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基于 SolidWorks 蜗轮 蜗杆 三维 实体 建模

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第 2 7卷第 4期 2 0 0 6年 4 月 煤 矿 机械 C o a l Mi n e Ma c h i n e Vo l 2 7 No 4 Ap t 2 006 文章 编 号 1 0 0 3 0 7 9 4 2 0 0 6 0 4 0 6 1 9 0 3 基于 S o l i d Wo r k s 的蜗轮蜗杆三维实体建模 韩绿霞 宋怀俊 雒廷亮 张永战 任保增 郑州大学 北校区 化工学院 郑州 4 5 0 0 0 2 摘要 主要论述了参数化特征建模技术和利用三雏设计软件的自顶向下的装配体技术实现 蜗轮的三维造型方法 对类似具有复杂曲面形状的零部件三维设计提供借鉴 在 S o l i d w o r k s 环境下 应用系列零件设计表 以避免对不 同尺寸蜗轮 蜗杆重复进行三维设计 并展 望了参数化特征建模技 术的优势和三维造型技术的应用前景 关键词 参数化 S o l i d Wo r k s 蜗轮 一蜗杆 系列零件设计表 中图号 T P 3 9 文献标 识码 A Th r e e Di me n s i o n De s i g n 0 f W o r m W h e e l 一 7l r0 r m i n S o l i d W 0 r l s HAN L u Xi a S ONG Hu a i J u n LU O T l n g L i an g Z HANG Yo n g Z h a n RE N B a o z e n g Z h e n g z h o u U n i v e r s i t y Z h e n g z h o u 4 5 0 0 0 2 C h i n a Ab s t r a c t Di s c u s s e s a d e ftn e o f c h a r a c t e r a n d p a r a me t e r a n d t h e r e s e a r c h o f w o r l l l wh e e l w o r m t h r e e d i me n s i o n d e s i g n b y u s i n g o f a s s e mb l a g e t e c h n o l o g y w h i c h c o u l d b e u s e d i n s i mi l a r h a r d w a r e I t i n t r o d u c e s a a p p l i c a t i o n o f s e r i e s p a r t s h e e t i n S o l i dWo r k s S o a s n o t t o r e p e d e s i gn Ex p e c t s t h e a d v a n t age o f t h e c h a r a c t e r s h a p i n g b y p a r a me t e r a n d t h e f o r e g r o u n d o f t h e t e c h n o l o gy o f t h r e e d i me n s i o n s h a p i n g Ke y w o r d s p a r a m e t e r S o l i d Wo r k s w o r m w h e e l w o r m s e r i e s p a r t s h e e t 0 前 言 所谓参数化设计是指参数化模型的尺寸不需用 确定的数值表示 改变一个参数值将 自动改变所有 与它相关 的尺寸 通过调整参数来修改和控制几 何 形状 自动实现产品的精确造型 参 数化设 计的三维造型技术对 加速新产品开 发 缩短设计制造周期 提高质量 节约成本 增强市 场竞争能力发挥着重要作用 三维设计技术已经成 为企业进入市场经济大门的一把金钥匙 利用三维 设计技术设计出 所见 即所得 的三维实体模型 可 非常直观地表现产品的实际情况 提高产品的可信 