聯(lián)軸器是機械傳動中常用的部件，它的主要作用是聯(lián)接軸與軸，以傳遞運動和轉(zhuǎn)矩。十字滑塊聯(lián)軸器屬于一種可移式剛性聯(lián)軸器，這種聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，可以補償兩軸間的偏移。利用傳統(tǒng)的二維繪圖軟件來來進行設(shè)計和修改時，費時費力，效率又低，而且不便于產(chǎn)品實現(xiàn)系列化設(shè)計和變異設(shè)計，也無法建立起三維模型與工程圖之間的相互關(guān)聯(lián)。Autodesk Inventor Professional 10是美國的Autodesk公司最新推出基于特征的智能三維設(shè)計軟件，其全新的分段結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫引擎、自適應(yīng)造型技術(shù)和優(yōu)秀的用戶界面得到許多工程技術(shù)人員的青睞。inventor10在以前版本的基礎(chǔ)上增加了功能設(shè)計、資源中心、構(gòu)造環(huán)境、數(shù)據(jù)共享和以部件為中心的BOM表等新特性，另外對草圖、零件造型、部件裝配、協(xié)同設(shè)計、工程圖和樣式等功能進行了進一步改進和完善。本文利用inventor10軟件以十字滑塊聯(lián)軸器為例進行了三維特征造型和基于裝配關(guān)系的零件的相關(guān)設(shè)計的研究。
1主動軸半聯(lián)軸器的特征造型
零件是特征的集合，設(shè)計零件的過程就是創(chuàng)建每一個特征的過程。在inventor10中，主要包括草圖特征、放置特征、定位特征、草圖特征是從草圖幾何圖元來創(chuàng)建特征如拉伸、旋轉(zhuǎn)和打孔等特征。有一些特征在指定參數(shù)后，選擇零件中的某些位置后就可創(chuàng)建出來.這種不依賴草圖的幾何特征稱為放置特征。如圓角、倒角、抽殼、拔模斜度、陣列、鏡像和螺紋特征等定位特征一般用于在幾何圖元不足以創(chuàng)建特征時。為特征的創(chuàng)建提供必要的幫助，本身不能用來創(chuàng)建特征，包括工作軸、工作面和工作點。半聯(lián)軸器的創(chuàng)建，首先，在二維草圖環(huán)境中利用草圖工具繪制半聯(lián)軸器的草圖，如圖1所示。其次，在零件特征環(huán)境中利用旋轉(zhuǎn)和倒圓角等工具創(chuàng)建如圖2的半聯(lián)軸器，其上的孔、鍵槽和凹槽的創(chuàng)建可以采用類似的方法和步驟，利用零件特征環(huán)境中拉伸工具等可以創(chuàng)建，最終模型如圖3所示。
2基于裝配關(guān)系的聯(lián)軸器的相關(guān)設(shè)計
設(shè)計是一個邊進行邊修改的配湊過程，在此過程中有一系列的設(shè)計參數(shù)是相互關(guān)聯(lián)的，所以零件是不可能單獨設(shè)計出來的，往往是基于裝配關(guān)系進行的。在inventor10中這種基于裝配關(guān)系的相關(guān)設(shè)計思維可以準確、順暢的表達出來，即靠的就是"自適應(yīng)技術(shù)"，也稱為變量化技術(shù)，變量化技術(shù)是指通過求解約束方程組來確定幾何圖形的尺寸和形狀的技術(shù)，是在參數(shù)化技術(shù)的基礎(chǔ)上改進后提出來設(shè)計方法，它保留參數(shù)化技術(shù)的基于特征設(shè)計，全數(shù)據(jù)相關(guān)和尺寸驅(qū)動的優(yōu)點，在約束方面進行了變革，采用超變量化幾何，克服參數(shù)化技術(shù)中要求全尺寸約束及尺寸控制形狀的不足，將形狀和尺寸分開來進行設(shè)計。變量化技術(shù)可以在尺寸不全的條件下，只要給出必要的條件，亦可以保證設(shè)計的正確性，整個的造型過程符合設(shè)計人員的思維的過程。它是把幾何形狀的設(shè)計放在第一位，尺寸則是根據(jù)裝配關(guān)系自動計算得到的，如此，設(shè)計人員就可以把大量的時間和精力放在原理方案的創(chuàng)新設(shè)計上來，所以，變量化設(shè)計技術(shù)更適合于概念設(shè)計等創(chuàng)新設(shè)計上，它應(yīng)用的領(lǐng)域會將更加廣闊。在inventor10中，參數(shù)化技術(shù)和變量化技術(shù)這兩種設(shè)計模式是同是并存的，將會使得設(shè)計人員運用起來更加自如，而且更加符合設(shè)計人員的思維過程和規(guī)律。
