Автоматизированное проектирование трехступенчатого червячного редуктора в среде интегрированной машиностроительной САПР
Процесс твердотельного моделирования отдельных деталей и узлов (вала, втулки, корпуса), создание модели всего трехступенчатого червячного редуктора (сборка). Создание трехмерной модели сборки редуктора. Проверка правильности сборки в среде SolidWorks.
| Рубрика | Программирование, компьютеры и кибернетика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 13.01.2014 |
| Размер файла | 6,5 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
РЕФЕРАТ
Объектом курсовой работы является процесс автоматизированного проектирования трехступенчатого червячного редуктора в среде интегрированной машиностроительной САПР.
В курсовой работе было выполнено твердотельное моделирование отдельных деталей, а затем создана модель всего трехступенчатого червячного редуктора (сборка).
Используя твердотельную модель редуктора, средствами САПР проверено качество самого твердотельного моделирования. На заключительном этапе работы в автоматизированном режиме выполнены инженерные расчёты, а также произведено физическое моделирование движения сборки.
ТВЁРДОТЕЛЬНАЯ МОДЕЛЬ, РЕДУКТОР, ПРОВЕРКА ИНТЕРФЕРЕНЦИИ, моделирование ДВИЖЕНИЯ, ИНЖЕНЕРНЫЙ АНАЛИЗ.
Содержание
1. МОДЕЛИРОВАНИЕ ДЕТАЛЕЙ РЕДУКТОР
1.1 Создание твердотельных моделей
1.2 Твердотельное моделирование вала
1.3 Твердотельное моделирование червячной передачи
1.4 Твердотельное моделирование втулки
1.5 Твердотельное моделирование корпуса
2. СОЗДАНИЕ СБОРКИ РЕДУКТОРА
2.1 Создание трехмерной модели сборки редуктора
3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ДВИЖЕНИЯ СБОРКИ
3.1 Проверка правильности сборки в среде SolidWorks
ВЫВОДЫ
ВВЕДЕНИЕ
трехмерный моделирование редуктор
Процесс проектирования машин в значительной степени определяет конкурентоспособность изделий, так как именно при проектировании закладываются новые технические решения, имеется возможность существенного снижения сроков и стоимости проектирования. Использование интегрированных машиностроительных САПР как основного средства и полноценной среды проектирования позволяет обеспечить конкурентоспособность изделий, поэтому во всём мире автоматизированное проектирование показало свою эффективность.
Целью курсовой работы является автоматизированное проектирование в среде интегрированной САПР трехступенчатого червячного редуктора и его инженерный анализ, а также физическое моделирование сборки.
В основе курсовой работы лежит твердотельное моделирование проектируемого изделия, а также использование набора встроенных модулей для решения специфических задач конструирования и инженерных расчётов.
Стеклянные трубы подразделяются на тонкостенные стеклянные трубы диаметром 0,1--40 мм и толстостенные стеклянные трубы диаметром 50--200 мм и более. Технология производства тонкостенных и толстостенных труб различна. Стеклянные трубки, особенно используемые в производстве электровакуумных приборов, применяют в виде спаев с различными металлами. Поэтому состав таких стекол подбирают с учетом величин температурного коэффициента линейного расширения металлов, с которым спаивается стекло. Стекло ЗС-5К, например, используется в спаях с молибденом, стекло ЗС-4 -- с платинитом (покрытая медью никелевая проволока).
Известно много различных способов производства стеклянных трубок. В Советском Союзе широко применяется горизонтальное вытягивание (способ Даннера) па установках АТГ. Этим способом производятся трубки диаметром до 40 мм, а также стеклянные стержни-штабики. При производстве стеклянных трубок по способу горизонтального вытягивания стекломасса из выработочной части печи по специальному лотку стекает на вращающийся шамотный мундштук. Мундштук установлен в камере. Он насажен на металлическую трубу, которая приводится в движение электродвигателем машины вращения мундштука. При подаче сжатого воздуха внутрь мундштука стекломасса, стекающая с него, образует стеклянную трубку, которая на некотором расстоянии от мундштука приобретает заданный диаметр. Трубка движется по роликовому конвейеру и поступает к тянульной машине, обычно снабжаемой устройством для отломки от вытягиваемой трубки кусков длиной 1200 мм. Вытягивают трубки при наклоне мундштука под углом 10--20°, скорости его вращения 6--9 об/мин и скорости вытягивания 7--70 м/мин. Производительность установок горизонтального вытягивания 6--10 т/сут.
Готовые трубки сортируют, причем отбраковывают изделия с такими пороками, как разнотолщинность, овальность сечения. Далее производится калибровка трубок по диаметру. Эта операция необходима, так как трубки, изготовленные на установке горизонтального вытягивания, обнаруживают определенные колебания внешнего диаметра. Калибровка трубок осуществляется на решетке, снабженной параллельными прорезями с постепенно увеличивающимся размером. Тонкостенные стеклянные трубки применяют в электровакуумной и электротехнической промышленности, в производстве термометров и химической аппаратуры. Для производства толстостенных стеклянных труб применяют другие способы.
1. МОДЕЛИРОВАНИЕ ДЕТАЛЕЙ РЕДУКТОР
1.1 Создание твердотельных моделей
Твердотельная модель описывается в терминах того трехмерного объема, который занимает определяемое ею тело. Таким образом, твердотельное моделирование является единственным средством, которое обеспечивает полное и однозначное описание трехмерной геометрической формы. Этот способ моделирования представляет собой самый современный и наиболее мощный из трех указанных методов.
