Inventor 偏心连杆振动装置的虚拟装配

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

苏梦香来源:万方数据

应用三维 Autodesk Inventor 软件,建立了一种机械偏心连杆振动装置中所有零件的三维实体造型,并对各零件进行了部件的虚拟动画装配及总体的虚拟装配,给予虚拟装配中各零件之间的相互干涉和设计中的结构不合理处以及时的纠正,体现了现代化设计的优越性。

传统的 CAD 技术往往重在交互,设计阶段可视化程度不高,到原型生产出来后才暴露出问题。其耗时多、效率低,极大地浪费了人力、物力及产品开发成本,已经不能适应日趋激烈的市场竞争要求,因此虚拟产品开发技术应运而生。虚拟产品开发技术用计算机模拟整个产品的开发过程,在计算机中进行产品零件设计、分析、加工、部件装配等过程,提高了产品质量,降低了开发成本,同时可保证产品开发一次成型,提高了企业的市场竞争力,而虚拟设计就是其主要的实现手段。

    1 虚拟设计技术

虚拟技术是近年来随着市场竞争的全球化和科学技术的迅速发展而形成的一种新技术。虚拟设计(VD)是以计算机辅助设计为基础,将产品从概念设计到投入使用的全过程在计算机构造的虚拟开发环境中进行数字化模拟,以完成产品在设计阶段要解决的问题,并在虚拟出的产品上进行功能和产品工作性能的仿真,其结果用于修改设计,以得到最佳原理性方案的现代设计技术。

    2 Autodesk Inventor 简介

Autodesk Inventor 是美国推出的一个基于特征的参数化实体造型软件。Autodesk Inventor 软件集成了三维建模、信息管理和支持功能,包括以下几个设计环境:零件造型环境、钣金造型环境、部件装配环境、焊接设计环境、工程图环境、表达视图环境。各子环境的功能为:在零件环境中可以进行单一零件设计,创建用于装配的标准件;在装配部件环境中,可以将零件环境中生成的已有零件调入部件环境,并添加各零部件之间的匹配约束,也可以在装配环境中创建新零件,完成部件的混合式设计,其中添加的约束用于定位零件,控制特征的自适应驱动;可以从普通装配环境切换到焊接件环境,也可以选择焊接件模板直接进入焊接环境,进行零部件之间不可逆的焊接设计;在工程图子环境中,可以创建零件、部件及表达视图的工程图;在表达视图环境中,可以定义部件的爆炸视图,进行装配过程的动态模拟,为后期动画制作做准备。

    3 零部件的三维实体造型设计及其装配

    3.1 零件的三维实体建模方法

(1)利用Inventor 借助于参考几何体(工作平面、工作轴、工作点)来完成特征的建立,通过添加相应的特征以达到设计意图,以完成零件的三维实体建模,进而完成零件模型库建立。零件的三维实体建模方法为:1) 在新建的零件子环境中建立草图,利用拉伸等添加材料的方式生成零件的基体。2)利用倒角等特征,切除零件上的倒角和圆角过渡。3)在基体的端部打孔等结构,同时可用阵列等特征生成所需的结构孔。

    (2)图1为偏心连杆振动装置中的偏心内套的三维实体造型,其建模过程如下:1)在新建的零件子环境中建立草图,利用拉伸添加材料的方式生成偏心内套的基体。2)利用倒角特征,切除偏心内套上的倒角和圆角过渡。3)在偏心内套的底面新建偏心孔及键槽的草图,利用拉伸切削方式生成孔偏心。4)在基体的大端打孔,同时用阵列特征生成其他相应的孔。

Inventor 偏心连杆振动装置的虚拟装配autocad培训教程图片1

利用"iPart 工厂"能派生出多个不同规格的同形零件,可以减少不必要的重复工作。

3.2 部件的虚拟装配

与传统的设计方法相比,Autodesk Inventor三维模型生成以后,即可通过其提供的部件装配子环境,进行各零部件之间的装配,用户可以利用零件之间的关联性,在部件装配过程中引用零件的边界。这样,某些只有在部件装配时才能确定的零件参数就不必在零件造型阶段大费周折,提高了效率,缩短了产品开发周期。图2和图 3 为偏心连杆振动装置中偏心传动部件和振动台部件的装配。

    3.3 虚拟动画装配及干涉检查

Autodesk Inventor具有动画功能,可以生成基于装配自由度的动画,也可以用其来检验装配的合理性;它所提供的干涉检查功能,在屏幕上就可协调各部件的装配关系,从而提高了装配精度;利用Autodesk Inventor的"iPart"功能,可以实现对系列化零件的定义和装配引用,在Inventor部件环境中,零部件可以在剩余自由度方向运动。利用基于剩余自由度的运动,可以实现机构运动,并检测干涉边界。

在虚拟装配完成后,可利用Autodesk Inventor提供的"静态干涉检查"和"机构运动干涉检查"来判断零部件之间有无干涉,在干涉检查报告中,详细地记录了干涉发生的处数,每处干涉是在哪些零部件之间产生的,干涉的体积、质心位置等。进而帮助设计人员返回对零部件模型进行必要的修改,真正体现了虚拟设计的优越性。如图 4 所示,利用"动画"命令,生成和观察部件的分解动画及装配过程。

    3.4 总体虚拟装配

该装配体完全采用自下而上的设计思想,先分别生成各个零、部件,然后根据装配体的特点按先后顺序调入各子部件,进而完成整机的装配。整个装配过程犹如在实际生产中进行实物组装一样,直观而形象。利用Inventor 提供的标准件库,可以调入相应的标准件。整个装配过程主要运用配合、对准角度、相切、插入等约束条件消除其自由度,完成的装配体。图 5 为偏心连杆振动装置的虚拟装配总装配图。

4 结论

虚拟设计技术是现代设计的重要方法,为设计人员提供了一种全新的技术手段,本文利用三维设计软件Autodesk Inventor实现了偏心连杆振动装置所有零件的三唯造型设计及虚拟装配,在设计阶段完全替代了传统的样机生产,从而缩短了产品开发周期、降低了开发费用、提高了设计质量,完全体现了 Autodesk Inventor 软件在三维造型设计中的强大功能及现代设计的优越性。

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