2.1 中間圓盤的相關(guān)設(shè)計
將繪制好的半聯(lián)軸器裝入到部件環(huán)境中，系統(tǒng)會自動把它作為固定件。在部件環(huán)境中在位創(chuàng)建零件，單擊部件面板上的創(chuàng)建零部件工具，選擇半聯(lián)軸器的凹槽端面作為草圖平面，回到草圖環(huán)境中利用二維草圖面板上的投影幾何圖元工具，將光標放在聯(lián)軸器與中間圓盤結(jié)合處系統(tǒng)會自動感應(yīng)到相應(yīng)的輪廓，把有關(guān)輪廓投影到草圖平面上來，然后回到特征環(huán)境中通過拉伸等工具建立中間圓盤的模型，如圖4所示，這也就是基于實裝配關(guān)系來創(chuàng)建的零件，這樣系統(tǒng)就會自動建立一個表面平齊的裝配約束，中間圓盤就與半聯(lián)軸器在形狀和尺寸是相關(guān)的，當半聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)和尺寸發(fā)生改變時，基于裝配上的相關(guān)性，中間圓盤結(jié)構(gòu)和尺寸亦會發(fā)生相關(guān)的改變，它就是所謂的自適應(yīng)零件。
2.2從動軸半聯(lián)軸器的創(chuàng)建
由于主動軸半聯(lián)軸器的和從動軸的半聯(lián)軸器的形狀大致相同，因此，可以利用部件環(huán)境中的復(fù)制零件工具來復(fù)制主動軸半聯(lián)軸器，然后進行必要的修改即可。由于復(fù)制的零件是固定的，可以解除其固定性，利用添加約束工具來為中間圓盤和從動軸半聯(lián)軸器添加裝配約束。首先，在從動軸半聯(lián)軸器上的凹槽側(cè)面與中間圓盤上的凸起的側(cè)平面之間添加配合約束；其次，使半聯(lián)軸器的端面與中間圓盤的端面間亦添加配合約束，且它們之間的偏移量設(shè)置為0.53mm；最后，在從動軸半聯(lián)軸器的圓柱表，這樣就保證了各個零件之間的正確的裝配關(guān)系。但由于主動軸半聯(lián)軸器上的鍵槽要與從動軸半聯(lián)軸器上的鍵槽最好要在同一條直線上，可以對從動軸半聯(lián)軸器已有的鍵槽及孔的草圖進行必要的編輯修改，刪除原有的鍵槽草圖，利用二維草圖面板上投影幾何圖元工具可以將主動軸半聯(lián)軸器上鍵槽形狀投影到草圖平面上來，由于兩者間夾有中間圓盤零件，為防止系統(tǒng)感應(yīng)不出主動軸半聯(lián)軸器上的有關(guān)輪廓結(jié)構(gòu)，可以將中間圓盤設(shè)置為不可見或者不啟用，修改完草圖后更新模型即可。如此，從動軸半聯(lián)軸器就也成為自適應(yīng)零件，如圖5所示。由于主動軸半聯(lián)軸器與中間圓盤之間要有間隙，可以通過調(diào)整配合約束的偏移量的數(shù)值達到設(shè)計的要求，這亦是十分方便的。
3聯(lián)軸器工程圖的創(chuàng)建
在完成了聯(lián)軸器三維模型設(shè)計之后，接著就可以生成零部件的二維工程圖。在inventor10中，一方面可以自動生成二維視圖，用戶可以方便的選擇視圖的格式，也可從任何方向生成零部件的二維視圖；另一方面，三維與二維之間是雙向關(guān)聯(lián)的，改變?nèi)S模型時，對應(yīng)的二維工程圖亦會自動更新；而當改變二維工程圖某一尺寸時，相對應(yīng)的三維模型尺寸亦會跟著變化，況且裝配圖中零件的編號和明細表都可自動生成，這樣就大大減輕了繪圖的工作量，從而縮短產(chǎn)品的設(shè)計的周期。生成的十字滑塊聯(lián)軸器的工程圖，如圖6所示。
4結(jié)束語
利用軟件inventor10，對聯(lián)軸器的零件進行了特征造型及基于裝配關(guān)系的零件的相關(guān)設(shè)計，正確反映了零件間裝配關(guān)系，使得產(chǎn)品的設(shè)計過程更加符合設(shè)計人員思維的過程，同時由三維模型自動生成了二維工程圖，實現(xiàn)三維實體與二維工程圖的雙向相關(guān)，從而確保三維實體和二維工程圖的數(shù)據(jù)的統(tǒng)一。因此，企業(yè)利用三維設(shè)計軟件inventor10進行產(chǎn)品設(shè)計，對提高企業(yè)的設(shè)計水平、效率和競爭力，縮短產(chǎn)品的設(shè)計周期都具有很重要的指導(dǎo)意義。
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