Смирнов А.А. Трехмерное геометрическое моделирование. Учебное пособие

Подождите немного. Документ загружается.

Окончание таблицы 2

Элемент Требования к эскизам и

топологические ограничения

Линейный массив

Создание массива элементов в одном

или двух линейных направлениях.

Круговой массив

Создание массива элементов, располо-

женных по окружности вокруг указан-

ной оси.

Отверстие под крепеж

Можно создать следующие типы отвер-

стий под крепеж:

- цековка,

- зенковка,

- отверстие,

- метчик,

- трубная коническая резьба

Полезные советы при создании моделей деталей

1. Размещайте твердотельную модель так, чтобы ее плоскости сим-

метрии совпадали с основными плоскостями.

2. В процессе создания модели необходимо стараться отразить по-

следовательность технологических операций, требующихся для изготовле-

ния детали.

3. Модели деталей, получаемых точением, необходимо формировать

элементом «Повернутая бобышка». В качестве образующего эскиза ис-

пользуется продольное сечение детали. Эскиз должен содержать все фас-

ки, скругления и т.д., содержащиеся в детали.

4. Если в детали имеется резьбовая поверхность ее необходимо обо-

значать с помощью команды "Вставка / Примечания / Условное обозначе-

ние резьбы…"

5. При создании элементов «Вытянутая бобышка» и «Вытянутый

вырез» при указании направления и расстояния для вытягивания активнее

используйте опции «До следующей», «Через все», «До поверхности».

6. Для создания отверстий для крепления используйте исключи-

тельно элемент «Отверстие под крепеж».

7. При создании линейного или кругового массива несложных форм

предпочтительнее использовать соответствующий инструмент эскиза, а не

элемент.

8. При создании элемента «Оболочка» все скругления должны быть

введены в модель заранее.

9. Для каждой детали задавайте материал, из которого она изготов-

лена, для получения адекватной массы детали.

10. Присваивайте уникальные названия деталям и сборкам.

11. Для получения моделей однотипных деталей, например, болтов,

гаек, шайб, имеющих одинаковую геометрию, но разные размеры, исполь-

зуйте менеджер конфигураций.

4.4. Уравнения

Важным способом наложения взаимосвязей между размерами эскиза

или элемента детали являются уравнения. Они позволяют создавать мате-

матические отношения между размерами модели с помощью имен разме-

ров в качестве переменных. Использование уравнений позволяет создавать

детали с высоким уровнем параметризации, что позволяет значительно со-

кратить время при проектировании однотипных деталей.

В модели детали каждый геометрический размер или параметр имеет

уникальное название, состоящее из имени размера и имени эскиза или эле-

мента, к которым этот размер относится, например, «D1@Эскиз1» или

«D1@Вытянуть1».

При записи уравнений в SolidWorks с помощью специального редак-

тора уравнений возможно использование 4-х алгебраических операций:

сложение (+), вычитание (-), умножение (*), деление (/), операции возведе-

ния в степень (^), тригонометрических функций (sin, cos, tan и др.), неко-

торых математических функций (abs, exp, log, sqr и др.) и константы pi.

Рассмотрим простейший пример примене-

ния уравнений. Пусть необходимо создать мо-

дель бобышки так, чтобы наружный диаметр бо-

бышки всегда был в два раза меньше, чем диа-

метр внутреннего отверстия (рис. 7). Для этого

мы должны задать значение размера наружного

диаметра с помощью следующего уравнения:

"D2@Эскиз1" = "D1@Эскиз1"*2.

Рис. 7. Модель бобышки

4.5. Создание моделей типовых деталей автомобиля

Рассмотрим более подробно процесс создания твердотельных моде-

лей типовых деталей автомобиля.

Валы, фланцы, крышки

Детали данного вида представляют собой тела вращения, поэтому их

создание должно начинаться с элемента «Повернутая бобышка / основа-

ние». Исходная точка в эскизе должна совпадать с осью вращения детали.

