机械偏心连杆振动装置的三维参我化设计

2013-05-22 by:广州有限元分析、培训中心-1CAE.COM 来源:仿真在线

应用三维设计软件Autodesk Inventor 建立了一种机械偏心连杆振动装直中各零件的三维几何模型,并对各零件进行了虚拟装配。在三维虚拟装配中,可以发现各零件之间是否相互干涉和结构是否合理,及时纠正设计中的不足。利用Autodesk Inventor 强大的参数化功能的三维设计,不仅能提高设计效率,而且能缩短设计周期,降低开发成本。

0 引言
三维参数化设计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虚拟设计。虚拟设计(Virtual Design)是现代设计的重要方法,将产品从概念设计到投人使用的全过程在计算机上构造的虚拟环境中虚拟地实现,设计人员可以在虚拟环境中用交互手段对计算机内建立的模型进行修改。把虚拟样机呈现给用户,进行评价和检测,直到用户满意为止。
1 Autodesk Inventor简介

        Inventor是美国Autodesk公司推出的一个基于特征的参数化实体造型软件。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、饭金造型环境、部件装配环境、焊接设计环境、工程图环境、表达视图环境,与此对应的文件类型分别为:零件文件(ipt) ,饭金文件(ipt)、部件文件(iam) ;焊接文件(iam)、工程图文件(idw)和表达视图文件(ipn)。各子环境及相应文件的功能如下:在零件环境中可以进行单一零件设计,创建用于装配的零件库和饭金零件,文件类型为零件或饭金文件;在部件装配环境中,将已有零件调入,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,文件类型为部件文件;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人焊接环境进行零部件之间不可逆的焊接设计,文件类型为焊接部件;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,文件类型为工程图纸文件;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,文件类型为表达视图文件。

    2 零件的三维参数化设计

        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,以完成三维模型的参数化造型设计和零件模型库建立。现仅以偏心连杆振动装置中的偏心内套三维参数化设计为例,介绍其造型设计过程如下:

        (1)首先在新建的零件子环境中建立草图(见图1),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。

        可以利用“iPart工厂”建立零件模型库,减少不必要的重复工作。

机械偏心连杆振动装置的三维参我化设计流固耦合问题相关资料图片1

图1 偏心内套零件的三维参数化设计

3 虚拟装配及干涉检查

        与传统的设计方法相比,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,用户还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。

装配完全采用自下而上的设计思想,先把零件模型库和Inventor的标准件库中的各零件装配成部件(如本装置的偏心连杆部件、振动台部件、机架),再运用配合、对准角度、相切、插人等约束条件消除其自由度,完成整体装配,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,如图2所示。

机械偏心连杆振动装置的三维参我化设计流固耦合问题相关资料图片2

图2 偏心连杆振动装置装配图

        通过“表达视图”功能,设置不同的观察视点来显示组装状况,即动画装配,以形象地再现装配后不可见零件的特征,如图3所示。还可以在设置完零件分解参数后,利用“动画”命令,生成和观察部件的分解动画。

机械偏心连杆振动装置的三维参我化设计流固耦合问题相关资料图片3

图3 振动台表达视图

       在整个虚拟装配完成后,可以利用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。

    4 结语

        利用三维设计软件Inventor实现偏心连杆振动装置三维造型的参数化设计,其优点便于利用原有成果,具有仿真技术的可视化特点,便于改进和修改原有设计,利用和补充各种先进技术,利于资源共享和优势互补,缩短了产品开发周期,进而增强了产品的市场竞争力。

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