Схема процессно-ориентированной технологии. Разработанные твердотельные модели служат в дальнейшем для получения виртуальной модели, которая отличается от твердотельной необходимыми упрощениями. Виртуальная модель используется при проведении всех проектных и расчетно-аналитических работ, на всех этапах расчета остаточного ресурса аппаратов с учетом повреждающего воздействия, вносимого в процессе эксплуатации. Отображает тонированные твердотельные модели и может импортировать векторную и поверхностную геометрию по стандарту IGES. Обеспечивает функции вырезки и вставки геометрических примитивов между STEP-файлами и редактирование топологии твердотельных моделей.
Используя тела, можно создавать сложные реалистичные модели. Формировать твердотельные модели типовых геометрических тел в SolidWorks так же легко, как и создавать их поверхностные модели. Приглашения, которыми руководствуются при создании тел, схожи с приглашениями при построении поверхностей, но есть и некоторые отличия.
Преобразование твердотельной модели в тонколистовую и обратно.
Элементы, предназначенные для построения твердотельной модели.| Вид твердотельной. Для создания твердотельной модели профили ( полилинии) разворачиваются вокруг оси, а окружности ( профиль трубы) протягиваются вдоль образующих. Далее труба размножается трехмерным круговым массивом и все трубы объединяются с центральным, цилиндрическим телом вращения.
Для создания твердотельных моделей деталей, на основе которых готовятся конечно-элементные модели, применяются CAD системы - FEMAP и SolidWorks.
Конструирование с использованием твердотельной модели предлагает работу в трехмерном пространстве.
Выбор типа конечного элемента для оболочки. Назначение характеристик конечного. Если пользователь создавал твердотельную модель средствами SolidWorks с размерами, указанными в миллиметрах, а производить расчет предпочитает в системе единиц СИ, поверхности следует масштабировать, то есть перевести модель из миллиметров в метры.
Сетка конечных элементов для детали, показанной на. На рис. 17.6 показана твердотельная модель, импортированная из SolidWorks в препроцессор МКЭ ANSYS. Модель была импортирована как единое целое.
Создание твердотельных моделей и редактирование трехмерных объектов, рассматриваются способы сопряжения трехмерных моделей.
Классификация моделей, описывающих геометрию объектов. Как было показано ранее, для твердотельной модели булевы операции над примитивами гарантируют успешное построение модели. В случае представления границами операторы обеспечивают гарантию генерации правильной модели. Например, если конус и плоскость пересекаются дважды, то число краев (линий пересечения) равно двум.
Если же эти поверхности пересекаются один раз, то число линий пересечения равно единице.
Позволяет создать фотореалистическое теневое изображение трехмерной каркасной или твердотельной модели. Назначение параметров визуализации осуществляется в диалоговом окне.
Массив впадин между зубьями. В принципе, существует еще две возможности построения твердотельной модели зубчатого колеса с зубьями.
Соединение отдельных поверхностей для создания новых сшитых поверхностей или твердотельных моделей, которые могут быть заданы параметрически и поддаются редактированию и наложению зависимостей.
В новой версии SolidWorks значительно упрощена процедура создания трехмерных твердотельных моделей из двумерных.
Пример внешнего контура и шести окружностей, которые могут быть преобразованы в единую область. Подробнее о них речь пойдет в главе 24, Создание твердотельных моделей и редактирование трехмерных объектов, поскольку эти команды довольно часто используются для формирования трехмерных моделей.
Твердотельная модель зубчатого. Описание средств, представляемых комплексом SolidWorks для построения твердотельных моделей и, в частности, для формирования геометрических моделей, - тема отдельной книги.
Объемные модели аппаратов. Современные системы объемного моделирования поддерживают двунаправленную ассоциативную связь между чертежами и твердотельными моделями, так что при изменении размера на чертеже автоматически перестраивается все, связанное с этим размером конструктивные элементы в трехмерной модели.
В настоящее время фирма АСКОН работает над созданием программ для работы с твердотельными моделями и уже имеет в этой области неплохие результаты. В отличие от других CAD-систем Solid Edge имеет ряд преимуществ в обеспечении параметризации твердотельных моделей.
Тем не менее, представляется необходимым в данном случае описать действия пользователя при создании параметрической твердотельной модели зубчатого колеса. На основе простых эскизов или существующих 2О - чертежей в Mechanical Desktop очень просто создаются сложные полностью параметрические твердотельные модели, составляемые из конструктивных элементов.
Для построения полной модели аппарата НХП каждый ее компонент и отдельные узлы создавались поочередно в виде твердотельной модели, выполнялась сборка всего аппарата, а затем рассчитывались параметры отклика и сопоставлялись с имеющимися экспериментальными данными, полученными при статических или динамических испытаниях.
Действие трех булевых операций - объединения, разности и пересечения - проиллюстрировано на рис. 1 9 на практических примерах твердотельных моделей.
В состав данной САПР входят ряд модулей для разработки проектной документации, позволяющие решать задачи трехмерного поверхностного каркасного моделирования, разрабатывать деталировочные и сборочные чертежи, отображающие каркасные, поверхностные и твердотельные модели. Все изменения в деталировочных чертежах автоматически вносятся в главную модель. Следует помнить, что описанный порядок объединения и вычитания объектов нарушать нежелательно, иначе части стенки исходной крышки, попавшие внутрь полости выступов, не будут удалены и з окончательной твердотельной модели. В БД для каждой типовой детали заносятся все необходимые стандартизованные параметры. В Solid Edge разрабатывается типовая твердотельная модель детали с обеспечением неизменности ее топологии. Для этого вначале создаем геометрическую твердотельную модель.
