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                 圓柱-槽輪導軌的設計

       圓柱形導軌,槽輪形支撐,完成輕載類型導軌副的設計,其樣式如圖1所示。在設計中經常會遇到的問題是,怎樣在裝配中根據槽輪的空間位置,精確定位并關聯槽輪安裝軸孔的位置。

        為了方便討論,本文將這個實際問題簡化為僅求解槽輪軸線和端面位置兩個參數。


    一、基于裝配的關聯設計

        這種設計需要基于裝配關系的約束,否則在方案調整后將不能自動更新相關的參數,并且槽輪的具體形狀尺寸,也需要基于裝配關連才能被確定。

        但基于裝配關連并非只有裝配約束一種機制,尤其是槽輪上導槽的設計,需要直接的關聯才好做。下面筆者所介紹的,是一種即能綜合發揮Inventor基于裝配關聯的設計能力,又可以充分符合工程師原始設思維的方法。

        簡化設計的前提條件是:

        ◎圓柱導軌直徑為30mm,可能在20~40mm之間變動;

        ◎槽輪導軌成圓弧點接觸,接觸角45',導槽圓弧半徑約為1.25倍導軌半徑;

        ◎導槽圓弧面包含角大約為75';

        ◎槽輪端面離開圓柱導軌外圓大于10mm;

        ◎槽輪安裝孔不作要求,僅求解中心線位置。

        目前的主要問題不僅在于怎樣完成兩個模型之間的數據關聯,在Inventor中有多種方法可以解決,問題的關鍵是如何把兩者正確地、簡捷地安裝在一起,并取得下一步設計的基礎條件。

        以下所討論的內容均基于Inventor&nbspR10。


    二、圓柱導軌的設計模型

        圓柱導軌的設計模型是很簡單的一根圓柱。如圖1所示。



    圖1 圓柱-槽輪結構


        在Fx表中,將直徑參數設置成“可輸出”,為將來設計槽輪做好鋪墊。


    三、槽輪設計模型

        槽輪設計是最關鍵的一步,在整個設計中起到承上啟下的作用,具體操作方法如下。

       &nbsp1.衍生導軌參數

        創建新零件,在建模之前,首先衍生導軌的直徑參數以做備用。這樣就可以造成兩者之間在基礎設計數據上的直接關聯。

       &nbsp2.以原始坐標系的圓點為基準的草圖結構

        在創建草圖的時候,先投影零件原始坐標系的原點,作為設計基準,并繪制參考線的導軌圓;標注驅動尺寸時引用衍生來的參數。如圖2所示。在此基礎上創建槽輪的半個輪廓,如圖3所示。



    圖2 數據關聯


        這樣做的好處,是在零件設計的時候,可以利用本零件的Z軸充當未來裝配下導軌的軸線。完成草圖后的結果如圖3所示。



    圖3 草圖結果


       &nbsp3.將Z軸可見

        完成零件后, 將Z 軸可見,這樣才可能在裝配中方便地使用它,F在,Z軸就是未來的裝配基準了。


    四、裝配

        上述鋪墊完成,裝配就很簡單了,先約束槽輪模型的Z軸與導軌軸線重合,再給槽輪本身軸線角度約束。因為兩者相切,是在草圖級別就已經被確認了,不必在裝配中考慮。

        試改變導軌的直徑,可見槽輪與裝配關系能夠保持設計的想法而關聯改變。


    五、其余結構的設計

        如果想更充分地利用Inventor現有功能,就應該繼續完成設計中的其他內容,只有這樣才能更大程度地體現出CAD的作用。

       &nbsp1.選用軸承

        在這個設計中,槽輪的支撐軸承是“死的”,也就是說,軸承的幾何參數不能改變。在涉及加速器中選擇合適的軸承是很容易完成的。

        將軸承裝配到前邊介紹的草圖中,并約束好位置,結果如圖4所示。



    圖4 虛實結合的概念草圖


       &nbsp2.完成其他結構的草圖

        這是個虛實結合的概念草圖,用簡單的虛裝配完成各部分的位置約束,接著創建槽輪孔結構,然后創建芯軸、墊圈、隔套等零件草圖。這樣,3-base.IPT就成為所有相關零件的概念草圖攜帶者,而這些東西又是基于虛裝配和實際軸承所關聯設計而成的。

       &nbsp3.完成其他零件

        衍生3-base.IPT后,先選擇合適的輪廓,用旋轉特創建關鍵結構,然后再添加其他必要結構,這樣零件就可以存盤了。

       &nbsp4.完成裝配

        這就很簡單了,只要把各自的原始坐標系的成員添加必要的約束就行了,因為所有零件都是基于同一個坐標系完成位置描述的。

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