教学材料《CAD概述》-第4 章

4.1参数化设计直齿圆柱齿轮

1.设计思路齿轮的应用非常广泛，齿轮的设计是机械设计中最常见的工作之一。本示例采用参数化设计方法进行。参数化设计可以通过变更参数来方便地修改设计意图。参数是参数化设计的核心；关系是捕获特征之间、参数之间或组件之间的设计关系的一种方式。通过关系式体现参数之间的相互制约，改变关系也就改变了模型。将关系和参数配合使用可方便地建立齿轮的参数化模型，通过改变模数、齿数，可生成不同尺寸的同类齿轮。齿廓线可以通过输入渐开线方程得到。2.直齿圆柱齿轮设计1）创建零件模型文件：创建新模型文件，选择零件（Part）任务，输入零件名称。下一页返回4.1参数化设计直齿圆柱齿轮

2）创建基础特征：选择凸起特征（Protrusion），绘制齿顶圆截面，通过拉伸（Extrude）建立基础特征实体（Solid），如图4−1所示。3）切除齿槽：首先用基准曲线特征（Datumcurve），用渐开线方程创建一条齿廓曲线，同时镜像生成另一条曲线，然后以这两条曲线和齿根圆为轮廓创建截面图，通过拉伸（Extrude）来切除（RemoveMaterial）齿槽材料，如图4−2所示。4）阵列生成其他齿槽：根据齿数，沿圆周方向进行阵列（Pattern），生成所有齿槽，从而完成齿轮轮齿部分的建模，如图4−3所示。5）建立辐板部位的其他特征：运用打孔特征（Hole）打出中心轴孔，切除（RemoveMaterial）辐板厚度方向的部分材料，辐板上按圆周方向排布的孔可先打出一个孔后阵列产生其他的孔。过程如图4−4

所示。6）最后添加倒角等特征，完成零件实体模型的建立。上一页返回4.2主控零件法设计鼠标1.设计思路对于鼠标这类外壳由多个壳体类零件构成的完整造型的产品而言，为保证变更后的零件曲面还能形成一个光滑的曲面造型，设计时不应孤立地进行每个零件设计，而是先进行产品的整体造型，再把此造型文件合并到每个相关零件中，取其所需部分，并进行细节设计。造型文件中的设计变更可以传递到相关的零件进行相应变更。这就是所谓的主控零件法，这个造型文件也叫主控零件。适用于主控零件法设计的产品很多，如手机、卡通玩具等。2.鼠标设计1）新建装配文件：创建装配文件，并输入名称。2）设计主控件：设计鼠标的骨架模型，通过创建基准平面、基准点、绘制草图来构建鼠标的基础曲面特征；接着通过创建拉伸曲面进行合并，获取鼠标其他部分的轮廓特征，并添加圆角；进行曲面实体化后，添加一拉伸曲面作为移除材料的参照。如图4−5所示。下一页返回4.2主控零件法设计鼠标3）设计二级控件：由主控件（骨架模型）曲面实体化生成二级控件。通过拉伸偏移等操作生成曲面，并且经过曲面合并得到可以进行实体化移除材料的曲面，如图4−6所示。4）设计下盖：利用主控件曲面实体化除去上半材料，再对余下的部分进行抽壳，在基础的下盖壳体上逐一构建拉伸、筋、打孔及圆角特征，如图4−7所示。5）设计上盖和按键：在二级控件的基础上进行曲面实体化移除材料的操作，分别得到上盖和按键，如图4−8所示。6）设计最后的滚轮零件，如图4−9所示。7）设计流程图如图4−10所示。上一页返回4.3利用骨架模型设计曲柄滑块机构

1.设计思路在设计新机器或分析现有机器时，常把运动机构用机构运动简图表示。机构运动简图是用国家标准规定的简单符号和线条代表运动副和构件，并按一定的比例尺表示机构的运动尺寸绘制的机构简明图形。应用CREO可以建立类似于机构运动简图的骨架模型，即运动骨架模型，使用运动骨架模型可以在创建实际的装配元件前，在骨架模型中对机构进行设计、分析和优化。下一页返回4.3利用骨架模型设计曲柄滑块机构

