機械偏心連桿振動裝置的三維參我化設計

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

應用三維設計軟件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,可以發現各零件之間是否相互干涉和結構是否合理,及時糾正設計中的不足。利用Autodesk Inventor 強大的參數化功能的三維設計,不僅能提高設計效率,而且能縮短設計周期,降低開發成本。

0 引言
  三維參數化設計是近年來隨著市場競爭的全球化和科學技術的迅速發展而形成的一種虛擬設計。虛擬設計(Virtual Design)是現代設計的重要方法,將產品從概念設計到投人使用的全過程在計算機上構造的虛擬環境中虛擬地實現,設計人員可以在虛擬環境中用交互手段對計算機內建立的模型進行修改。把虛擬樣機呈現給用戶,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,包括以下幾個設計環境:零件造型環境、飯金造型環境、部件裝配環境、焊接設計環境、工程圖環境、表達視圖環境,與此對應的文件類型分別為: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)。各子環境及相應文件的功能如下:在零件環境中可以進行單一零件設計,創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;在部件裝配環境中,將已有零件調入,并添加各零部件之間的匹配約束,也可以在裝配環境中創建新零件,完成部件的混合式設計,其中添加的約束用于定位零件,控制特征的自適應驅動,文件類型為部件文件;可以從普通裝配環境切換到焊接件環境,也可以選擇焊接件模板直接進人焊接環境進行零部件之間不可逆的焊接設計,文件類型為焊接部件;在工程圖子環境中,可以創建零件、部件及表達視圖的工程圖,文件類型為工程圖紙文件;在表達視圖環境中,可以定義部件的爆炸視圖,進行裝配過程的動態模擬,文件類型為表達視圖文件。
   
    2 零件的三維參數化設計
   
        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,通過添加相應的特征以達到設計意圖,以完成三維模型的參數化造型設計和零件模型庫建立。現僅以偏心連桿振動裝置中的偏心內套三維參數化設計為例,介紹其造型設計過程如下:
   
        (1)首先在新建的零件子環境中建立草圖(見圖1),利用拉伸添加材料的方式生成偏心內套的基體。
   
        (2)利用倒角特征,切除偏心內套上的倒角和圓角過渡。
   
        (3)在偏心內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的孔。
   
        可以利用“iPart工廠”建立零件模型庫,減少不必要的重復工作。

    圖1 偏心內套零件的三維參數化設計

3 虛擬裝配及干涉檢查
   
        與傳統的設計方法相比,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聯性,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中進行實物組裝一樣,直觀而形象,如圖2所示。
   

    圖2 偏心連桿振動裝置裝配圖

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

    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“靜態干涉檢查”和“機構運動干涉檢查”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生的處數,每處干涉是在哪些零部件之間產生的,干涉的體積、質心位置等。進而對零部件模型進行必要的修改,真正體現了虛擬設計的優越性。
   
    4 結語
   
        利用三維設計軟件Inventor實現偏心連桿振動裝置三維造型的參數化設計,其優點便于利用原有成果,具有仿真技術的可視化特點,便于改進和修改原有設計,利用和補充各種先進技術,利于資源共享和優勢互補,縮短了產品開發周期,進而增強了產品的市場競爭力。

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