基于SolidWorks螺旋面零件的三维造型

1、第17卷第6期机械研究与应用Vol17No62004年12月MECHANICALRESEARCH&APPLICATION2004212基于SolidWorks螺旋面零件的三维造型赵海燕(苏州职工科技大学机械工程系,江苏苏州215004)摘要:通过典型实例介绍利用SolidWorks实现螺旋面零件三维造型过程,并对螺旋面的一些渐变情形提出具体的解决办法。关键词:SolidWorks;三维造型;螺旋面零件中图分类号:TH122文献标识码:A文章编号:1007-4414(2004)06-0105-031螺旋面零件造型分析1圆柱螺旋面零件的螺旋部分由螺旋实体和螺旋槽组成,用通过螺旋面零件轴线的平面截切

2、,截螺旋实体和螺旋槽分别得到其截面,截面的轮廓称之为“轴截面轮廓”。用垂直于螺旋面零件轴线的平面截切,可分别得到螺旋实体和螺旋槽的截面,截面的轮廓称之为“垂截面轮廓”。迹。SolidWorks是1个基于特征的三维软件。其造型特征是图1普通螺纹的三维造型平面的交线重合;(4)用扫描拉伸特征命令,以螺纹轴截面轮廓为扫描轮廓,以螺旋线为扫描路径,生成螺纹的三维造型。利用扫描切除来生成,主要操作步骤如下:(1)利用拉伸特征命令生成D=20mm、h=30mm的圆在图形的轮廓的基础上进行的。在其螺旋特征的生成过程中,需要设置螺旋线的一些要素和扫描截面轮廓以及生成方式。螺旋线的要素包括定义方式(螺距和圈数、

3、高度和圈数、高度和螺距)、旋向(左旋、右旋)、生成方向,此外还可以生成锥形等螺距螺旋线。截面轮廓分为2种,即轴截面轮廓和垂截面轮廓。生成方式包括2种,扫描拉伸和扫描切除。通过利用SolidWorks中扫描特征,根据螺旋面零件的特点,合理地进行设置,即可生成所需的三维实体模型。柱基体;(2)在圆柱上生成螺距P=2.5mm的螺旋线,螺旋线直径为17.294mm;(3)在通过轴线某一平面上做出螺纹槽的轴截面轮廓,要求槽的轴截面轮廓(梯形的长底边)和圆柱与轴截面所在平面的交线重合;(4)用扫描切除特征命令,以螺纹槽轴截面轮廓为扫描轮廓,以螺旋线为扫描路径,生成螺纹的三维造型。上述2种方法所生成的结果是

4、一样的。有些结构,如螺纹零件的螺尾、麻花钻头的沟槽尾部,轴齿轮的退刀部分等,这些结构呈渐浅状态。在生成尾部时,需改变螺旋线的生成方式。带螺尾的普通螺纹(以M202.5为例,P=2.5时,收尾x=6.3)。2螺旋面零件的造型方法2通过具体的螺旋面零件,阐述利用SolidWorks中扫描特征进行造型的方法。2.1螺纹零件的三维造型图1为普通螺纹的图样,其螺纹部分的轴截面如图1局部剖面图所示,为等边三角形切除顶部(实际情况是等边三角形的顶部是圆角,主要原因为刀具磨损),这样就成了1个梯形。垂截面轮廓比较复杂,因此应以轴截面轮廓作为扫描截面轮廓,以螺旋线为扫描路径进行扫描拉伸(扫描切除)来生成螺纹特征

5、。以轴截面轮廓作为扫描轮廓进行扫描拉伸的主要操作步骤(以M202.5)为例。(1)利用拉伸特征命令,生成直径等于螺纹小径d1=17.294mm、h=30mm的圆柱基体;造型步骤如下:(1)利用拉伸特征命令生成D=20mm、h=40mm的圆柱基体;(2)在圆柱上生成螺距P=2.5mm的螺旋线,螺旋线直径为17.294mm;(3)在螺旋线的终端生成锥形螺旋线(锥度外张,=12.12,P=2.5mm,h=6.3mm),锥状螺旋线起始直径d=17.294mm,起始角度和前螺旋线的结束角度相同,其余参数相同,利用组合曲线工具将2个螺旋线合并成新的螺旋组合曲线;(4)在通过轴线某一平面上做出螺纹槽的轴截面

6、轮廓,要求槽的轴截面轮廓(梯形的长底边)和圆柱与(2)在圆柱面上生成螺距P=2.5mm的螺旋线,螺旋线直径为17.294mm;(3)在通过轴线的某一平面上做出螺纹的轴截面轮廓,要求螺纹轴截面轮廓(梯形的长底边)和圆柱与轴截面所在收稿日期:2004-09-15作者简介:赵海燕,女,在读硕士研究生,研究方向:机电工程。105Vol17No6机械研究与应用第17卷第6期2004212MECHANICALRESEARCH&APPLICATION2004年12月轴截面所在平面的交线重合;(5)用扫描切除的方法生成螺纹和螺纹尾部,以螺纹槽的轴截面轮廓为扫描轮廓,以螺旋组合曲线为扫描路径,生成螺纹的三维造型

7、。生成轴孔和键槽。对于带退刀结构的轴齿轮,其退刀部分的沟槽逐渐变浅,可以利用生成螺纹的螺纹尾部相同的方法完成此退刀槽三维33造型。主要步骤如下:(例:mn=2mm、z=10、han=1、cn=)=200.25、n=20(1)按给出的法面模数mn、齿数z、螺旋角、压力角n=21.284mm,螺旋线等参数计算出分度圆直径d=zmn/cos导程P=d/tan=183.712mm,齿顶圆直径da=d+2mnhan3=25.284mm,用拉伸特征命令生成直径为25.284mm的(2)在圆柱的底面上导入单个轴齿轮槽的垂截面,在圆圆柱;柱上生成螺距P=183.712mm,螺旋直径d=21.284mm的螺图2

