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第8章综合实例本章内容1液压扳手结构分析及建模设计构思2主要零部件的建模3装配体设计4动画制作5输出工程图1液压扳手结构分析及建模设计构思1.1结构组成及功能特点1机壳2摇臂3棘轮4棘爪5连接叉6缸筒7活塞杆8活塞杆堵头9缸盖10反力臂11油管旋转接头功能特点：螺母拆装作业是单向的间歇运动过程。工作时，调整好反力臂10，液压泵站的高压油通过油管旋转接头11进入缸筒6，推动活塞杆（活塞）7、连接叉5，并带动摇臂2转动，摇臂2通过棘爪4推动棘轮3转动，棘轮3与输出轴套接，从而使输出轴带动螺母转动，完成拆装作业的单向间歇运动过程。这就要求液压扳手执行机构重量轻，结构紧凑，便于单人操作；能够输出强大转矩，作业速度和定力矩可调。1液压扳手结构分析及建模设计构思1.2建模分析•棘轮有多个轮齿，采用在草图中只绘制一个齿，再圆周阵列的方法，以此提高绘图效率。摇臂通过棘爪与棘轮啮合传递运动，因此棘爪可以采用自上而下方法来设计，即首先摇臂和棘轮装配起来，这样在设计棘爪时就可以使用其它装配体零件的几何特征。•机壳与缸筒之间通过油缸接头进行连接，而油缸接头与机壳是一体成型，所以采用自上而下方法生成机壳与缸筒的油缸接头实体。•反力臂的力臂部分由于形状不规则，采用放样特征来生成。最后将各个零部件实体装配在一起，完成模型的建立。2主要零部件的建模2.1摇臂1．建模分析摇臂模型的主体由三个凸台组成，在其上有棘爪腔、棘轮腔、销轴孔等。因此，建模时，可以采用切挖式建模，先绘制摇臂基体，然后在其上切挖出用来安装其他零件的腔和孔，最后生成圆角过渡。2．建模步骤（1）新建一个零件文件。（2）选择“前视基准面”，单击草图绘制按钮进行草图1的绘制（3）绘制拉伸1特征。2.1摇臂（4）在图形区域中选择拉伸1特征的一侧面，进行草图2的绘制。（5）完成拉伸2特征的绘制。2.1摇臂（6）在图形区域中选择拉伸1特征的一侧面，进行草图3的绘制。（7）完成拉伸3特征的绘制。2.1摇臂（8）在图形区域中选择拉伸1特征另一侧面，重复步骤（6）、（7），完成拉伸4特征的绘制。2.1摇臂（9）在图形区域中选择拉伸4特征生成的平面，进行草图5的绘制。（10）完成拉伸5特征的绘制。2.1摇臂（11）在图形区域中选择拉伸4特征生成的平面，单击草图绘制按钮进行草图6的绘制。（12）完成拉伸6特征的绘制。2.1摇臂（13）完成圆角1特征的绘制。（14）保存文件名为“摇臂.sldprt”。2.1摇臂2.2连接叉1．建模分析连接叉模型采用切挖式建模，建模时可以首先利用拉伸基体/凸台特征生成基体，然后在基体上切除多余的材料。步骤草图示意图特征示意图主要方法和技巧1绘制拉伸1特征草图平面：前视基准面特征：单向拉伸80mm绘制草图时，注意添加几何关系，实现设计意图2绘制基准面1基准面：拉伸1特征的底面等距距离：28mm3绘制拉伸2特征草图平面：基准面1特征：单向完全贯穿绘制草图时，使用转换实体引用工具，将实体边线复制到草图上连接叉建模流程4绘制拉伸3特征草图平面：前视基准面特征：单向完全贯穿5绘制拉伸4特征草图平面：拉伸1特征的底面特征：单向拉伸切除5mm6绘制拉伸5特征草图平面：拉伸4特征的平面特征：单向拉伸切除13mm连接叉建模流程7绘制拉伸6特征草图平面：基准面1特征：单向完全贯穿8绘制拉伸7特征草图平面：拉伸2特征的一侧面特征：单向拉伸切除60mm2．建模的基本流程2.3活塞杆堵头1．