Панель List Reaction Solution. Для построения расчетной модели используется твердотельная модель, которую можно построить средствами SolidWorks. Фрагмент чертежа смесителя. Создание твердотельных моделей и редактирование трехмерных объектов, рассматриваются способы создания фасок для трехмерных моделей.
После всех описанных операций корпусная деталь получает такой вид, как на рис. 10.5, на котором видно, что внутрь крышки корпуса выступают фрагменты выступов. Эти фрагменты необходимо удалить из твердотельной модели.
Системы высокого и среднего уровней, в значительной мере схожие между собой, называют трехмерными. Проектирование в них происходит на уровне твердотельных моделей с привлечением мощных конструкторско-технологи-ческих библиотек и использованием современного математического аппарата для проведения необходимых расчетов. Кроме того, эти системы позволяют с помощью средств анимации имитировать перемещение в пространстве рабочих органов изделия ( например, манипуляторов робота), а также отслеживают траекторию движения инструмента при разработке и контроле технологического процесса изготовления спроектированного изделия. Все это делает трехмерное моделирование неотъемлемой частью совместной работы САПР / АСТПП. К системам высокого уровня относятся Pro / ENGINEER ( США), EUCLID QUA.
В качестве наиболее адекватной теоретической модели сильноне-идеальной плазмы рассмотрим предложенную в [71] модель ограниченного атома, явно учитывающую ограничение фазового объема, отведенного для реализации связанных состояний атомов и ионов, и использованную в предыдущих главах для описания поведения ударно-сжатых инертных газов и цезия. По существу эта модель является комбинацией плазменной модели ионизационного равновесия и твердотельной модели Вигнера-Зейтца.
Нелишне подчеркнуть, что явление сверхпроводимости - это не просто один из многочисленных эффектов физики твердого тела, а, без преувеличения, ярчайший физический феномен, в котором квантовые закономерности проявляются в макроскопическом масштабе. Соответственно, и теория сверхпроводимости - это не просто одна из рядовых твердотельных моделей, а фундаментальная физическая теория, основанная на глубоких и весьма общих идеях, уже нашедших себе применение в других разделах теории твердого тела, в теории атомного ядра, в теоретической астрофизике.
Отображает тонированные твердотельные модели и может импортировать векторную и поверхностную геометрию по стандарту IGES. Обеспечивает функции вырезки и вставки геометрических примитивов между STEP-файлами и редактирование топологии твердотельных моделей.
Профили, применяемые для построения корпусной детали. Плоский контур детали строится средствами SolidWorks и состоит из линий и дуг окружности. Галтели сравнительно малого радиуса в профиль не вносятся, фаски отсутствуют как в профиле, так и в твердотельной модели.
В конце концов, в реальной жизни всем объектам свойственна объемность. Даже тонкие объекты, такие как корзина для мусора или шторы, имеют определенную толщину. Использование твердотельных моделей объемных тел позволяет создавать более реалистичные модели по сравнению с плоскими.
Каждый такой участок является конечным элементом - твердым телом с характеристиками пластичности, прочности и деформируемости. Основой для определения границ участков являются данные измерений микротвердости основных типов сварных соединений, выполненных газопрессовой сваркой. В результате получена твердотельная модель нелинейных упругопластических элементов для каждого типа сварных соединений.
Каждый такой участок является конечным элементом - твердым телом с характеристиками пластичности, прочности и деформируемости. Основой для определения границ участков являются данные измерений микротвердости основных типов сварных соединений, выполненных газопрессовой сваркой. В результате получена твердотельная модель нелинейных упругопластических элементов для каждого типа сварных соединений.
Первый и второй уровни в значительной мере схожи между собой. Проектирование происходит на уровне твердотельных моделей с привлечением мощных конструкторско-технологических библиотек, с использованием современного математического аппарата для проведения необходимых расчетов. Они отслеживают траекторию движения инструмента при разработке и контроле технологического процесса изготовления спроектированного изделия.
К нему добавляются элементы листового тела: сгибы, пластины, отверстия, вырезы. Добавлены команды создания закрытой и открытой штамповок, создания буртика и жалюзи. В несколько раз повышено быстродействие системы при работе с твердотельными моделями.
Геометрические нагрузки выступают как альтернатива и как дополнение к нагрузкам на объекты конечно-элементной модели. Поскольку программы анализа требуют приложения нагрузок непосредственно к узлам и элементам, FEMAP приводит геометрические нагрузки к узловым и элементным нагрузкам во время трансляции модели во входной файл анализа. Определяя нагрузки на геометрию модели, можно значительно упростить ввод данных, особенно в сложных твердотельных моделях.
Далее ПМК загружает файл модели оболочечного этапа и удаляет всю модель второго этапа за исключением внутренних параметров и массивов и линий оси трубопровода. ПМК рассчитывает по введенным пользователем параметрам дефекта длину модели коррозионного дефекта и длину приращений в продольном направлении и в направлении по окружности. По координатам базового угла матрицы остаточных толщин или точки с максимальной глубиной коррозионного повреждения ПМК определяет сегменты осевой линии, на которые попадает твердотельная модель. Затем программа определяет точку начала модели дефекта на сегменте линии оси трубопровода и устанавливает в ней локальную цилиндрическую систему координат, ось z которой сонаправлена с осевой линией трубопровода. После этого автоматически строится объемная КЭ-модель коррозионного участка трубопровода.
