SolidWorks在起重吊具設計中的應用

2013-05-17 by:廣州有限元分析、培訓中心-1CAE.COM 來源:仿真在線

作者: 王雪紅*寧朝陽*王桂良來源: 萬方數(shù)據(jù)
關鍵字: SolidWorks 裝配體設計工程圖吊具
介紹了SofidWorks軟件的特點廈其在起重機吊具中的應用。重點闡述了三維設計過程。并對裝配體建模及工程圖作了較深入的探討。

隨著企業(yè)的不斷發(fā)展和鋼鐵工業(yè)市場需求的變化,對產(chǎn)品技術含量要求越來越高,產(chǎn)品規(guī)格越來越大,結構日趨復雜,產(chǎn)品開發(fā)周期越來越短,同時還要控制設計制造成本,技術設計開發(fā)工作面臨嚴峻挑戰(zhàn)。近幾年,隨著計算機三維CAD/CAM/CAE軟件的應用和普及,使得傳統(tǒng)的二維機械設計逐步向三維設計轉(zhuǎn)化。

世界上有名的一些三維CAD軟件,如PROE、UG、SOLIDWORKS、IDEAS等,在許多企業(yè)已經(jīng)采用,都可以較好地完成零部件的三維造型。在蘭維設計環(huán)境中可以進行產(chǎn)品的模擬裝配,獲得整機或部件的三維實體,建立充分完整的設計數(shù)據(jù)庫。并在此基礎上進行產(chǎn)品質(zhì)量特性分析,零部件間的干涉檢查,實現(xiàn)機構運動仿真,產(chǎn)品結構的有限元分析等。

    1 SolidWorks介紹

SolidWorks是美國SofidWorks公司開發(fā)的一款三維機械設計專業(yè)軟件,它對參數(shù)化技術作了一定的改進,例如,對于參數(shù)化技術中的全尺寸約束這一硬性規(guī)定做出改進,允許不使用全尺寸約束,而是以后添加。同時專門為中國市場需要增加了中國國標(GB)內(nèi)容,已經(jīng)得到了較廣泛的應用。設計系統(tǒng)主要由零件、裝配體和工程圖組成,通常,從繪制草圖開始。然后通過三維操作生成基體特征,通過在模型上添加更多的特征,最終生成零件?？梢造`活的添加特征、更改特征以及將特征重新排序,進一步完善設計。最后可以自動或人工干預下生成所需要的二維工程圖。在SolidWorks中零件、裝配體及工程圖是全相關性,所以當其中一個視圖改變時。其它兩個視圖也自動相應改變,對模型的改動會自動反映在相關工程圖與裝配體上,改變工程圖或裝配體的設置,模型也會跟著改變。

    2吊具三維實體設計的主要過程

    2.1零部件設計

SolidWorks有全面的零件實體建模功能和變量草圖輪廓繪制功能,能夠自動進行動態(tài)過約束檢查;用SolidWorks的拉伸、旋轉(zhuǎn)、倒角、抽殼、倒圓等功能可以更簡便地得到要設計的實體模型;用戶可定義坐標系,可自動計算零部件的物理參數(shù),進行可控制的幾何測量;所有特征都可以用拖動手柄改變,并有動態(tài)的形狀變化預覽功能;可進行變半徑倒圓、指定區(qū)域倒圓、填角和圓角過渡等操作。圖1、圖2所示為采用SolidWorks建模完成的起重吊具中吊鉤、滑輪的三維模型。

SolidWorks在起重吊具設計中的應用solidworks simulation學習資料圖片1

2.2裝配體設計

SolidWorks裝配體建模可分為自底向上和自頂向下兩種方法。自底向上建模方法是先采用SolidWorks生成部件中的一系列零件,再由這些零件通過一些配合關系組合成裝配體。此方法使用配合關系,可相對于其它零部件來精確地定位零部件,還可定義零部件如何相對于其它的零部件移動和旋轉(zhuǎn)。通過繼續(xù)添加配合關系,可以將零部件移到所需的位置,最后得到-個完整的裝配體。此建模方法對各零件建模時必須保證其尺寸完全正確,否則建裝配體時會發(fā)生許多干涉,修改起來較麻煩;另一種就是自頂向下設計方法,是一種從裝配入手的設計方法,允許在裝配體中對零件進行建立和編輯,零件的草圖輪廓,終止關系,建構平面等都可參考裝配體中其它實體。當在零部件之間建立參考關系時,模型將完全相關聯(lián)。對參考零部件所做的改變會使其它零部件相應更新。在進行裝配體自頂向下建模時,其中之一就要合理的建好裝配體的布局草圖,通過零件與裝配體草圖的關聯(lián)自上而下地設計-個裝配體?？梢岳L制-個或多個草圖,用草圖顯示每個裝配體的零部件的位置。此方法應用起來較困難,要求設計者思路非常明確,而且要想得周到。

為進行快速的裝配設計,SolidWorks有一個鼠標引導的自動裝配對準功能(Smart Mates)可以捕捉要定義裝配關系的位置,能觀察在完全動態(tài)的裝配設計中可運動的零部件的運動形式。在調(diào)用大裝配時"輕化"零部件的功能可極大地提高運行速度,通過產(chǎn)品配置管理器,設計者可以建立和修改指定產(chǎn)品配置、幾何形狀、裝配關系、零部件顏色和其它屬性都能在產(chǎn)品配置中控制。本文采用白底向上方法進行裝配體建模,得到的吊具裝配體模型見圖3。

SolidWorks在起重吊具設計中的應用solidworks simulation學習資料圖片2

    2.3工程圖樣繪制

SolidWorks能快捷地生成完整的、符合實際產(chǎn)品需要的工程圖樣;由三維實體自動生成任何不同的視圖、局部視圖、剖視圖和相關視圖;在剖視圖上自動生成剖面線。圖紙的全相關性簡化了設計的過程,實體模型、圖紙和裝配能自動相關地更新。當圖紙中的視圖修改時,三維幾何模型也隨之改變,也可以人為控制相關的更新。能自動消除在視圖中的相關隱藏線,也可以進行人工有選擇地消隱。在應用過程中,通過引用已定義的標注符號、文字說明和圖紙模板,自然形成企業(yè)的標準。有完整的尺寸和符號標注工具,在視圖中可以控制三維模型中已有標注的顯示,在視圖上標注參考尺寸,并可以控制單個尺寸的表示方式,自動生成圖紙中的材料明細表。圖4為滑輪的工程圖。

    3結束語

SolidWorks相對于二維計算機輔助設計軟件來說,有許多優(yōu)點:外形直觀、尺寸精確并智能化;裝配位置關系明確,可以在計算機中就發(fā)現(xiàn)零部件之間的碰撞;重量自動計算,模型改變則重量自動重新計算;可以自動測量出零部件點、線、面之間的距離;利用嵌入式有限元分析模塊可對零部件進行應力、應變分析,便于及時更改設計;三維設計,完整的反映設計者的設計意圖等。但該軟件也有一些缺點:SolidWorks工程圖與AUTOCAD圖的轉(zhuǎn)換有時會出現(xiàn)亂碼,需要較多的修改。技術上要求更高,對硬件的要求也更高,對于一些大型裝配體的設計此問題更顯突出。

要讓三維SolidWorks設計軟件真正很好地為企業(yè)服務。還有許多工作要做,如建立完整的標準件庫,建立企業(yè)內(nèi)部的通用件庫,把材料明細表完全與庫存產(chǎn)品聯(lián)系起來,定制好模板和定制與出圖二維軟件的合理接口等。

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