Смирнов А.А. Трехмерное геометрическое моделирование. Учебное пособие

Подождите немного. Документ загружается.

называется полностью определенным. Если же сопряжений недостаточно

для однозначного расположения компонента в сборке, то такой компонент

называется не полностью определенным. В дереве построения сборки сле-

ва от имени такого компонента записывается "(–)", что означает, что дан-

ный компонент имеет, как минимум, одну степень свободы. Если же со-

пряжения, наложенные на компонент, не могут быть одновременно вы-

полнены, то такой компонент называется переопределенным. В дереве по-

строения сборки слева от имени такого компонента записывается "(+)".

Полезные советы при работе со сборками

1. Основные плоскости в модели сборки должны совпадать с плоско-

стями ее симметрии или другими характерными плоскостями. При выборе

основных плоскостей при создании моделей сборок агрегатов и узлов ав-

томобиля, таких, как силовой агрегат, раздаточная коробка, мосты, кабина,

кузов, подвеска, колеса и т.д., следует стремиться, чтобы они были парал-

лельны соответствующим основным плоскостям автомобиля (рис. 11).

Рис. 11. Основные плоскости в сборке автомобиля

2. Чаще используйте сопряжения с элементами справочной геомет-

рии (оси, плоскости, точки). Это позволит уменьшить число ошибок при

изменении геометрии деталей, входящих в сборку.

3. Старайтесь, чтобы компоненты в сборках были полностью опреде-

лены (не имели степеней свободы).

4.7. Создание моделей сборочных единиц автомобиля

Условно все модели сборочных единиц автомобиля можно разделить

на три группы:

– сборки нижнего уровня;

– сборки среднего уровня;

– сборки верхнего уровня.

К сборкам нижнего уровня можно отнести сборочные единицы, со-

стоящие из небольшого количества компонентов (как правило, до 10–15

компонентов), которые входят в состав сборок среднего уровня.

К сборкам среднего уровня относятся сборочные единицы, представ-

ляющие собой агрегаты и системы автомобиля. Такие сборки могут со-

держать более сотни компонентов. Сборки среднего уровня входят в со-

став сборок верхнего уровня.

Сборки верхнего уровня – это сборки, предназначенные для решения

компоновочных задач на уровне автомобиля в целом или его нескольких

взаимосвязанных систем.

Примером сборок нижнего уровня являются, например, шток в сборе

с вилкой переключения передач или синхронизатор коробки передач. Эти

сборки входят в качестве компонентов в сборку среднего уровня "Коробка

передач", которая в свою очередь входит в качестве компонента в сборку

верхнего уровня "Автомобиль в сборе".

Рассмотрим подробнее создание сборок среднего и верхнего уровня

на конкретных примерах.

Модель бортового редуктора вездехода

Модель бортового редуктора вездехода представлена на рис. 12.

Первым компонентом, который должен быть зафиксирован в пространстве

и относительно которого базируются остальные компоненты, является

подсборка "Картер в сборе". Расположение основных плоскостей сборки

выбрано таким образом, чтобы они проходили через оси ведомого и веду-

щего валов и были параллельны основным плоскостям автомобиля. В со-

став данной сборки входит три компонента, являющихся сборками нижне-

го уровня: "Картер в сборе", ""Ведущий вал в сборе", Ведомый вал в сбо-

ре" и несколько деталей (крышки подшипников, подшипники, болты и др.)

Отметим, что хотя подшипники являются сборочной единицей, в Solid-

Works их рациональнее моделировать как детали с конфигурациями.

Рис. 12. Модель бортового редуктора вездехода

Модель подвески бронеавтомобиля

Модель подвески бронеавтомобиля относится к сборкам среднего

уровня (рис. 13). Основные плоскости сборки подвески передних колес

должны совпадать с основными плоскостями модели автомобиля (см.

рис. 11). Для модели подвески задних колес плоскости Справа и Сверху

совпадают с соответствующими плоскостями автомобиля, а плоскость

Спереди подвески отстоит от плоскости Спереди автомобиля на расстоя-

нии его базы.

Основными компонентами, входящими в данную сборку являются:

колесный редуктор в сборе, нижний рычаг в сборе, верхний рычаг в сборе,

нижняя часть амортизатора в сборе, верхняя часть амортизатора в сборе.

Сначала назначаются следующие сопряжения:

Рис. 13. Модель подвески бронеавтомобиля

– два сопряжения Расстояние от оси нижнего рычага до плоскостей

Справа и Сверху;

– два сопряжения Расстояние от оси верхнего рычага до этих же

плоскостей;

– два сопряжения Расстояние от плоскости Спереди сборки до плос-

костей Спереди нижнего и верхнего рычага.

После назначения этих сопряжений рычаги могут совершать только

вращательные движения вокруг своих осей.

Затем сопрягают колесный редуктор с рычагами. Конкретный вид

сопряжений определяется в зависимости от конструкции шарниров под-

вески. Если используются сферические шарниры, то удобно использовать

сопряжение Совпадение для центров сферических шарниров на редукторе

и рычагах.

В сборке подвески управляемого колеса необходимо задать угол, оп-

ределяющий поворот колеса. Он задается с помощью сопряжения Угол

между плоскостью Справа сборки и плоскостью Спереди колеса (колесно-

го редуктора). Именно такое сопряжение будет корректно работать, если в

подвеске присутствует продольный (кастер) и (или) поперечный угол на-

клона оси поворота колеса.

При установке рычагов подвески необходимо обеспечить, чтобы при

нулевом угле поворота колеса и при положении, соответствующем стати-

ческому ходу подвески, его ось вращения проходила через плоскость Спе-

реди сборки.