В SolidWorks можно создавать три типа моделей трехмерных объектов - каркасные, поверхностные и твердотельные. Каркасные модели, как и следует из самого названия, напоминают модели, сделанные из проволоки. Они не несут информации о поверхностях и объеме реального объекта, но полезны при создании в SolidWorks объектов, которые затем можно преобразовать в поверхностные или твердотельные модели. Поверхностные модели, в отличие от каркасных, несут информацию о поверхностях, формирующих внешний вид реального объекта, и, таким образом, позволяют воспроизводить определенные оптические свойства, например закрывать объекты, которые расположены позади них. Такие модели особенно полезны при создании объектов необычной формы. Твердотельные модели ( в дальнейшем для краткости будем называть их просто тела) несут информацию о части пространства ( объеме), которую занимают реальные моделируемые объекты. Можно комбинировать тела, объединяя и вычитая их, и создавать таким образом модели достаточно сложных объектов.
Допускается непосредственное редактирование граней и ребер модели. Можно изменять цвет граней и ребер и создавать их копии, области, отрезки, дуги, круги, эллипсы и сплайны. Путем клеймения ( то есть нанесения геометрических объектов на грани) создаются новые грани или сливаются имеющиеся избыточные. Смещение граней изменяет их пространственное положение в твердотельной модели. С помощью этой операции, например, нетрудно увеличивать и уменьшать диаметры отверстий. Функция разделения создает из одного тела несколько новых независимых тел. И, наконец, имеется возможность преобразования тел в тонкостенные оболочки заданной толщины.
Каркасные модели имеют ряд ограничений. Как видно из рис. 21.10, через сиденье стула, вычерченного в предыдущем упражнении, просматривается задняя ножка. К тому же, детальная прорисовка реального стула посредством отдельных линий или трехмерных полилиний была бы чрезвычайно утомительной. К тому же каркасные модели не имеют свойств, присущих поверхностным или твердотельным моделям.
В конце концов, в реальной жизни всем объектам свойственна объемность. Даже тонкие объекты, такие как корзина для мусора или шторы, имеют определенную толщину. Использование твердотельных моделей объемных тел позволяет создавать более реалистичные модели по сравнению с плоскими. На рис. 24.1 показано, как выглядит на экране SolidWorks сложная твердотельная модель детали машины.
В SolidWorks можно создавать три типа моделей трехмерных объектов - каркасные, поверхностные и твердотельные. Каркасные модели, как и следует из самого названия, напоминают модели, сделанные из проволоки. Они не несут информации о поверхностях и объеме реального объекта, но полезны при создании в SolidWorks объектов, которые затем можно преобразовать в поверхностные или твердотельные модели. Поверхностные модели, в отличие от каркасных, несут информацию о поверхностях, формирующих внешний вид реального объекта, и, таким образом, позволяют воспроизводить определенные оптические свойства, например закрывать объекты, которые расположены позади них. Такие модели особенно полезны при создании объектов необычной формы. Твердотельные модели ( в дальнейшем для краткости будем называть их просто тела) несут информацию о части пространства ( объеме), которую занимают реальные моделируемые объекты. Можно комбинировать тела, объединяя и вычитая их, и создавать таким образом модели достаточно сложных объектов.
1.2 Твердотельное моделирование вала
Анализ детали. Вал -- деталь машины, предназначенная для передачи крутящего момента и восприятия действующих сил со стороны расположенных на нём деталей и опор.
Вычерчивание всех видов и элементов выполняем по правилам точного черчения - используя привязки и ввод значений размеров с клавиатуры.
Основные геометрические параметры детали «вал»:
- габаритные размеры:
l=170mm
d=12mm
Порядок создания твердотельной модели детали «Вал».
Поскольку деталь «Вал» является одноступенчатым, для построении модели нам достаточно выполнить эскиз торца детали (рис. 1.1).
Рис. 1.1. Эскиз торца вала
Рис.1.2. Эскиз модели
Далее используя «Трехмерный эскиз» рисуем шпоночные пазы:
Под сегментную шпонку 4х6.5х16 по ГОСТ 24071-80
Для построения шпоночного паза для призматической шпонки 5х5х16 по ГОСТ 23360-76 строится дополнительная плоскость.
Пазы вырезаются с помощью инструмента «Вытянутый вырез» (Рис.1.3.).
Рис. 1.3. шпоночные пазы
Рис. 1.4. Вал выходной
Рис. 1.5. Вал входной
Рис. 1.6. Вал промежуточный(1)
Рис. 1.7. Вал промежуточный(2)
1.3 Твердотельное моделирование червячной передачи
Анализ деталей. Червяк представляет собой винт со специальной резьбой, в случае эвольвентного профиля колеса форма профиля резьбы близка к трапецеидальной. На практике применяются однозаходные, двухзаходные и четырёхзаходные червяки.
Червячное колесо представляет собой зубчатое колесо. В технологических целях червячное колесо, как правило, изготовляют составленным из двух материалов: венец -- из дорогого антифрикционного материала (например из бронзы), а сердечник -- из более дешёвых и прочных сталей или чугунов.
Моделирование червячной передачи производится с помощью прикладной программы GearTrax.
GearTrax предназначен для создания моделей деталей трансмиссий, при этом объект, параметры которого определены в программе, затем формируется в SolidWorks. Контуры зубьев описываются сплайном или совокупностью окружностей, имитирующих - если необходимо - эвольвентный профиль. Полученная кинематическая пара визуализируется в окне программы с имитацией движения. При изменении управляющих параметров происходит пересчет управляемых, причем можно.