度和竞争力 应用三维设计技术可以实现优化组合 模拟和精确的分析计算使得产品的质量在设计过程 中得到很大保障 三维建模技术的研究是现代机械 设计方法 的前提 图1 蜗轮蜗杆 F i g 1 W o r m wh e e l a n d wo r g n 蜗轮 一蜗杆用于垂直交叉两轴之问的传动如图 l 所示 具有结构紧凑 传动比大 传动平稳 传动无 噪声的特点 在碟式离心机中为提高分离效果通常 采用提高转速以提高分离因数 利用蜗轮蜗杆传动 比大的特点以实现转毂高速旋转 而在碟式离心机 的三维设计中 蜗轮 蜗杆三维设计最为关键 本文 在 S o l i d w o r k s 环境下 进行 了蜗轮 蜗杆三维设计研 究 这对类似具有复杂曲面的零件设计具有实际意 义 1 蜗轮 蜗杆的三维实体建模 蜗轮参数 齿数 6 2 d 2 2 4 8 l n n l 变位系数 0 1 2 5 模数 r r t 4 中心距 口 1 6 0 蜗杆参数 蜗杆头数 1 d 7 1 m l 分度圆 导程角为 3 5 O 1 1 蜗轮的三维实体建模 蜗轮齿廓部分结构复杂 三维设计过程 中曲面 造型部分难度较大 尽管 S o l i d w o r k s 提供扫描 放样 缝合等多种曲面功能 对齿廓部分可以形成一个完 整的 无厚度的曲面 再由曲面形成一个实体从而完 成蜗轮曲面部分的造型 但在三维设计 中完全可以 利用三维设计软件独特 自顶向下从装配体开始设 计 使用一个零件的几何体定义 另一个零件 或生成 组装零件后才具有的加工特征来进行蜗轮的三维设 计 这种与传统不同的设计方法 可以简化设计开发 工作量 缩短设计开发周期 为复杂零部件设计提供 新途径 因此在蜗轮的三维设计过程中利用装配 体设计方法生成复杂表面形状的蜗轮相比复杂曲面 维普资讯 6 2 0 基于 S o l i d Wo r k s 的蜗轮蜗杆三维实体建模 韩绿霞 等 第 2 7卷第 4期 建模而言简便得多 模型从特征开始是三维造型的基本思想 形成 特征和添加特征是三维造型的基本方法 实际建模 过程是生成特征和添加特征的过程 但是特征的添 加并非一定在零件图环境下完成 根据蜗轮结构的 复杂性 对蜗轮 的三维实体建模可 以分 3步完成 首先去除蜗轮表面的齿廓来初步建立蜗轮的三维实 体模型 这可以直接利用拉伸 切除 旋转等特征操 作进行三维建模 并根据蜗轮喉 圆直径绘制如图 2 所示的草图 利用旋转切除功能初步建立蜗轮三维 模型基本体 其次根据蜗轮表面齿廓尺寸 形状在零 件图环境下建立 蜗轮轮齿部分 的三维实体如图 3 最后在装配体环境下对蜗轮的三维模型基本体和蜗 轮表面轮齿模型进行装配 并为轮齿模型和蜗轮模 型基本体添加装配关 系 然后利用插入零部件阵列 一 圆形阵列 将蜗轮齿廓模型作为源零部件 选择蜗 轮轴线作为阵列中心完成蜗轮三维建模见图3 l 苗 口 I 国 嗣 回 嗣 0 o a 口 崔 锄 叫I 矗 髓 m b I 醯 I I i ji I 嘉 l q Z a 口哇 嘶 x 一 一 一 一 一 u 8 口 趣 气 鱼o 孽0I 一 一 一 一 一 一 一 占 赫 护 田2 蜗轮三维模型基本体 Fig 2 Wo r m wh e e l t h r e e d l me ml o n mo l d 田 3 蜗轮轮齿与蜗轮兰罐模型 3 M o l d o f wo r D 1 wh e e l g e a r a n d WO r l D wh e e l 蜗轮模型制作完成后 插入系列零件设计表 在 E x c e l 设计表中为蜗轮 的特征尺寸添加一系列配置 如图4 第 l 实例 第 2 实例等 当蜗轮结构尺寸改变 时 仅需要在特征树内点击相应的配置即可改变蜗 轮模型特征尺寸 同样对机械设计中的常用件和标 准件均可利用系列零件设计表建立企业 自己的图库 以避免重 复劳动 减 轻工程 技术人 员 的设计 工作 量 圈 4系列零件设计襄应 用 F i g 4 Us e o fser i e s p a r t d e s i g n s h e e t 1 2 蜗杆的三维实体建模 蜗杆的三维实体建模可 以利用 S o l i d w o r k s 提供 的扫描操作形成蜗杆螺旋线部分 首先在零件图环 境下选择草图绘制平面 绘制螺旋线部分的基圆 并 打开曲线工具进行螺旋线曲线绘制 