Ход подвески задается с помощью сопряжения Расстояние между

плоскостью Сверху сборки и некоторой точкой на колесном редукторе, на-

пример, центром нижнего шарнира подвески.

Для установки амортизаторов в модели подвески может быть ис-

пользовано два подхода: 1) использовать модель амортизатора, вставив ее

в модель подвески как свободную, при этом можно будет перемещать от-

дельно верхнюю и нижнюю часть амортизатора; 2) использовать две от-

дельных модели для нижней и верхней части амортизатора, задав сопря-

жение Концентричность между их соответствующими цилиндрическими

поверхностями. Отметим, что первый способ не всегда корректно работает

в больших сложных сборках.

Модель вездехода

Модель вездехода является сборкой верхнего уровня и предназнача-

ется для отработки компоновочных решений (рис. 14). Модель в качестве

компонентов включает в себя сборки основных узлов, агрегатов и систем

автомобиля. Основные плоскости сборки расположены следующим обра-

зом: плоскость Справа совпадает с продольной плоскостью автомобиля,

плоскость Спереди совпадает с осью передних колес, плоскость Сверху

совпадает с плоскостями верхних полок лонжеронов рамы автомобиля.

Рис. 14. Модель вездехода

Расположение агрегатов задается с помощью сопряжений с исполь-

зованием основных плоскостей сборки. Если агрегат не наклонен относи-

тельно основных плоскостей автомобиля, то используются сопряжения

Расстояние и (или) Совпадение. Если агрегат имеет наклон (например,

двигатель), то сопряжения Расстояние задаются между основными плоско-

стями автомобиля и некоторой его точки (например, точки пересечения

оси коленвала и плоскости разъема картера сцепления). Дополнительно к

этому задаются сопряжения Угол, определяющие углы наклона основных

плоскостей агрегата относительно основных плоскостей автомобиля.

На ранних этапах компоновки удобно некоторые детали определить

в контексте сборки. Например, макеты карданных валов, определенные в

контексте сборки таким образом, что центры их шарниров совпадают с

центрами карданных шарниров на агрегатах трансмиссии, позволяют опе-

ративно отслеживать и оптимизировать длины валов и углы в шарнирах

при перемещении агрегатов в ходе компоновки.

4.8. Работа в режиме Чертеж

В режиме Drawing (Чертеж) для проектируемых трехмерных деталей

и сборок можно создавать двухмерные чертежи. Детали, сборки и чертежи

являются связанными документами; при внесении любых изменений в де-

тали или сборки документ чертежа также изменяется.

Обычно чертеж состоит из нескольких видов, сгенерированных из

модели. Виды также можно создавать из существующих видов. Например,

разрез создается из существующего чертежного вида.

Существует множество различных параметров для настройки эле-

ментов чертежа (основной надписи, размеров, технических требований и

т.д.), которые позволяют оформлять чертежи в полном (или почти в пол-

ном) соответствии с требованиями ЕСКД.

Следует отметить, что SolidWorks позволяет сохранять созданные

чертежи в формате DWG системы AutoCAD, что сильно упрощает созда-

ние чертежей сложных сборок и деталей в соответствии с требованиями

ЕСКД.

Подробнее о работе в режиме Drawing (Чертеж) можно узнать в

справочной системе пакета SolidWorks и в книгах [1, 2].

А здесь мы рассмотрим один интересный пример использования ре-

жима Drawing (Чертеж). Благодаря широкому использованию геометриче-

ских взаимосвязей в чертежах возможно их использование для решения

различных задач графоаналитическим методом. В частности, при разра-

ботке независимой подвески автомобиля на ранних стадиях проектирова-

ния в режиме Чертеж возможно не только отработать кинематику подвески

автомобиля, но и определить передаточное отношение по ходу и по уси-

лию для упругого элемента подвески. На рис. 15 представлен чертеж неза-

Рис. 15. Чертеж независимой подвески на двойных поперечных рычагах

висимой подвески вездехода на двойных поперечных рычагах. Изменяя

размер между линией уровня земли и линией рамы, можно проверить, как

изменяется развал колеса и колея автомобиля в зависимости от хода под-

вески, а также определить максимальные углы в шаровых шарнирах под-

вески. Вычисляя отношение хода колеса к изменению длины упругого

элемента при этом ходе, можно построить зависимость передаточного от-

ношения по ходу от хода колеса.

Кроме того, если провести дополнительное построение треугольни-

ков сил для этого типа подвески (подробнее см. в [3]), то возможно опре-

делить усилия, действующие на упругий элемент и рычаги в зависимости

от хода подвески и рассчитать передаточное отношение по усилию для уп-

ругого элемента.

С сожалением приходится отметить, что в режиме Чертеж нельзя

использовать такой мощный инструмент проектирования и анализа как

уравнения.

Заключение

Ограниченный объем учебного пособия не позволяет дать полное

описание приемов работы с таким мощным пакетом твердотельного моде-

лирования как SolidWorks. Однако автор надеется, что данное пособие по-

служит хорошим подспорьем при самостоятельном освоении SolidWorks.

Список рекомендуемой литературы

1. Тику Ш. Эффективная работа: SolidWorks 2004 – СПб.: Питер, 2005.

– 768 с.: ил.

2. Прерис А.М. SolidWorks 2005/2006. Учебный курс. – СПб.: Питер,

2006. – 528 с.: ил.

3. Проектирование полноприводных колесных машин: В 2 т. Т. 2. Учеб.

для вузов / Б.А. Афанасьев, Б.Н. Белоусов, Л.Ф. Жеглов, и др.; Под

общ. ред. А.А. Полунгяна. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана,

2000.– 640 с.