Рис. 1.8. Задание параметром передачи
Задаем в GearTrax следующие параметры передачи (Рис.1.8.):
ѕ Модуль m=1.5
ѕ Число зубьев колеса N=21
ѕ Делительный диаметр колеса dk=31.5mm
ѕ Делительный диаметр червяка dч=18mm
ѕ Диаметр ступицы d=23mm
ѕ Ширина ступицы b=7mm
После задания необходимых параметров червячной передачи нажимаем кнопку «Create»(создать) и GearTrax начинает автоматическое построение червяка (Рис.1.9.) и червячного колеса (Рис.1.10.) После этого, на созданных твердотельных моделях червяка и колеса, операцией «Вытянутый вырез», создаем отверстия для установки на валы
Рис. 1.9. Червяк
Рис. 1.10. Червячное колесо
Таким же образом создаем еще одну червячную передачу со следующими параметрами:
ѕ Модуль m=1.5
ѕ Число зубьев колеса N=30
ѕ Делительный диаметр колеса dk=45mm
ѕ Делительный диаметр червяка dч=19.5mm
ѕ Диаметр ступицы d=20mm
ѕ Ширина ступицы b=7mm
1.4 Твердотельное моделирование втулки
Анализ детали. Втулка -- деталь машины, механизма, прибора цилиндрической или конической формы (с осевой симметрией), имеющая осевое отверстие, в которое входит сопрягаемая деталь.
В зависимости от назначения применяют втулки подшипниковые, закрепительные, переходные и др
Построение детали. Вычерчивание всех видов и элементов выполняем по правилам точного черчения - используя привязки и ввод значений размеров с клавиатуры
Основные геометрические параметры детали «Втулка»:
ѕ Внешний диаметр d=16mm
ѕ Диаметр осевого отверстия в зависимости от вала может быть 10mm, 11mm,12mm
ѕ Длина втулки l=18mm
Рис. 1.11. Втулка
1.5 Твердотельное моделирование корпуса
Анализ детали. В серийном производстве широко распространены стандартизованные литые корпуса редукторов. Чаще всего в тяжёлой промышленности и машиностроении применяются корпуса из литейного чугуна, реже из литейных сталей. Когда требуется максимально облегчить конструкцию, применяют легкосплавные корпуса. На корпусе редуктора чаще всего имеются места крепления -- лапы и/или уши, за которые перемещают и/или крепят редукторы к основанию. На выходе валов располагают уплотнения для предотвращения вытекания масла. На корпусах редукторов зачастую располагают конструкционные элементы, предотвращающие увеличение давления внутри редуктора, возникающее от нагрева редуктора при его работе.
В штучном производстве широко используются сварные корпуса, позволяющие получать индивидуальные конструктивные решения.
Основные геометрические параметры детали «Корпус»:
ѕ Высота - 100mm
ѕ Ширина основания - 120mm
ѕ Ширина рабочей зоны - 70mm
ѕ Длина рабочей зоны - 89mm
Порядок создания твердотельной модели детали «Корпус».
Рис. 1.12. Создание корпуса
Операцией «Вытянутый вырез» вырезаем внутреннюю поверхность корпуса (Рис.1.13.)
Рис.1.13. Создание внутренней поверхности
На внешних стенках корпуса четким эскизы и операцией «вытянутый вырез» делаем сквозные отверстия под установку втулок и валов. В основании делаем отверстия для крепления редуктора. Скругляем внутренние и внешние грани(Рис.1.14.)
Рис.1.14. Корпус редуктора
Рис.1.15. Крышка редуктора
2. СОЗДАНИЕ СБОРКИ РЕДУКТОРА
С точки зрения сборки, детали представляют собой уже готовые конструктивные элементы, для которых необходимо лишь задать положение в пространстве и добавить ограничения подвижности согласно выполняемым ими в изделии функциям. Поэтому сборочная модель, в понятиях 3D CAD, - это файл, содержащий несколько отдельных моделей деталей. Для получения данного файла в SolidWorks реализованы два принципиально отличающихся метода проектирования.
В САПР сборки можно создавать двумя методами. Первый метод -- проектирование «снизу вверх», второй метод -- проектирования «сверху вниз». Часто используется смешанное проектирование, имеющее как восходящие ветви, так и нисходящие. Определяется это особенностями объекта проектирования, характером исходной информации и другими факторами. Метод проектирования сборок «снизу вверх» является более распространенным и предпочтительным методом проектирования в САПР. При помощи этого метода создаются модели деталей, которые затем собираются в подсборки и сборки. Термин "подсборка" не является в полной мере корректным, так как относится также по существу к сборке, но он показывает существующую иерархию, что удобно для сборок из десятков и, тем более, тысяч деталей. Метод проектирования сборок «сверху вниз» требует создание деталей в документе одной сборки. С помощью геометрии одной детали определяется геометрия другой.
Сборка может состоять из нескольких деталей, десятков, сотен или даже тысяч, которые размещены друг относительно друга в определенном положении. Взаимное положение определяется наложенными сопряжениями, которые могут допускать, при необходимости относительное движение.
Детали создаются в режиме Part ("Деталь") и хранятся в файлах с расширением .sldprt. Когда все детали сборки спроектированы, можно открыть документ сборки с расширением .sldasm.
Процесс сборки начинается с размещения в графической области первой (базовой) детали, с последующим добавлением остальных. Добавляться могут как отдельные детали, так и целые группы - подсборки.
С целью придания определенного положения объектам в трехмерном пространстве вполне достаточно использовать такие преобразования как перемещение и поворот. При этом можно привязываться к определенной системе координат либо работать с произвольными движениями.
