在从动轴半联轴器上的凹槽侧面与中间圆盘上的凸起的侧平面之间添加配合约束;其次,使半联轴器的端面与中间圆盘的端面间亦添加配合约束,且它们之间的偏移量设置为0.53mm;最后,在从动轴半联轴器的圆柱表,这样就保证了各个零件之间的正确的装配关系。但由于主动轴半联轴器上的键槽要与从动轴半联轴器上的键槽最好要在同一条直线上,可以对从动轴半联轴器已有的键槽及孔的草图进行必要的编辑修改,删除原有的键槽草图,利用二维草图面板上投影几何图元工具可以将主动轴半联轴器上键槽形状投影到草图平面上来,由于两者间夹有中间圆盘零件,为防止系统感应不出主动轴半联轴器上的有关轮廓结构,可以将中间圆盘设置为不可见或者不启用,修改完草图后更新模型即可。如此,从动轴半联轴器就也成为自适应零件,如图5所示。由于主动轴半联轴器与中间圆盘之间要有间隙,可以通过调整配合约束的偏移量的数值达到设计的要求,这亦是十分方便的。

联轴器的特征造型及基于装配关系的相关设计autocad技术图片3

    3联轴器工程图的创建

在完成了联轴器三维模型设计之后,接着就可以生成零部件的二维工程图。在inventor10中,一方面可以自动生成二维视图,用户可以方便的选择视图的格式,也可从任何方向生成零部件的二维视图;另一方面,三维与二维之间是双向关联的,改变三维模型时,对应的二维工程图亦会自动更新;而当改变二维工程图某一尺寸时,相对应的三维模型尺寸亦会跟着变化,况且装配图中零件的编号和明细表都可自动生成,这样就大大减轻了绘图的工作量,从而缩短产品的设计的周期。生成的十字滑块联轴器的工程图,如图6所示。

    4结束语

利用软件inventor10,对联轴器的零件进行了特征造型及基于装配关系的零件的相关设计,正确反映了零件间装配关系,使得产品的设计过程更加符合设计人员思维的过程,同时由三维模型自动生成了二维工程图,实现三维实体与二维工程图的双向相关,从而确保三维实体和二维工程图的数据的统一。因此,企业利用三维设计软件inventor10进行产品设计,对提高企业的设计水平、效率和竞争力,缩短产品的设计周期都具有很重要的指导意义。

开放分享：优质有限元技术文章,助你自学成才