基于中望3D的螺旋千斤顶的三维设计及动态仿真

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　　摘  要：中望3D不仅能对零件实体进行建模，而且能模拟机构的运行过程，同时还可以将运动过程进行演示，并制成动画文件，用于实时进行演示。文章以千斤顶为例，介绍了三维实体建模过程和方法，并进行装配，然后做出它的爆炸图，并进行动画演示。
　　关键词：螺旋千斤顶;中望3D;三维设计;运动仿真
　　中图分类号：TP391.7       文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）03-0074-03
　　Abstract： ZW3D can not only model parts， but also simulate the running process of the mechanism. At the same time， it can demonstrate the moving process and make animation files for real-time demonstration. Taking Screw Jack as an example， this paper introduces the process and method of three-dimensional solid modeling， carries out assembly， then makes its explosion diagram and carries out animation demonstration.
　　Keywords： screw Jack; ZW3D; three-dimensional design; motion simulation
　　1 研究的意义
　　千斤顶主要适用于车辆检修、工程支撑和一般重物起升下降之用。螺旋千斤顶由人力通过往复扳动手柄，通过螺旋副传动，螺杆或螺母套筒作为顶举件，而达到起重拉力的功能。其结构轻巧坚固、灵活可靠，携带轻便，因此广泛应用于流动性的起重作业。
　　传统的设计方法，工作量大，周期长，效率低，而且需要试制样机。中望3D软件作为国内优秀的三维设计软件，操作简单，设计效率高。它不仅可以生成二维工程图，而且可以进行三维零件建模和虚拟装配，还可以进行运动仿真功能，通过动画来展现零件的三维造型和运动仿真。它能帮助设计人员综合比较几种设计方案，减少设计风险，对实际应用提供了参考价值。
　　2 螺旋千斤顶的三维设计过程
　　在三维设计之前，需要根据设计参数要求，确定主体结构。
　　2.1 传动零件的设计——螺旋杆的设计
　　螺旋杆的三维模型建立相对简单，运用几次圆柱体叠加特征或者绘出轴向截面图利用【旋转】特征，利用打孔和阵列命令钻孔，然后利用螺纹特征成型螺纹。图1为螺旋杆的三维模型。
　　图1 螺旋杆的三维模型
　　2.2 螺套的设计
　　螺套建模的关键是内梯形螺纹的建模。所以先建外部轮廓的模型，然后再建内螺纹。螺套的模型如图2所示。
　　图2 螺套的三维模型
　　2.3 底座的设计
　　（1）单击“造型模块”中的“插入草图”，选取XZ平面为基准面，绘制草图3。
　　（2）退出草图截面，单击“造型模块中”的“旋转”命令，选z轴为坐标轴，得图4。
　　 （3）单击“造型模块”中的“打孔”命令，选螺纹孔，大径10，深度20，再镜像特征得图5，底座的建模就完成了。
　　2.4 顶垫的设计
　　顶垫的三维建模过程如下：
　　（1）单击菜单栏中“文件”，然后单击“新建”命令新建顶垫文件。
　　（2）单击“造型模块”中的“圆柱体”命令，分别建直径为50，高度为20和直径为70，高度为10的圆柱体叠加。
　　（3）单击“造型模块”中的“孔”命令，选择台阶通孔，上端直径为35.5，深度为10.3，下端直径为25。
　　（4）单击“造型模块”中的“圆角”命令，倒圆角R10。
　　（5）单击“造型模块”中的“圆角”命令，倒工艺圆角R1。