В первом случае, возможности команды Переместить с системой координат (которая вызывается из контекстного меню после выделения объекта в менеджере свойств) полностью перекрывается возможностями команд Переместить / Вращать компонент, но тем не менее такой способ существует. После её вызова появится модель системы координат, которую можно переместить в любую точку пространства, а потом относительно этой системы двигать сам объект.
Между деталями устанавливаются определенные взаимосвязи (сопряжения), которые позволяют сохранять единство сборки при ее перемещении или повороте и выбираются проектировщиком для каждой детали согласно предполагаемому при функционировании относительному движению.
По умолчанию установлен режим Свободного перемещения, т.е. в любом направлении, но при необходимости можно наложить ограничения:
· Вдоль сборки XYZ - перемещение вдоль осей координат сборки
· Вдоль объекта - в качестве объекта может выступать линия/кромка либо плоскость/грань. В первом случае перемещаемый объект может двигаться только в одном направлении, во втором - в двух.
· Дельта XYZ - перемещение или поворот относительно соответствующих осей в относительной системе координат (на величину приращений).
· Расположение XYZ - перемещение системы координат (по умолчанию) или любой другой точки выбранного объекта в указанное параметрами X, Y, Z положение.
· Вокруг объекта - вращение вокруг выбранной линии, кромки или оси.
Наиболее интересными для конструктора являются группа Параметры. Дело в том, что при использовании свойства Стандартное перетаскивание не учитывается интерференция объектов. Т.е. вполне возможна ситуация, когда на глухую выточку вала будет посажена втулка или подшипник.
Для любой конструкции существует такое понятие как отработка технологичность и одна из его составляющих - это проверка изделия на собираемость. При выполнении данной процедуры используется достаточно простое правило: физические тела при их взаимном перемещении в пространстве не могут иметь области пересечения. Поэтому желательно было бы смоделировать реальный процесс установки деталей. Для решения подобной задачи в SolidWorks предусмотрены два параметра.
· Определение конфликтов. Наиболее часто используемая функция данного параметра - ограничение движения выбранного объекта при первом касании с другими элементами сборки (если конечно установлен флажок Остановить при конфликте). Этот параметр полезен при проверке возможности установки детали в сборку.
· Физическая динамика - позволяет увидеть реалистичное движение компонентов сборки. Все детали отождествляются с абсолютно упругими телами и при попытке смещения/поворота одного из них выполняется попытка повторить кинематику движений всего механизма, описанную множеством сопряжений (т.е. происходит перемещение или вращение всей цепочки затрагиваемых компонентов в пределах допустимых степеней свободы). Проверка наличия конфликтов может выполняться с интервалом 0,02..20 мм (в единицах измерения модели), поэтому если установить максимальную чувствительность, процесс пересчета модели займет значительное время.
И последний, заслуживающий внимания параметр - Динамический зазор (рис. в). По сути это комбинация предыдущих двух параметров, с той лишь разницей, что отображается численное значение минимального расстояния между двумя ближайшими поверхностями деталей или устанавливается некий диапазон размеров, в пределах которого запрещается относительное перемещение или вращение двух компонентов.
Приведенные команды достаточно тяжело проиллюстрировать рисунками, поэтому предлагается отработать их на примерах упражнений.
Системой поддерживаются следующие типы сопряжений:
· Совпадение - выбранные грани, плоскости и кромки (в комбинации друг с другом или с одной вершиной) разделяют одну и ту же бесконечную линию.
· Параллельность - выбранные элементы одинаково направлены и находятся на постоянном расстоянии.
· Перпендикулярность - выбранные элементы располагаются под углом 90o друг к другу.
· Касательность - выбранные элементы касаются (как минимум один элемент должен быть цилиндрическим, коническим или сферическим).
· Концентричность - выбранные элементы разделяют центральную точку.
· Расстояние - выбранные элементы расположены на указанном расстоянии.
· Угол - выбранные элементы расположены под заданным углом.
К сожалению, эти ограничения применимы только для стандартных поверхностей (плоскость, цилиндр, конус и т.п.), а для более сложных, потребуется выравнивание относительно вспомогательной геометрии.
Если в списке Выбор сопряжений присутствуют по крайней мере два наименования, то ниже во вкладке Стандартные сопряжения SolidWorks предложит наиболее подходящие сопряжения для данного набора выделенных компонентов, а на экране появится панель инструментов, дублирующая эти элементы управления.
Тут дополнительных пояснений требует, разве что, параметр Выравнивание сопряжений, который активен для ограничений Совпадение и Расстояние. Условием выравнивания плоских граней является направление их векторов нормалей. Правда, проделать приведенную на рисунке манипуляцию удастся лишь при отсутствии других сопряжений.
У команды Сопряжение есть еще четыре параметра, предназначенные для удобства работы (рис. г):
· Добавить в новую папку. В дереве конструирования в группе {\itshape Сопряжения} будет создана отдельная папка, куда поместится редактируемое сопряжение. Параметр предназначен для структурирования информации и целесообразен в использовании при разработке больших проектов.
· Показать всплывающую панель. Используется для отображения панели инструментов, дублирующей элементы управления списка Стандартные сопряжения.
· Предварительный просмотр. Параметр установлен по умолчанию и используется для предварительного просмотра результата применения сопряжения.
· Использовать только для позиционирования. Служит только для задания определенного положения элемента (выполняется его перемещение/поворот, но сопряжения не создаются).