然后插入基 准 面与螺旋线垂直 在该基准面上绘制蜗杆齿廓的轴 向剖面并为其与螺旋线添加穿透关系 最后利用扫 描特征选择螺旋线 为扫描路径 轴 向剖面图作为扫 描轮廓进行扫描得到如图5 所示的蜗杆三维实体模 型 圈 5 蜗杆三维安体建模 F i g 5 Th r e e d i me n s i o n WO r l D mo l d 蜗轮蜗杆的三维实体模型建立后 在装配体环 境下为蜗轮 蜗杆添加适当的配合关 系即可得到装 配后的蜗轮蜗杆见 图 1 同时可以利用 S 0 1 i d wo r k s 对装配体进行静态干涉检查和动态碰撞检查 并且 可以动态模拟装 配体上运动零件 的运 动效果 利用 A n i m a t e 插件录制蜗轮 一蜗杆传动 其形象逼真 而 且在设计 阶段就可以直观地验证是否有干涉现象以 便从中发现问题及时修改H 2 S o l i d w o r k s 在工业上的应用前景 S o l i d Wo r k s 是参数化特征造型软件的新 秀 有全 面的零件实体建模功能 变量化的草图绘制 驱动参 数改变特征的大小和位置 并能够自动进行动态过 程约束检查 特征树使得设计者可直观有效地管理 整个设计过程 可 以有效地改变零件 的形状和设计 维普资讯 第 2 7 卷第 4期 2 0 0 6年4月 煤矿机械 C o a l Mi n e Ma c h i n e l Vo 1 2 7 N o 4 A p r 2 006 文章编号 1 0 0 3 o 7 9 4 2 o o 6 o 4 0 6 2 1 0 4 P r o E n g i n e e r 下冲压模具标准件参数化驱动的实现 纪莲清 闻立鸥 1 郑州轻工业学院 机械工程学院 郑州 4 5 0 0 0 2 2 北京财贸职业学院 艺术学院 北京 1 0 0 0 1 0 摘 要 以冲压模具设计 系统的开发为 目的 详细介绍 了在 P r o E下用族表 法实现冲压模具 标准件的参数化驱动方法 并利用P r o E 提供的开发工具 P r o T o o l k i t 在 V is u a l C 6 0上进行编 译 设计 出了冲压模具设计系统 关键词 模具标准件 参数化图库 P r o l E 三雏技术 中图号 T G 7 6 T P 3 9 文献标识码 A S t a n d C r d P a r t P a r a me t e r Ac t u a t i o n Re a l i z a t i o n o f S t a mp i n g M o u l d Un d e r P r o E n g i n e e r J I L i a n q I 寥 WE N L i o d 1 D e p t o f M e c h a n d E l e c t r S c i a n d E n g Z h e n ff z h o u I n s t o f L i g h t I n d Z h e n g z h o u 4 5 0 0 0 2 C h i n a 2 S c h o o l 0 f A r t I n s t i t u t e o f F i n a n c e C o m m e m e M a n a g e m e n t B e ij i n g B e ij i n g 1 0 0 0 1 0 C h i na A b s t r a c t T a k e s t h e s t a m p i n g m o l d d e s i g n s y s t e m d e v e l o p m e n t 阳t h e g o 8 l i n t r o d u c e d t h e r e al i z e d m e tho d o f s t a mp i n g mo l d s t a n d a r d p a r a me t e r a c t u a t i o n w i th t h e f a mi l y t a b l e u n d e r P r o E d e t a i l e d l y u s i n g P r o T ool k i t W S 8 t r a n s l a t e d i n V i s u a l C 6 0 t h e s t a