　　（6）单击“造型模块”中的“插入草图”，选择XZ平面为基准面，绘制宽度是2，长度超出零件轮廓的矩形。
　　退出草图截面，单击“造型模块”中的“拉伸”命令，深度为0.3，选择除料，得到一个通槽，然后单击“造型模块”中的“阵列”命令，数目24个，得到顶垫三维模型图6。
　　图6 顶垫的三维模型图
　　2.5 端盖的三维建模
　　 端盖的三维建模过程如下：
　　（1）新建端盖文件。
　　（2）单击“造型模块”中的“圆柱体”命令，建直径为50，高度为9的圆柱体。
　　（3）单击“造型模块”中的“孔”命令，选择沉头孔，大端直径20，小端直径为11，孔角度为90度。
　　（4）单击“造型模块”中的“倒角”命令，倒尖角C1，得到端盖的三维模型图7。
　　图7 端盖的三维模型
　　3 千斤顶的装配
　　装配方法如下：
　　（1）新建装配。选择“零件/装配”对象，并将其命名为“千斤顶装配”。
　　（2）插入千斤顶底座组件。选择“装配”选項卡→“组件-插入”命令（或者单击右键，选择插入组件），从对象列表中选择底座组件，将它放置在屏幕上0，0，0的位置上。
　　（3）对齐千斤顶底座组件。现将千斤顶底座组件与XYZ基准面对齐。成功对齐的关键：将过滤器设置为面，并单击右键选取在实体上选项。如果选取一个圆柱面，则中望3D软件将假定同心约束;如果选取平面，则中望3D软件假定为重合约束。 　　（4）插入螺套组件。选择“装配”选项卡→“组件-插入”命令，从对象列表中选择螺套组件，将它放置在远离千斤顶底座的某个位置。
　　（5）对其螺套组件。现在，将对齐螺套组件和千斤顶底座组件。
　　（6）插入螺旋杆组件。选择“装配”选项卡→“组件-插入”命令，从对象列表中选择螺旋杆组件，将它放置在远离千斤顶底座的某个位置。
　　（7）对齐螺旋杆组件。现在，将螺旋杆组件插入到千斤顶底座和螺套组件中。
　　（8）插入绞杆组件。选择“装配”选项卡→“组件-插入”命令，从对象列表中选择绞杆组件，将它放置在远离千斤顶底座的某个位置。
　　（9）对齐绞杆组件。现在，将绞杆组件插入到螺旋杆组件中。
　　（10）插入顶垫组件。选择“装配”选项卡→“組件-插入”命令，从对象列表中选择顶垫组件，将它放置在远离千斤顶底座的某个位置。
　　（11）对齐顶垫组件。现在，将顶垫组件插入到螺旋杆组件中。
　　（12）插入端盖组件。选择“装配”选项卡→“组件-插入”命令，从对象列表中选择端盖组件，将它放置在远离千斤顶底座的某个位置。
　　（13）对齐端盖组件。现在，将端盖组件插入到顶垫组件中。
　　（14）检查对齐。使用视图/外部基准面按钮，由此将基准面从显示屏中移除，确保开启着色;再次使用“装配”选项卡中的“对齐-查询”对齐约束命令，查看有颜色代码的图形。
　　（15）保存、退出装配。
　　（16）干涉检查。至此千斤顶的整个装配过程基本结束，如图8所示。
　　4 千斤顶的爆炸图及动画演示的生成
　　千斤顶爆炸图的生成过程如下：
　　（1）单击工具栏“装配”→“炸开配置”，输入炸开装配图的名称，单击“确定”按钮进行炸开。
　　（2）单击工具栏“装配”→“移动”图标，对组件进行位置上的调整，爆炸图如图9所示。
　　（3）单击工具栏“装配”→“新建动画”，使用该功能，创建一个动画（过程省略）。
　　5 结束语
　　利用中望3D软件对千斤顶进行三维设计及虚拟装配，可得到以下结论：
　　（1）设计直观、合理而又高效。（2）通过虚拟装配和运动仿真，可以很直观地检测各零件之间的碰撞与干涉，节省了开发时间，并能高效地对产品进行优化设计。
　　参考文献：
　　[1]于美丽.基于Solidworks的圆柱齿轮减速器的三维设计及动态仿真[J].科技创新与应用，2016（18）：43-44.
　　[2]杜学飞.浅谈中望3D软件功能应用[J].内蒙古科技与经济，2016（4）：100+115.
　　[3]刘本辉.用中望3D轻松设计陶瓷盘式制动器[J].CAD/CAM与制造业信息化，2014（10）：57-59.
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