Необходимо помнить, что в файле сборки хранится только информация о сопряжениях. Информация об особенностях деталей хранится в файлах отдельных деталей (объектно-ориентированное проектирование). Вследствие этого размер файла сборки маленький, но рекомендуется сохранять все детали сборки в одну папку, в которой хранится сама сборка. Если расположение детали поменять, то она не будет отображаться в сборке, а файл сборки укажет на наличие ошибок.
Порядок создания твердотельной модели сборки
1. Сбор априорных данных о взаимном положении деталей в сборке, условиях их взаимодействия и относительного движения. Определение первой (по умолчанию "зафиксированной") детали сборки. Определение степеней свободы и порядка включения в сборку каждой детали сборки.
2. Анализ априорных данных с точки зрения техники добавления деталей в сборку и выбора тех сопряжений, которые будут точно определять необходимое взаимное положение и степени свободы каждой из деталей.
3. Открытие нового документа сборки, настройка интерфейса, сохранение документа под оригинальным именем, определение и установка в окне построений первой (начальной) детали сборки.
4. Выбор второй детали, добавление в сборку и её приблизительная ориентация в ручном режиме относительно первой детали.
5. Поочерёдное назначение сопряжений, определяющих взаимное положение и относительное движение (если оно предусмотрено) второй детали относительно первой. Сопряжениями накладываются связи на геометрические элементы деталей (грани, рёбра). Возможно также перемещение ("собирание") в ручном режиме по установленным пользователем ограничениям, например, до автоматической остановки при возникновении конфликта (проникновения материала одной детали в материал второй, преодоления установленного зазора и т.д.). Каждая наложенная связь лишает деталь одной или нескольких степеней свободы.
6. Проверка сборки на относительное положение и движение деталей в пределах разрешённых степеней свободы (линейные измерения, перемещение или вращение в ручном режиме), проверка на отсутствие интерференции (проникновения), моделирование физического воздействия, приводящего детали в движение.
7. Добавление следующей детали и повторение действий согласно пп.5 и 6.
8. Проверка всей сборки на интерференцию, выполнение физического моделирования, приводящего к относительному движению деталей, если оно предусмотрено установленными степенями свободы, анимация и визуализация.
9. Измерение габаритных и присоединительных размеров сборки с целью проверки соответствия исходным данным проекта (ТЗ), подготовка к выводу на печать, публикации, экспорту в другие программы.
Первым и важнейшим шагом после создания сборки является проверка на наличие интерференции (проникновение одного материала в другой) между компонентами сборки. Если имеется интерференция, есть риск, что компоненты не удастся собрать правильно, а точная копия модели в виде готового изделия работать не будет. Выполнить такую проверку можно с помощью кнопки "Проверить интерференцию компонентов". Если между компонентами сборки имеется интерференция, она будет показана на самой сборке, а также на раздвижной панели "Результаты".
После того, как сборка узла создана и для нее определены минимально необходимые сопряжения, нужно вызвать инструмент "Перемещение компонента". С его помощью компонент привести в движение известным методом - "перетаскиванием", то есть в ручном режиме. По движению компонента можно проверить, правильно ли выбраны сопряжения в сборке. Когда же вся сборка будет смоделирована, её движение можно симулировать программными средствами.
2.1 Создание трехмерной модели сборки редуктора
1. Создаем документ сборки и присваиваем ему имя «Сборка».
2. Поочередно добавляем элементы сборки. При этом учитываем, что первая деталь, помещенная в сборку, считается (по умолчанию) зафиксированной.
3. Добавляем в сборку первую деталь - корпус редуктора (рис. 2.1.).
Рис. 2.1. Добавление корпуса в сборку
4. Добавляем в сборку следующие детали - вал, червяк и колесо и ориентируем их в ручном режиме. Определяем сопряжение «концентричность» для отверстий колеса и червяка с вылом выделяя соответствующие поверхности. С помощью сопряжения «совпадение» соединяем все воедино с помощью шпонок и штифтов. Аналогичные действия проводим для оставшихся валов (рис. 2.2.)
Рис. 2.2. Соединение валов с колесами и червяками
5. Добавляем в сборку втулки. Определяем сопряжение «концентричность» и «совпадение» с отверстиями в корпусе.
6. Определяем сопряжение «концентричность» для втулок и валов. С помощью сопряжения «совпадение» устанавливаем валы в корпус. (Рис.2.3.)
Рис. 2.3. установка валов в корпус
7. Добавляем в сборку колпачки и крышку редуктора. Устанавливаем сопряжение «концентричность» и «совпадение» для колпачка и выступающей поверхности втулки. Устанавливаем сопряжение «концентричность» и «совпадение» для крепежных отверстий крышки с корпусом (рис. 2.4.).
Рис. 2.4. Готовая сборка
3. МОДЕЛИРОВАНИЕ движения сборки
3.1 Проверка правильности сборки в среде SolidWorks
Проверяем виртуально правильность сборки на подвижность элементов. Виртуально подвижность во всех направлениях отсутствует - инструментами "вращать компонент" и "перемещать компонент" взаимное положение деталей изменить не возможно.
2. Исследования движения и определения скорости на выходном вал
Для того чтобы исследовать движение валов в редукторе, необходимо заставить червяк и колесо вращаться в сопряжении. Для этого во вкладке «Условия сопряжения» выбираем механические сопряжения - редуктор (рис. 3.4.).
Рис. 3.1. Редуктор
Рис. 3.2. Механические сопряжения - редуктор
Таким образом, следует сопрячь все колеса с червяками.