8、带螺尾的普通螺纹三维造型利用两次扫描切除,步骤如下:(1)生成螺纹部分,方法如前所述;(2)旋线,用扫描切除特征命令,廓,(),起始角度和前螺旋线的=成锥状螺旋线,参数如上所述;(引用工具,以此草图为扫描轮廓,锥形螺旋线为扫描路径,利用扫描切除特征命令生成螺纹收尾部分。2.2圆柱斜齿轮的三维造型;(4)利用草图绘制中转换实体引用工具将齿槽末端槽形转换成草图,并以此草图为扫描切除的轮廓线,以锥形螺旋线为路径进行扫描切除,即得到轴齿轮尾部的退刀部分;(5)阵列齿槽和退刀部分,即可得到所需要的三维轴齿轮造型(如图4所示)。也可利用组合曲线工具将2个螺旋线合并成1条曲线进行扫描切除,操作步骤前文有述,

9、这里就不再赘述。以渐开线斜齿轮为例(见图3),齿轮的齿面呈螺旋状。斜齿轮的端面齿廓为渐开线,端面齿廓可由斜齿轮的有关计算公式算出相应参数,而其轴截面轮廓复杂难画,因此以端面齿廓作为截面轮廓。此三维造型有3种方法:作出齿轮的圆柱基体(直径为齿根圆直径),然后用1个齿廓进行扫描拉伸,而后进行阵列;作出齿轮的圆柱基体(直径为齿顶圆直径),然后用1个齿槽进行扫描切除,而后进行阵列;作出端面齿廓,然后进行扫描拉伸。笔者认为第3种方法比较好。端面造型,扫描拉伸圆柱斜齿轮的三维模型,主要步骤如33下:(例:斜齿轮的参数:mn=2mm、z=25、han=1、cn=0.=15)25、n=20图4轴齿轮的三维造型

10、3调用CAXA绘制齿廓图形CAXA电子图板是我国目前自主版权的CAD软件系统,它简单易学、操作方便,支持多种标准数据接口,能方便地和AutoCAD进行文件交换。调入齿廓图形的步骤如下:(1)在CAXA中用齿轮生成的命令生成完整端面齿廓图(也可以是单个齿廓),然后将此图用“3.dwg“格式输出;(2)在SolidWorks中执行“打开”命令,在出现的对话框图3圆柱斜齿轮的三维造型(1)按给出的法面模数mn、齿数z、螺旋角、压力角n=51.7638mm、等参数计算出分度圆直径d=zmn/cos螺旋线螺距P=d/tan=606.909mm。(2)作出螺旋线,螺旋线螺距P=606.909mm,螺旋线直

11、中选择“3.dwg”,然后将CAXA输出的“3.dwg”文件打开,输入到零件中,在输入数据单位中选择“mm”。这样完整的端面齿廓图绘制完毕。径d=51.7638mm,导入端面齿廓图(此步骤下文有解释);(3)用扫描拉伸特征命令,以端面齿廓为扫描截面,以螺4结论通过实例,利用SolidWorks的特征造型功能,快速地绘制螺旋面零件的三维模型得以实现,对其中的渐变部位提出了旋线为扫描路径生成三维模型,而后再用拉伸切除特征命令106第17卷第6期机械研究与应用Vol17No62004年12月MECHANICALRESEARCH&APPLICATION2004212可行的处理,对三维标准件库的建立具有

12、实用价值。用SolidWorks画螺旋面的关键是选择好轮廓,应根据零件的特点,确定采用垂截面轮廓或轴截面轮廓,以使所画截面轮廓图形尽量简单,这样不但画图方便,也为参数化提供了方便。参考文献:1成大先.机械设计手册M.北京:化学工业出版社,200212孙桓,陈作模.机械原理M.北京:高等教育出版社,19961(上接第101页)theta0=-pi/6;t=0:pi/1000:43pi;theta=theta0+1.253t;Vcx=(-l13w3sin(theta)+(l22-(20-l13sin(theta).2).(-1/2).3(20-l13sin(theta).3(l13w3cos(th

13、eta);plot(t,Vcx,linewidth,3););line(0,83pi,0,0,color,r)xlabel(时间:t)ylabel(速度值)title(速度(Vcx)plot(t,xc,linewidth,3);所示。图4铰链C随时间变化的位置曲线由图4分析可得该机构的行、回程时间分别约为t1=3.03、t2=2.01,则其滑块的行程速比系数K=t1/t2=1.507。根据上述的运动分析结果可知该设计符合设计要求。4结束语这里将AutoCAD用于图解法设计,比手工作图优越,简单快捷,同时利用MATLAB进行动态仿真和运动分析,大大提高了设计精度,在机械机构设计中,很多机构都可运

14、用Au2toCAD和MATLAB进行辅助设计,从而达到既简化设计过程图3滑块运动速度曲线在上述程序后添加以下语句即可获得铰链C随时间变化的位置曲线,如图4所示。figure(3)xc=(-21.5+21.53cos(theta)+sqrt(46.52-(20-21.53sin(theta).2);又提高设计精度的目的。参考文献:1张跃峰,陈通1AutoCAD2000入门与提高M1北京:清华大学出版社,200012王沫然1MATLAB与科学计算M1北京:高等教育出版社,20031(上接第90页)尘器易采用被动式有压水袋或阻燃粉末装置,粉尘为亲水物质易采用有压水袋,其它采用阻燃粉末装置;如果为大型袋式除尘器易采用智能高压喷洒装置。3.5其它运行情况;绝对禁止在袋式除尘器工作时间对其进行电焊、气割等操作和