SolidWorks在起重吊具设计中的应用

2013-05-17 by:广州有限元分析、培训中心-1CAE.COM 来源:仿真在线

作者: 王雪红*宁朝阳*王桂良来源: 万方数据
关键字: SolidWorks 装配体设计工程图吊具
介绍了SofidWorks软件的特点厦其在起重机吊具中的应用。重点阐述了三维设计过程。并对装配体建模及工程图作了较深入的探讨。

随着企业的不断发展和钢铁工业市场需求的变化,对产品技术含量要求越来越高,产品规格越来越大,结构日趋复杂,产品开发周期越来越短,同时还要控制设计制造成本,技术设计开发工作面临严峻挑战。近几年,随着计算机三维CAD/CAM/CAE软件的应用和普及,使得传统的二维机械设计逐步向三维设计转化。

世界上有名的一些三维CAD软件,如PROE、UG、SOLIDWORKS、IDEAS等,在许多企业已经采用,都可以较好地完成零部件的三维造型。在兰维设计环境中可以进行产品的模拟装配,获得整机或部件的三维实体,建立充分完整的设计数据库。并在此基础上进行产品质量特性分析,零部件间的干涉检查,实现机构运动仿真,产品结构的有限元分析等。

    1 SolidWorks介绍

SolidWorks是美国SofidWorks公司开发的一款三维机械设计专业软件,它对参数化技术作了一定的改进,例如,对于参数化技术中的全尺寸约束这一硬性规定做出改进,允许不使用全尺寸约束,而是以后添加。同时专门为中国市场需要增加了中国国标(GB)内容,已经得到了较广泛的应用。设计系统主要由零件、装配体和工程图组成,通常,从绘制草图开始。然后通过三维操作生成基体特征,通过在模型上添加更多的特征,最终生成零件。可以灵活的添加特征、更改特征以及将特征重新排序,进一步完善设计。最后可以自动或人工干预下生成所需要的二维工程图。在SolidWorks中零件、装配体及工程图是全相关性,所以当其中一个视图改变时。其它两个视图也自动相应改变,对模型的改动会自动反映在相关工程图与装配体上,改变工程图或装配体的设置,模型也会跟着改变。

    2吊具三维实体设计的主要过程

    2.1零部件设计

SolidWorks有全面的零件实体建模功能和变量草图轮廓绘制功能,能够自动进行动态过约束检查;用SolidWorks的拉伸、旋转、倒角、抽壳、倒圆等功能可以更简便地得到要设计的实体模型;用户可定义坐标系,可自动计算零部件的物理参数,进行可控制的几何测量;所有特征都可以用拖动手柄改变,并有动态的形状变化预览功能;可进行变半径倒圆、指定区域倒圆、填角和圆角过渡等操作。图1、图2所示为采用SolidWorks建模完成的起重吊具中吊钩、滑轮的三维模型。

SolidWorks在起重吊具设计中的应用solidworks simulation学习资料图片1

2.2装配体设计

SolidWorks装配体建模可分为自底向上和自顶向下两种方法。自底向上建模方法是先采用SolidWorks生成部件中的一系列零件,再由这些零件通过一些配合关系组合成装配体。此方法使用配合关系,可相对于其它零部件来精确地定位零部件,还可定义零部件如何相对于其它的零部件移动和旋转。通过继续添加配合关系,可以将零部件移到所需的位置,最后得到-个完整的装配体。此建模方法对各零件建模时必须保证其尺寸完全正确,否则建装配体时会发生许多干涉,修改起来较麻烦;另一种就是自顶向下设计方法,是一种从装配入手的设计方法,允许在装配体中对零件进行建立和编辑,零件的草图轮廓,终止关系,建构平面等都可参考装配体中其它实体。当在零部件之间建立参考关系时,模型将完全相关联。对参考零部件所做的改变会使其它零部件相应更新。在进行装配体自顶向下建模时,其中之一就要合理的建好装配体的布局草图,通过零件与装配体草图的关联自上而下地设计-个装配体。可以绘制-个或多个草图,用草图显示每个装配体的零部件的位置。此方法应用起来较困难,要求设计者思路非常明确,而且要想得周到。

为进行快速的装配设计,SolidWorks有一个鼠标引导的自动装配对准功能(Smart Mates)可以捕捉要定义装配关系的位置,能观察在完全动态的装配设计中可运动的零部件的运动形式。在调用大装配时"轻化"零部件的功能可极大地提高运行速度,通过产品配置管理器,设计者可以建立和修改指定产品配置、几何形状、装配关系、零部件颜色和其它属性都能在产品配置中控制。本文采用白底向上方法进行装配体建模,得到的吊具装配体模型见图3。

SolidWorks在起重吊具设计中的应用solidworks simulation学习资料图片2

    2.3工程图样绘制

SolidWorks能快捷地生成完整的、符合实际产品需要的工程图样;由三维实体自动生成任何不同的视图、局部视图、剖视图和相关视图;在剖视图上自动生成剖面线。图纸的全相关性简化了设计的过程,实体模型、图纸和装配能自动相关地更新。当图纸中的视图修改时,三维几何模型也随之改变,也可以人为控制相关的更新。能自动消除在视图中的相关隐藏线,也可以进行人工有选择地消隐。在应用过程中,通过引用已定义的标注符号、文字说明和图纸模板,自然形成企业的标准。有完整的尺寸和符号标注工具,在视图中可以控制三维模型中已有标注的显示,在视图上标注参考尺寸,并可以控制单个尺寸的表示方式,自动生成图纸中的材料明细表。图4为滑轮的工程图。

    3结束语

SolidWorks相对于二维计算机辅助设计软件来说,有许多优点:外形直观、尺寸精确并智能化;装配位置关系明确,可以在计算机中就发现零部件之间的碰撞;重量自动计算,模型改变则重量自动重新计算;可以自动测量出零部件点、线、面之间的距离;利用嵌入式有限元分析模块可对零部件进行应力、应变分析,便于及时更改设计;三维设计,完整的反映设计者的设计意图等。但该软件也有一些缺点:SolidWorks工程图与AUTOCAD图的转换有时会出现乱码,需要较多的修改。技术上要求更高,对硬件的要求也更高,对于一些大型装配体的设计此问题更显突出。

要让三维SolidWorks设计软件真正很好地为企业服务。还有许多工作要做,如建立完整的标准件库,建立企业内部的通用件库,把材料明细表完全与库存产品联系起来,定制好模板和定制与出图二维软件的合理接口等。

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