建模分析活塞杆堵头零件的模型属于圆盘类零件，其主体为两个同轴的圆柱组合体。建模时，可以首先利用拉伸基体/凸台特征来构建两个圆柱组合体，然后在组合体一端中心利用拉伸切除特征构建六边形孔，最后生成圆角过渡。2．建模的基本流程步骤草图示意图特征示意图主要方法和技巧1绘制拉伸1特征草图平面：前视基准面特征：单向拉伸12mm2绘制拉伸2特征草图平面：拉伸1特征的一端面特征：单向拉伸14mm3绘制拉伸3特征草图平面：拉伸1特征的另一端面特征：单向拉伸切除8mm2.4缸盖1．建模分析缸盖零件模型的结构特点与活塞杆堵头相同，可以采用同样的方法进行建模。2．缸盖建模的基本流程步骤草图示意图特征示意图主要方法和技巧1绘制拉伸1特征草图平面：前视基准面特征：单向拉伸10mm2绘制拉伸2特征草图平面：拉伸1特征的一端面特征：单向拉伸30mm3绘制拉伸3特征草图平面：拉伸2特征的端面特征：单向拉伸8mm4绘制拉伸4特征草图平面：拉伸3特征的端面特征：单向拉伸切除15mm5绘制拉伸5特征草图平面：拉伸1特征的另一端面特征：单向拉伸切除20mm6绘制圆角1特征圆角对象：拉伸5特征生成的平面等半径：2mm2．缸盖建模的基本流程2.5棘轮1．建模分析棘轮模型各结构尺寸为：齿数z=21，模数m=8，外径D=168mm，轮齿厚度δ1=80mm，八方孔厚度δ2=90mm。该模型属于圆盘类零件，建模时，可以利用拉伸凸台和拉伸切除特征操作来生成棘轮的基本模型。因此建立棘轮模型的关键是绘制好轮齿的草图。由于轮齿均匀分布在圆周上，绘制轮齿草图时，可以先绘制一个棘轮轮齿，然后在圆周上进行阵列即可。2．棘轮建模的基本流程步骤草图示意图特征示意图主要方法和技巧1绘制拉伸1特征草图平面：前视基准面特征：单向拉伸80mm2绘制拉伸2特征草图平面：拉伸1特征的一端面特征：单向拉伸5mm3绘制拉伸3特征草图平面：拉伸1特征的另一端面特征：单向拉伸5mm4绘制拉伸4特征草图平面：拉伸2特征的端面特征：单向完全贯穿5绘制拉伸5特征草图平面：拉伸1特征的一端面特征：单向拉伸切除27.5mm6绘制拉伸6特征草图平面：拉伸1特征的另一端面特征：单向拉伸切除27.5mm2．棘轮建模的基本流程2.6反力臂1．建模分析反力臂模型结构较为复杂、形状不太规则，上部为带槽的长方体，中部为带槽的梯形结构，下部为带孔的圆柱体。建模时，需要经过多步的拉伸基体/凸台和拉伸切除特征，另外，还采用了放样和旋转切除特征，并建立了多个基准面作为绘图平面。2.7活塞杆1．建模分析活塞杆模型结构类似于轴类零件，活塞杆与活塞一体成型，其主体由四个同轴心不同直径的圆柱体构成，一端有螺纹孔与连接叉相连，另一端为空心直孔，其中1个圆柱体上有两道沟槽，1个圆柱体的外缘有1.5×45°倒角。建模时，所用的拉伸、拉伸切除和旋转切除特征是常见的特征，螺纹孔可以采用异型孔向导工具绘制。2.8缸筒1．建模分析缸筒模型形状较规则，但是结构较复杂，其主体主要由筒体、油口台和销轴台三部分组成，其中筒体是偏心的，即内孔圆柱面与外圆圆柱面轴线不重合，有一偏心距离，在主体上有油路、销轴孔、螺钉孔、进出油孔、与机壳连接处等多个孔和沟槽。建模时，所用的特征多是常见的拉伸基体/凸台、拉伸切除和旋转切除特征，只需一步一步的操作即可。对于简单直孔，可以通过绘制圆的草图、再拉伸切除得到，也可以通过简单直孔按钮得到。3装配体设计常用配合关系：重合、同轴心、角度、相切、距离、平行等。在装配体设计时，根据实际问题，可以选择使用自下而上的方法，或自上而下的方法，或两种方法相结合的方式。