m p i n g m o l d d e s i gn s y s t e m h a d b e e n d e v e l o p e d u s i n g P r o T ool k i t w h i c h p r o v i d e d b y P r o E Ke y w o r d s mo l d s t and a rd p a s p a r a me t e r mo l d b a s e e x t e n s i o n P r o l E three d i m e n s i o n al t e c h n o l o g y 0 前言 冲压模具有生产率高 加工成本低 材料利用率 高 操作简单 便于实现机械化与 自动化等一系列优 点 故开发冲压模具计算机辅助设计软件 提高设计 速度和设计质量 具有 十分重大的现实意义 而在 冲压模具设计中 标准件库的建立和使用提高了设 计效率和质量 也是 C A D系统走 向实用化必不可少 的环节 P r o E n g i n e e r 的客户化开发工具包 P r o T oo1 k i t 提供了大量 C语言库函数 可以让外部应用开发 程序安全有效 地访问 P r o E n g i n e e r 的数据库和应用 河南省科技攻关项目 042 4 2 6 0 0 3 程序模块 直接对 P r o E数据库进行各种数据存取 使客户能够在 P r o E n g l n e e r 系统 中添加所需的功能 从而满足用户的特殊要求 本文正是利用它的这一 开发工具包开发出了参数化驱动的冲压模具标准件 库 1 对库中标准零件设计参数的定义 将国家冷冲模标准手册中一系列的标准件的数 据 保存在已经设定的零件库文件夹 p a r t l i b里面 分别以零件的国标号进行识别 在用 P r o E的族表 建立这些零件时 零件的尺寸是由设计者根据设计 时作图需要的尺寸和系统默认尺寸组成的 大部 分 都不满足参数驱动尺寸的要求 为了满足驱动参数 意图 实体模型 工程 图纸和装配的全相关性可评价 不同的设计方案 同时利用 S o l i d w o r k s 可以实现产品 的虚拟装配 进行产品的结构验证 运动分析 为提 高设计的准确性 减少设计错误提供 了强有力的途 径 S o l i d w o r k s 与加工编程软件 C A M w o r k s 有限元分 析软件 C o s Mo s Wo r k s 流体力学分析软件 F l o Wo r k s 软件直接结合 使 S o l i d W o r k s 功能更加强大 再借助 o l i d Wo r k s 本身丰富的数据接 口在机械设计和制造 方面进行产品的虚拟样机测试 仿 真分析和快速制 造 可大幅度缩短产品研发周期 降低开发成本 参考文献 1 R i c h a r d W R d v c e d P r o g r a m m i n g i n t h e U N I X E n v i r o n m e n t M A d d is o r r We s l e y Pu b l i s h i n g C o mp a n y 1 9 9 2 2 付永忠 中文S d i d Wo r k s 2 0 0 3 1 C A M W o r k s 实用技术精华 M 北京 科学出版社 2 0 0 3 3 王锦鹏 C A D技术在机械企业中的应用与研究 J 煤矿机械 2 0 o 5 6 6 8 7 0 4 郡向儒 韩锐 阮静 基于 S o l i d W o r k s 的运动仿真研究 J 机械设 计 2 O 0 4 2 1 5 5 0 5 2 5 韩绿霞 宋怀俊 张彩云 等 C A D技术在机械设计中的应用 J 机电一体化 2 0 0 5 4 2 6 2 8 作者简介 韩绿霞 1 9 6 4 女 河南宜 阳人 工学礤 士 郑州 大 学讲师 主要研究方向 C A D C A M技术的应用 过程流体机械 T e l 0 3 7 l一6 7 7 6 3 8 7 2 E ma i l h a n hx ia e d u c n 收稿 日期 2 0 0 5 1 2 2 4 维普资讯

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