Все мелкие конструктивные элементы (скругления, фаски, проточки)

должны быть прорисованы в исходном эскизе. После того, как сформиро-

вано основное тело вращения, добавляются остальные элементы – шлицы,

лыски, шпоночные пазы, крепежные отверстия и т.д. Наиболее сложным

элементом на валу являются шлицы, поэтому рассмотрим процесс созда-

ния прямобочных шлиц подробно по шагам (рис. 8).

1. На начальном этапе, как отмечалось, создается основное тело вра-

щения с помощью элемента «Повернутая бобышка / основание».

2. Для создания шлиц с выходом режущего инструмента использует-

ся элемент «Вытянутый вырез по траектории», для которого необходимо

создать два эскиза: профиль для выреза и траекторию кромки режущего

инструмента. На первом эскизе, который располагают на торце вала, для

профиля выреза задаются размеры внутреннего диаметра шлиц, ширины

шлица, половинный угол между осями соседних шлиц, который определя-

ется по формуле:

Угол = 180° / Число шлиц.

Если шлицы выполнены на проход, то есть, без выхода инструмента,

вместо элемента «Вытянутый вырез по траектории» необходимо использо-

вать элемент «Вытянутый вырез» с эскизом профиля для выреза шлица.

3. На полученном на предыдущем этапе шлице создаем фаски с по-

мощью элемента «Фаска».

4. Создаем круговой массив из элементов «Вытянутый вырез по тра-

ектории» и «Фаска» в количестве равном числу шлиц.

Шестерни

Шестерни также представляют собой в основе тела вращения, по-

этому процесс их создания аналогичен созданию валов. Основные трудно-

сти возникают при создании зубьев, поэтому рассмотрим подробнее про-

цесс создания модели цилиндрической прямозубой шестерни без смеще-

ния (рис. 9).

Рис. 8. Процесс создания модели вала с прямобочными шлицами

1. На начальном этапе, создается основное тело вращения с помо-

щью элемента «Повернутая бобышка / основание». Производящий эскиз

должен содержать все имеющиеся в детали конструктивные элементы:

фаски, скругления, проточки.

2. На торце зубчатого венца создается эскиз профиля для выреза зу-

ба. Отметим, что мы не задаемся целью построить точный профиль зуба,

Рис. 9. Процесс создания модели зубчатого колеса

который, как известно, является эвольвентой. При проектировании доста-

точно, чтобы правильно были представлены в модели диаметры вершин и

впадин зуба и толщина зуба по делительной окружности. В этом случае

допустимо профиль зуба задавать в виде дуги окружности.

При создании данного эскиза при определении основных размеров

очень удобно воспользоваться уравнениями, в которых фигурируют два

основных параметра зубчатого колеса: модуль m, и число зубьев z. Эскиз

профиля для выреза зуба и уравнения, задающие размеры представлены на

рис. 9. Дополнительно в качестве геометрической взаимосвязи задается ра-

венство толщины зуба и впадины по делительной окружности , то есть, ра-

венство дуг AB и BC.

Используя полученный эскиз, применяем элемент «Вытянутый вы-

рез».

3. Создаем круговой массив из элементов «Вытянутый вырез» в ко-

личестве равном числу зубьев.

Аналогично создаются цилиндрические косозубые шестерни (с ну-

левым смещением), только для получения профиля зуба вместо элемента

«Вытянутый вырез» используется элемент «Вытянутый вырез по траекто-

рии», при этом в качестве траектории выступает спираль с шагом, соответ-

ствующим углу наклона линии зуба.

Штампованные детали

Штампованные детали из листового материала широко используют-

ся в автомобилестроении. Это и элементы обшивки кузова, и силовые эле-

менты рамы – лонжероны, поперечины, различные кронштейны и др.

Обычно такие детали удобно создавать по следующему алгоритму: 1) соз-

дается модель, задающая внешнюю форму детали (внешний контур); 2) к

данной модели применяется элемент оболочка с необходимой толщиной;

3) модель дополняется необходимыми вырезами и отверстиями. Данный

Рис.10

алгоритм проиллюстрирован на рис. 10 на примере создания модели по-

перечины рамы.