Исследование движения валов производится в программе COSMOSMotion интегрированной в SolidWorks (Рис.3.3.)
Рис. 3.3. COSMOSMotion
Для определения скорости на выходном валу переходим во вкладку «Результаты и эпюры» и задаем следующие параметры (Рис.3.4.)
Рис.3.4. Параметры Рис.3.5. Результаты
Проверяем результаты вручную
Передаточное число редуктора U = 13230
Скорость на входном валу Vвх = 1390 об/мин
Vвых = Vвх/U=0.105 об/мин 0.6 /с
Что соответствует результатам расчета в COSMOSMotion
Выводы
Использование интегрированных машиностроительных систем автоматизированного проектирования как основного средства и полноценной среды для проектирования позволяет не только построить трехмерную модель детали, но и создавать модель всего устройства (сборку). Современные интегрированные системы твердотельного моделирования имеют встроенные модули (подпрограммы) для инженерного анализа, которые позволяют инженеру-проектировщику смоделировать действие рабочих нагрузок, как на отдельных деталях, так и сборке в целом, внести необходимые коррективы в конструкцию машин на ранних стадиях проектирования. Также возможно представить физическое моделирование движения сборки, поэтому пользователь получает наглядное представление о работе устройства.
В курсовой работе было выполнено твердотельное моделирование отдельных деталей и узлов, а также создана модель всего трехступенчатого червячного редуктора (сборка).
Используя твердотельную модель редуктора, средствами САПР проверено качество самого твердотельного моделирования. На заключительном этапе работы в автоматизированном режиме выполнены инженерные расчёты.
Список использованной литературы
1. Алямовский А.А. SolidWorks/COSMOSWorks. Инженерный анализ методом конечних элементов / А.А. Алямовский. - М.: ДМК, 2004. - 216 с.
2. Прерис А. SolidWorks 2005/2006. Учебный курс / А. Прерис. - СПб.: Питер, 2006. - 528 с.
3. Дударева Н. Самоучитель SolidWorks 2006 / Н. Дударева, С. Загайко. - СПб.: БХВ-Петербург, 2006. - 226 с.
4. Прохоренко В.П. SolidWorks. Практическое руководство / В.П. Прохоренко. - М.: ООО «Бином-Пресс», 2004. - 448 с.
5. Тику Ш. Эффективная работа: SolidWorks 2005 / Ш. Тику. - СПб.: Питер, 2006. - 816 с.
6. Алямовский А.А. SolidWorks. Компьютерное моделирование в инженерной практике / А.А. Алямовский, А.А. Собачки, Е.В. Одинцов, А.И. Харитонович, Н.Б. Пономарев. - СПб.: БХВ-Петербург, 2005. - 800 с.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Построение трехмерной модели узла редуктора и ее частичная параметризация. Составление параметрической модели вала, служащего для сохранения положения подшипников на своих местах. Алгоритм создания узла и его сборки. Оценка программных сред разработки.
курсовая работа [761,4 K], добавлен 15.01.2009Создание программных комплексов для систем автоматизированного проектирования с системами объемного моделирования и экспресс-тестами. SolidWorks - мировой стандарт автоматизированного проектирования. Пользовательский интерфейс, визуализация модели.
курсовая работа [3,2 M], добавлен 13.10.2012Общие сведения о системе Компас 3D, предназначенной для графического ввода и редактирования чертежей на ПК. Ее основные функции, типы объектов, единицы измерения. Принципы работы в Компас-График LT. Пример создания файла трехмерной модели сборки детали.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 03.11.2014Решение математических примеров, построение графиков с помощью программы Mathcad. Создание 3D модели сборки, гидродинамического расчета, термического расчета и статистического расчета с помощью программы SolidWorks. Детали интерфейса, элементы вкладок.
отчет по практике [2,3 M], добавлен 25.11.2014Моделирование деталей привода поршневого пневматического при помощи универсального графического пакета AutoCAD: модели стандартных деталей, их твёрдотельная сборка и вид в разрезе. Графическое проектирование сборки деталей. Алгоритм создания корпуса.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 25.09.2010Изучение порядка создания чертежей, 3D-моделей и спецификаций в системе КОМПАС-3D на примере разработки рабочей документации цилиндрического косозубого редуктора. Простановка размеров и технологических обозначений на трехмерной модели детали редуктора.
учебное пособие [5,0 M], добавлен 14.10.2013Изучение автоматизированных технологий 3D-моделирования деталей и сборочных единиц, создания на их основе электронных чертежей. Выполнение геометрической модели верхней и нижней плиты, колонки и втулки. Анализ осуществления сборки деталей блоков штампа.
практическая работа [1,0 M], добавлен 22.02.2012Анализ баз данных и систем управления ими. Проектирование и создание реляционной базы данных в среде MS Access для ресторана "Дельфин": построение информационно логической модели, разработка структур таблиц базы данных и схемы данных, создание Web-узла.
курсовая работа [3,7 M], добавлен 15.11.2010Разработка трехмерной модели приложения "Гоночный автомобиль" на языке С++ с использованием библиотеки OpenGL и MFC, создание программы в среде Visual Studio 6.0. Информационное обеспечение, логическая структура и функциональная декомпозиция проекта.
курсовая работа [3,9 M], добавлен 29.06.2011Основные понятия теории моделирования. Виды и принципы моделирования. Создание и проведение исследований одной из моделей систем массового обслуживания (СМО) – модели D/D/2 в среде SimEvents, являющейся одним из компонентов системы MATLab+SimuLink.
реферат [1,2 M], добавлен 02.05.2012