2.曲柄滑块机构设计设计要求：曲柄滑块机构如图4−11所示，曲柄1铰接在机架4的A点，连杆2的一端在B点与曲柄铰接，一端在C点与滑块3铰接，滑块3与机架4以移动副连接。曲柄1绕A点转动，通过连杆2带动滑块3在机架的轨道上往复移动。曲柄长度初始值为40mm，变化范围：35～65mm；连杆长初始值为150mm，变化范围：130～160mm；曲柄1从与铅垂方向成β角（β=30°）的位置开始，逆时针转动50°；滑块3移动30mm；要求压力角α（连杆与滑块移动方向的夹角）的平均值尽量小。上一页下一页返回4.3利用骨架模型设计曲柄滑块机构

1）创建装配设计，选择设计任务，并输入名称。2）添加基本参数，创建基础骨架模型，并在骨架上添加尺寸关系；在骨架基础上创建各骨架元件，如图4−12所示。3）定义机构，添加伺服电动机，进行运动分析和测量；获取压力角变化量、曲轴位移、滑块位移等参数。4）通过变量和参数进行机构的敏度分析、可行性分析和尺寸优化设计。5）根据优化设计的骨架模型，可以很方便地生成机架和杆件的实体结构。6）对生成的机构零件重新组装，完成曲柄滑块机构实体模型的建立，如图4−13所示。7）最后再次定义机构，进行运动分析，从测量的结果框中观察验证参数满足设计要求。上一页返回4.4利用二维布局进行紧固螺栓连接设计

1.设计思路布局是一个非参数化的2D草绘，可通过输入绘图将现有设计作为其余设计过程的布局。可以通过布局来定义组件的基本要求和约束，可对尺寸建立参数及关系。可建立全局基准实现元件的自动装配和元件的自动替换。通过将组建、子组建和零件声明到布局中向它们传递信息。2.紧固螺栓连接设计1）新建记事本（布局）文件：创建记事本，输入名称JGLSLJ.LAY。2）设计基本二维布局图：通过草绘画出基础的布局图，并添加基准和注解，如图4−14所示。3）设计零件实体：根据布局和注释，分别设计六角头螺栓、被连接件1、垫圈、被连接件2、六角螺母，如图4−15所示。下一页返回4.4利用二维布局进行紧固螺栓连接设计

4）声明零件的布局：根据布局图中基准位置对所有零件（全局基准）进行声明，如图4−16所示。5）自动装配零件的产品：新建装配，依次组装各零件。首先组装六角头螺栓，默认约束类型，之后依次组装被连接件1、被连接件2、垫圈、六角螺母，约束类型均选择“自动”。可以很方便地进行装配，如图4−17所示。6）添加参数和关系式驱动尺寸，修改尺寸后的零件需要重新生成，装配图会自动随之改变。上一页返回4.5曲面设计1.设计思路CREO中曲面的内容非常丰富，除专门的曲面造型模块外，还可以创建一些曲面特征，如拉伸曲面、旋转曲面、等截面扫描、平行混合、旋转混合及一般混合。2.淋浴把手设计1）新建零件模型文件：创建零件实体，输入零件名称。2）创建轮廓的基准曲线特征：通过偏移创建基准平面和基准点，草绘各基准曲线，如图4−18所示。3）创建边界混合曲面：通过基准曲线进行边界混合并设置约束，再经过合并生成轮廓面组，如图4−19所示。下一页返回4.5曲面设计4）镜像生成另一半曲面，并合并生成整体的轮廓面组，如图4−20所示。5）添加拔模偏移特征和倒角特征，如图4−21所示6）加厚面组，并拉伸除料构造孔特征，完成淋浴把手的实体模型，如图4−22所示。上一页返回图4−1基础特征实体返回图4−2切除齿槽返回图4−3齿轮轮齿返回图4−4创建辐板部位特征返回图4−5创建主控零件返回图4−6创建二级控件返回图4−7设计下盖返回图4−8设计上盖和按键返回图4−9设计滚轮零件返回图4−10设计流程图返回图4−11曲柄滑块机构简图返回图4−12基础骨架模型返回图4−13曲柄滑块机构实体模型返回图4−13曲柄滑块机构实体模型（续）返回图4−14设计基本二维布局图返回图4−1