Разработка объемных параметрических моделей типовых деталей машин

Параметрические модели типовых деталей. Построение объемных моделей зубчатых колес на основе 3D параметрической модели

Разработка объемных параметрических моделей типовых деталей машин

Первой конструкторской работой студентов, осуществляемой на кафедре «Основ конструирования машин» является расчет и конструирование редукторов. Целью работы является приобретение первых инженерных навыков по расчету и конструированию типовых деталей, узлов машин и механизмов на основе полученных теоретических знаний. Поэтому мы будем рассматривать типовой редуктор.

На основе результатов прочностного и кинематического расчетов студенты выполняют эскизный вариант общего вида механизма. В дальнейшем прорабатываются конструкции отдельных деталей. На заключительной стадии проекта оформляются компьютерные рабочие чертежи, входящих в конструкцию деталей и сборочный чертеж редуктора. Эта стадия должна проводиться с использованием баз данных параметрических моделей типовых деталей. Для того, чтобы студент мог использовать параметрические модели, он должен пройти предварительную графо-геометрическую подготовку на кафедре инженерной графики, в ходе которой освоить возможности и особенности систем автоматизированного проектирования по параметрическому моделированию, научиться создавать базы данных параметрических моделей, а также пользоваться базами данных.

Прежде чем приступить к созданию параметрических моделей деталей редуктора, нужно произвести их классификацию (см. рис. в презентации). Исходя из нее, можно выделить следующие типы деталей:

1)Валы-шестерни

2)Валы

3)Зубчатые колеса

4)Стаканы подшипников

5)Крышки

6)Детали крепежа (болты, винты, гайки, шайбы и т.д.)

7)Подшипники

Рассмотрим последовательность создания параметрических моделей деталей каждой группы. Общий порядок работы:

1. Анализ конструкции деталей группы;

2. Формирование типового представителя;

3. Построение исходных контуров;

4. Простановка размеров (координация поверхностей);

5. Преобразование размеров в параметрические;

6. Построение объемной модели с помощью выполнения операций с контурами;

7. Создание табличной формы для внесения информации из конструкторского чертежа детали;

8. Написание алгоритма расчета параметрических размеров с использованием данных с чертежа, оформление таблицы расчета;

Подключение таблицы значений параметрических размеров к параметрической модели, запись параметрического фрагмента.

Разработка параметрической модели детали типа «стакан»

1. Стаканы подшипников предназначены для более точной ориентации подшипника в корпусных деталях, а так же передачи усилий от подшипника на корпус. Кроме того, необходимость установки стакана объясняется действием циклических нагрузок от неуравновешенных вращающихся масс, передаваемых посредством подшипника на корпус, а также низкой износостойкостью материалов корпусных деталей. Как правило, стаканы подшипников работают при благоприятных температурных режимах и умеренных осевых и радиальных нагрузках.

Как видно из чертежей деталей (рис.1), по основным конструктивным признакам и функциональному назначению они относятся к классу деталей типа втулок.

В конструкции рассматриваемых стаканов подшипников можно выделить два элемента: фланец крепления стакана к корпусной детали и собственно корпус стакана. Фланец крепления представляет собой плоскую поверхность сложной формы. Во фланце предусмотрены отверстия под болты. Диаметр отверстий 6 – 8 мм. Корпус стакана представляет собой тело вращения. Наружная поверхность корпуса является базовой, по ней детали устанавливаются в корпус. Внутренние цилиндрические поверхности - это рабочие поверхности, в них устанавливаются наружные кольца подшипников. Эти поверхности имеют канавки для выхода шлифовального круга. Значения диаметров этих поверхностей лежат в пределах от 60 до 70 мм. Высота буртов 3...4 мм. Требования по точности и шероховатости поверхностей у всех деталей схожи. Конструкция деталей сформирована цилиндрическими и плоскими поверхностями. Все поверхности являются простыми, доступными и достаточно протяженными.

Рис.1 - Чертежи стаканов подшипников

Чертеж типового представителя показан на рис.2.

Рис. 2 - Типовой представитель класса «стаканы подшипников»

2. Исходными контурами для построения параметрической объемной модели являются контур корпуса стакана (контур вращения) и контур фланца (контур смещения).

Контур корпуса стакана с обозначениями поверхностей представлен на рис.3. Контур фланца – на рис. 4.

Рис.3 - Контур корпуса и его параметры

Рис.4 - Контур фланца

3. На следующей стадии необходимо координировать каждую элементарную поверхность в двух направлениях (рис.5). Это делается автоматически с помощью функции «Автомат размеров». При этом в качестве точки привязки выбираем начало абсолютной системы координат. В результате получаем 2 «образмеренных» контура, расположенных в перпендикулярных плоскостях.

Рис.5 - Простановка размеров

4. Следующий этап – создание параметрических размеров и построение объемной модели стакана. Объемная модель строится путем вращения контура корпуса и смещения контура фланца (рис.6).

Рис.6 - Объемная модель стакана

5. На данном этапе следует подготовить таблицу, которая будет подключаться к объемной модели, и, согласно значениям параметров которой должна будет меняться ее геометрия. Такая таблица подготавливается в книге Microsoft Excel. Эта книга должна состоять из 3 листов.

Первый лист представляет собой табличную форму (рис. 7), в ячейки которой заносится информация из конструкторского чертежа детали (или классификационной таблицы деталей данного типа).

Рис.7- Табличная форма внесения данных с чертежей деталей

В ячейках 2 листа (рис.8) содержатся значения параметров контура (см. рис.3), вычисляемых с помощью данных 1 листа:

Рис.8 - Таблица значений параметров контура

В ячейках 3 листа содержатся значения параметрических размеров, которые вносятся в таблицу, привязанную к геометрической модели. Эти значения рассчитываются процессором MS Excel с использованием данных, содержащихся во 2 листе.

6. Теперь следует подключить таблицу 3 листа к параметризованной объемной модели типового представителя, записать ее в файл фрагмента (стакан.cat) и на этом создание параметрической модели стакана можно считать завершенным.

Для получения объемной модели любой детали типа нужно вызвать фрагмент на открытие, выбрать строку в таблице, соответствующую нужной детали. При этом мы можем наблюдать, как перестраивается модель при выборе различных строк таблицы (рис.9). Если есть необходимость изменить значения только нескольких размеров, можно воспользоваться функцией «Изменение размеров ПРМ». Указав нужный размер, введя его новое значение, получаем перестроение элемента, связанного с этим размером.

Рис. 9 - Иллюстрация перестройки модели стакана