Рис. 10. Процесс создания модели штампованной детали (поперечины)

4.6. Работа со сборками

Создание сборок происходит в SolidWorks в режиме Сборка (Assem-

bly). В этом режиме детали, входящие в сборку (компоненты сборки), со-

бираются вместе при помощи параметрических соотношений, называемых

сопряжениями. Сопряжение дает возможность ограничить степень свобо-

ды компонентов согласно их рабочему положению. Сохраняемый файл

сборки содержит в себе ссылки на файлы деталей.

Сборку можно создавать, используя проектирование снизу вверх,

проектирование сверху вниз или комбинацию этих двух методов.

Традиционным является метод проектирования снизу вверх. При

проектировании снизу вверх сначала создаются детали, затем они

вставляются в сборку и сопрягаются согласно требованиям проекта. Про-

ектирование снизу вверх более предпочтительно при использовании зара-

нее сконструированных, готовых деталей. Преимущество проектирования

снизу вверх состоит в том, что компоненты проектируются независимо,

поэтому их взаимосвязи и повторная генерация проще, чем при проектиро-

вании сверху вниз. Метод проектирования снизу вверх позволяет сосредо-

точиться на отдельных деталях. Он хорош в том случае, когда не нужно

создавать ссылки, управляющие размером и формой деталей относительно

друг друга.

Проектирование сверху вниз отличается тем, что работа начинает-

ся в сборке. Можно использовать геометрию одной детали для определе-

ния других деталей или создания обрабатываемых элементов, которые до-

бавляются только после сборки деталей. Можно начать с компоновочного

эскиза, определить местоположения зафиксированных деталей, плоскостей

и т.д., затем спроектировать детали в соответствии с этими определениями.

Например, можно вставить деталь в сборку, затем на основе этой де-

тали создать хомут. Проектирование сверху вниз и создание хомута в кон-

тексте позволяет создавать ссылки на геометрию модели, тем самым мож-

но управлять размерами хомута путем создания геометрических взаимо-

связей с исходной деталью. Таким образом, если изменяется размер дета-

ли, хомут обновляется автоматически.

Рассмотрим подробнее метод проектирования сборок снизу вверх.

Создание новой сборки начинается со вставки в файл сборки первого

компонента. Компонентом может быть либо деталь, либо другая сборка,

называемая также узлом. По умолчанию первый компонент в сборке рас-

полагается в пространстве таким образом, что его исходная точка и основ-

ные плоскости совпадают с исходной точкой и основными плоскостями

сборки, соответственно. Первый компонент фиксируется в трехмерном

пространстве, и остальные компоненты располагаются относительно него

с использованием сопряжений.

Поддерживаются следующие сопряжения:

Совпадение: выбранные грани, кромки и плоскости (в комбинации

друг с другом или с одной вершиной) разделяют одну и ту же бесконечную

линию. Две вершины касаются друг друга.

Параллельность: выбранные элементы одинаково направлены и на-

ходятся на постоянном расстоянии друг от друга.

Перпендикулярность: выбранные элементы располагаются под уг-

лом 90 градусов друг к другу.

Касательность: выбранные элементы касаются друг друга (как ми-

нимум один элемент должен быть цилиндрическим, коническим или сфе-

рическим)

Концентричность: выбранные элементы разделяют центральную

точку или ось вращения.

Расстояние: выбранные элементы расположены на указанном рас-

стоянии.

Угол: выбранные элементы расположены под указанным углом.

Сопряжение Симметричность делает два похожих элемента сим-

метричными относительно плоскости или плоской грани компонента. Со-

пряжение Симметричность можно выполнять для следующих объектов:

– точки, например, вершины или точки эскиза;

– линии, например, кромки, оси или линии эскиза;

– плоскости или плоские грани;

– сферы с равными радиусами;

– цилиндры с равными радиусами.

Если наложенные на компонент в сборке сопряжения однозначно и

полностью определяют его положение в пространстве, то такой компонент