经典图书 0 引言
弹簧是一种利用弹性来工作的机械零件。一般用弹簧钢制成。用以控制机件的运动、缓和冲击或震动、贮蓄能量、测量力的大小等,广泛用于机器、仪表中。按形状分,主要有螺旋弹簧、涡卷弹簧、板弹簧等。本文就介绍如何利用三维CAD软件SolidWorks机械工程师论坛,快速的对弹簧进行参数化设计。
1 SolidWorks软件特点
SolidWorks是由SolidWorks公司成功开发的一款三维CAD软件,相对于二维CAD软件来说,有许多优点。其中之一就是它能真正体现出设计者的设计意图,摆脱了二维CAD软件纯粹绘图的作用,是目前机械设计的发展方向。在SolidWorks中,无论是 草图、特征或者装配中的尺寸,都是"驱动"的作用,是所标注对象的几何数据库的内容,而不是对所标注对象的"注释"。而且驱动尺寸始终与标注对象关联。
SolidWorks有很强的三维造型功能。它利用拉伸、旋转、扫描、放样和加厚度等特征造型技术生成形体;通过系列零件设计表,可实现系列零件设计;本文就介绍在Solidworks2009中如何通过扫描特征来建立弹簧的参数化 模型。
2 弹簧的主要功能
弹簧是机械和电子行业中广泛使用的一种弹性元件,弹簧在受载时能产生较大的弹性变形,把机械功或动能转化为变形能,而卸载后弹簧的变形消失并回复原状,将变形能转化为机械功或动能。
2.1 主要功能有:
1、控制机械的运动,如内燃机中的阀门弹簧、离合器中的控制弹簧等。
2、吸收振动和冲击能量,如汽车、火车车厢下的缓冲弹簧、联轴器中的吸振弹簧等。
3、储存及输出能量作为动力,如钟表弹簧、枪械中的弹簧等。
4、用作测力元件,如测力器、弹簧秤中的弹簧等。弹簧的载荷与变形之比称为弹簧刚度,刚度越大,则弹簧越硬。
2.2 弹簧的分类:
按受力性质,弹簧可分为拉伸弹簧、压缩弹簧、扭转弹簧和弯曲弹簧,按形状可分为碟形弹簧、环形弹簧、板弹簧、螺旋弹簧、截锥涡卷弹簧以及扭杆弹簧等。普通圆柱弹簧由于制造简单,且可根据受载情况制成各种型式,结构简单,故应用最广。弹簧的制造材料一般来说应具有高的弹性极限、疲劳极限、冲击韧性及良好的热处理性能等,常用的有碳素弹簧钢、合金弹簧钢、不锈弹簧钢以及铜合金、镍合金和橡胶等。弹簧的制造方法有冷卷法和热卷法。弹簧丝直径小于8毫米的一般用冷卷法,大于8毫米的用热卷法。有些弹簧在制成后还要进行强压或喷丸处理,可提高弹簧的承载能力。
3 扫描特征建模概述及特点
在生成表面形状负责的 模型时,经常会用到扫描特征,扫描特征是将 草图轮廓沿一条路径移动轮廓以生成基体、凸台、切除或者 曲面的一种特征。扫描特征主要遵循以下规则:
3.1、对于基体或凸台扫描特征轮廓必须是闭环的;
3.2、对于 曲面扫描特征则轮廓可以是闭环的也可以是开环的。
3.3、路径可以为开环的或闭环的。
3.5、路径的起点必须位于轮廓的基准面上。
3.6、不论是截面、路径或所形成的实体,都不能出现自相交叉的情况。
4 弹簧的实体建模过程
下面我们就简单介绍一个通过Solidworks2013 的扫描特征来建立一个压簧的参数化设计方法:
4.1、利用草绘工具,先分别创建直线路径和圆形截面两个草绘图形,并添加基本尺寸约束,这就就是弹簧的展开路径以及其截面图形,在这两个草绘图形上进行实体扫描
4.2、选择特征中的扫描命令,或在【插入】中选择扫描命令,在对话框中指定轮廓路径,分别指定直线作为法向路径,圆作为扫描截面。
4.3、定义【选项】中的【方向/扭转控制】为"以法向不变沿路径扭曲"设置旋转次数为6。
4.4、点击确定后就可以得到如下的弹簧图形。
4.5另外,在Solidworks2013中还可以通过拖拽控制点可以对弹簧进行修改。
将其转化为二维 工程图,如下图:
5 结语
利用SolidWorks软件的扫描特征对弹簧进行实体设计,方便快捷。对于外形相似、规格不同的弹簧,可谓"一劳永逸",对于所有制造行业来说,提供了一种便捷的解决方案;对于实现CAD/CAM/CAE等一体化工程,也提供了可靠的、一致性较强的 模型。
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