Inventor 偏心連桿振動裝置的虛擬裝配

2013-05-23 by:廣州有限元分析、培訓中心-1CAE.COM 來源:仿真在線

蘇夢香來源:萬方數(shù)據(jù)

應用三維 Autodesk Inventor 軟件,建立了一種機械偏心連桿振動裝置中所有零件的三維實體造型,并對各零件進行了部件的虛擬動畫裝配及總體的虛擬裝配,給予虛擬裝配中各零件之間的相互干涉和設計中的結構不合理處以及時的糾正,體現(xiàn)了現(xiàn)代化設計的優(yōu)越性。

傳統(tǒng)的 CAD 技術往往重在交互,設計階段可視化程度不高,到原型生產(chǎn)出來后才暴露出問題。其耗時多、效率低,極大地浪費了人力、物力及產(chǎn)品開發(fā)成本,已經(jīng)不能適應日趨激烈的市場競爭要求,因此虛擬產(chǎn)品開發(fā)技術應運而生。虛擬產(chǎn)品開發(fā)技術用計算機模擬整個產(chǎn)品的開發(fā)過程,在計算機中進行產(chǎn)品零件設計、分析、加工、部件裝配等過程,提高了產(chǎn)品質(zhì)量,降低了開發(fā)成本,同時可保證產(chǎn)品開發(fā)一次成型,提高了企業(yè)的市場競爭力,而虛擬設計就是其主要的實現(xiàn)手段。

    1 虛擬設計技術

虛擬技術是近年來隨著市場競爭的全球化和科學技術的迅速發(fā)展而形成的一種新技術。虛擬設計(VD)是以計算機輔助設計為基礎,將產(chǎn)品從概念設計到投入使用的全過程在計算機構造的虛擬開發(fā)環(huán)境中進行數(shù)字化模擬,以完成產(chǎn)品在設計階段要解決的問題,并在虛擬出的產(chǎn)品上進行功能和產(chǎn)品工作性能的仿真,其結果用于修改設計,以得到最佳原理性方案的現(xiàn)代設計技術。

    2 Autodesk Inventor 簡介

Autodesk Inventor 是美國推出的一個基于特征的參數(shù)化實體造型軟件。Autodesk 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(huán)境:零件造型環(huán)境、鈑金造型環(huán)境、部件裝配環(huán)境、焊接設計環(huán)境、工程圖環(huán)境、表達視圖環(huán)境。各子環(huán)境的功能為:在零件環(huán)境中可以進行單一零件設計,創(chuàng)建用于裝配的標準件;在裝配部件環(huán)境中,可以將零件環(huán)境中生成的已有零件調(diào)入部件環(huán)境,并添加各零部件之間的匹配約束,也可以在裝配環(huán)境中創(chuàng)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(qū)動;可以從普通裝配環(huán)境切換到焊接件環(huán)境,也可以選擇焊接件模板直接進入焊接環(huán)境,進行零部件之間不可逆的焊接設計;在工程圖子環(huán)境中,可以創(chuàng)建零件、部件及表達視圖的工程圖;在表達視圖環(huán)境中,可以定義部件的爆炸視圖,進行裝配過程的動態(tài)模擬,為后期動畫制作做準備。

    3 零部件的三維實體造型設計及其裝配

    3.1 零件的三維實體建模方法

(1)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,以完成零件的三維實體建模,進而完成零件模型庫建立。零件的三維實體建模方法為:1) 在新建的零件子環(huán)境中建立草圖,利用拉伸等添加材料的方式生成零件的基體。2)利用倒角等特征,切除零件上的倒角和圓角過渡。3)在基體的端部打孔等結構,同時可用陣列等特征生成所需的結構孔。

    (2)圖1為偏心連桿振動裝置中的偏心內(nèi)套的三維實體造型,其建模過程如下:1)在新建的零件子環(huán)境中建立草圖,利用拉伸添加材料的方式生成偏心內(nèi)套的基體。2)利用倒角特征,切除偏心內(nèi)套上的倒角和圓角過渡。3)在偏心內(nèi)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。

Inventor 偏心連桿振動裝置的虛擬裝配autocad培訓教程圖片1

利用"iPart 工廠"能派生出多個不同規(guī)格的同形零件,可以減少不必要的重復工作。

3.2 部件的虛擬裝配

與傳統(tǒng)的設計方法相比,Autodesk Inventor三維模型生成以后,即可通過其提供的部件裝配子環(huán)境,進行各零部件之間的裝配,用戶可以利用零件之間的關聯(lián)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(shù)就不必在零件造型階段大費周折,提高了效率,縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期。圖2和圖 3 為偏心連桿振動裝置中偏心傳動部件和振動臺部件的裝配。

    3.3 虛擬動畫裝配及干涉檢查

Autodesk Inventor具有動畫功能,可以生成基于裝配自由度的動畫,也可以用其來檢驗裝配的合理性;它所提供的干涉檢查功能,在屏幕上就可協(xié)調(diào)各部件的裝配關系,從而提高了裝配精度;利用Autodesk Inventor的"iPart"功能,可以實現(xiàn)對系列化零件的定義和裝配引用,在Inventor部件環(huán)境中,零部件可以在剩余自由度方向運動。利用基于剩余自由度的運動,可以實現(xiàn)機構運動,并檢測干涉邊界。

在虛擬裝配完成后,可利用Autodesk Inventor提供的"靜態(tài)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(fā)生的處數(shù),每處干涉是在哪些零部件之間產(chǎn)生的,干涉的體積、質(zhì)心位置等。進而幫助設計人員返回對零部件模型進行必要的修改,真正體現(xiàn)了虛擬設計的優(yōu)越性。如圖 4 所示,利用"動畫"命令,生成和觀察部件的分解動畫及裝配過程。

    3.4 總體虛擬裝配

該裝配體完全采用自下而上的設計思想,先分別生成各個零、部件,然后根據(jù)裝配體的特點按先后順序調(diào)入各子部件,進而完成整機的裝配。整個裝配過程猶如在實際生產(chǎn)中進行實物組裝一樣,直觀而形象。利用Inventor 提供的標準件庫,可以調(diào)入相應的標準件。整個裝配過程主要運用配合、對準角度、相切、插入等約束條件消除其自由度,完成的裝配體。圖 5 為偏心連桿振動裝置的虛擬裝配總裝配圖。

4 結論

虛擬設計技術是現(xiàn)代設計的重要方法,為設計人員提供了一種全新的技術手段,本文利用三維設計軟件Autodesk Inventor實現(xiàn)了偏心連桿振動裝置所有零件的三唯造型設計及虛擬裝配,在設計階段完全替代了傳統(tǒng)的樣機生產(chǎn),從而縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期、降低了開發(fā)費用、提高了設計質(zhì)量,完全體現(xiàn)了 Autodesk Inventor 軟件在三維造型設計中的強大功能及現(xiàn)代設計的優(yōu)越性。

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