自下而上设计方法是比较传统的方法。自上而下设计方法优越性主要在于：在设计零件时可以参考其它装配体零部件的几何特征，通过与原零部件的几何关系，来控制模型的形状和尺寸，避免重复性的工作，以此提高设计效率；在设计更改时，由于设计的零件和原零部件是相互关联的，仅需改变一处即可快速地完成修改。3.1自上而下设计子装配体1．摇臂棘轮子装配体通过以上对摇臂的建模，我们知道摇臂包含有棘轮腔和棘爪腔，又根据液压扳手的工作原理，需要棘爪与棘轮啮合来传递运动，因此可以采用自上而下方法来设计棘爪，使其参考棘轮和摇臂棘爪腔的几何特征。设计子装配体时，首先把摇臂、棘轮装配起来，再采用自上而下的方法，绘制棘爪。具体的操作步骤如下：（1）新建装配体文件，并调入摇臂模型。（2）调入“连接叉.sldprt”文件。（3）对摇臂“面1”与连接叉“面2”进行“重合”配合。（4）对摇臂的上视基准面与连接叉的销轴孔轴线进行“重合”配合。（5）调入“棘轮.sldprt”文件。（6）对摇臂“面3”与棘轮“面4”进行“同轴心”配合。（7）对摇臂“面5”与棘轮“面6”进行“重合”配合。（8）保存文件名为“摇臂棘轮子装配体.asm”。（9）插入新零件。（10）选择摇臂拉伸3特征所生成的平面作为新零件第一个特征的草图绘制平面。（11）绘制草图1。（12）完成拉伸1特征的绘制。（13）更改文件名“[零件1^摇臂棘轮子装配体]”，为“棘爪”。（14）保存装配体文件，选择外部保存，指定保存的路径。2．机壳缸筒子装配体采用自上而下方法生成机壳与缸筒的油缸接头实体。为了参考缸筒的几何特征，首先要把缸筒调入装配环境中，形成机壳缸筒子装配体，参考引用结束后，可以更改文件名为机壳，并保存到外部文件。实体其余部分的建模同通常的零件一样，可以打开机壳零件进行编辑，其详细的操作步骤同棘爪。机壳实体模型结构较为复杂，需要多步来完成，但是结构关于纵向中心面对称，建模时可以根据实际情况在草图和建立实体特征之后应用镜向工具。3.2自下而上设计总装配体将上述绘制的零部件通过配合关系组合起来，形成液压扳手总装配体。4动画制作装配体的产品模拟动画可以通过规定装配体零部件在不同时间的位置来模拟产品的运动。液压扳手在一个循环内的动作分为2步：油缸无杆腔进油推动活塞移至最大位移处和油缸有杆腔进油推动活塞返回到初始位置，即活塞的往复运动。要实现活塞在油缸中的往复运动，利用基于相对距离的改变来实现，该方法就是为零部件添加距离配合，在动画不同时间点更改距离值，实现零部件的移动。液压扳手动画制作液压扳手动画关键步骤的详细过程如下：（1）为了使摇臂棘轮子装配体内各零件相对运动，需要首先解散该子装配。解散后，还要进行以下几方面的工作：①使摇臂状态由固定改为浮动；②在棘爪与摇臂间添加配合，保证摇臂棘爪无相对运动；③在棘轮棘爪啮合面间添加重合配合，以确定两者间初始啮合位置，然后压缩该配合。液压扳手动画（2）设定活塞初始位置。（3）生成棘轮的旋转基本运动。液压扳手动画（4）活塞移动。（5）活塞停止不动。（6）活塞反向移动。（7）将以上两个运动进行合成来模拟该模型的运动情况。（8）单击计算按钮完成动画制作，预览无误后将动画保存。5输出工程图（1）新建工程图文件。（2）在打开“液压扳手总装配体.asm”文件。（3）在系统的引导下生成左视图、上视图和轴测视图绘制。（4）在推理线的引导下绘制竖直线作为剖切线。（5）完成剖面视图的绘制。当生成模型时，可包括出详图（尺寸、注释、符号等），这些信息可以从三维模型环境下调入，也可以根据需求手动修改和添加。