本帖最后由 作者 于 2002-8-20 9:18:31 编辑
Autodesk Inventor中弹簧设计的解决方案
----陈伯雄
在CAD软件中设计和装配弹簧是一种必然的需求,但是弹簧在装配状态(工作状态)下的长度与零件状态(自由状态)下的长度是不一致的,这使得在弹簧装配时的无法直接调用相关零件,造成整体设计数据关联出现断点,也就是:装配用的弹簧零件并不是弹簧设计的结果零件,存在一个仅供装配表达用的“伪零件”。这样,真、“伪”两零件之间的关联,或者版本跟随,必将产生许多的麻烦。在Autodesk Inventor中,有两种办法能有效地解决这种问题。下面以Inventor R5为例进行说明。
一、创建iPart表驱动零件
1、用螺旋扫掠功能,以“圈数和高度”为参数,创建一个自由状态下的弹簧。
2、然后用工具条上的“创建iPart”按钮打开“创建iPart”对话框,从左边的列表框找到代表弹簧高度的参数,把他加进右边的列表框,这时下面出现一个只有一行的表,在表上按右键,从弹出菜单中选“插入行”,填入弹簧工作状态时的高度。
在装配中,勾选工作状态时的高度,弹簧的高度就改变成了工作状态下的尺寸了。
二、创建自适应零件
1、创建两平行于xy平面的工作平面p1、p2,平面之间的距离为弹簧自由状态下的高度。其中p2为自适应平面。
2、以xz平面作为弹簧的草图平面,把p1、p2投影到草图平面形成两平行的直线l1、l2。
3、画一圆作为弹簧的螺旋扫掠轮廓面,把圆心投影到l1上。以z轴作为弹簧的螺旋扫掠轴,并标注圆及圆心到z轴的尺寸。标注p2到圆心的距离尺寸,默认的尺寸类型应该是参考尺寸(参考尺寸带括号)。
4、退出草图模式,进入“螺旋扫掠”对话框,在“螺旋尺寸”标签页中,“类型”栏选“圈数和高度”,“高度”栏填入代表高度的参数(参数表中的参考参数)。如图4。按“确定”钮完成造型。
5、用两工作平面修剪弹簧端部。
6、装配时,把弹簧定义为自适应零件,以两工作平面为装配面,则弹簧的高度随需要而改变。若想让弹簧具有连续变化的动画效果,需要增加一个驱动约束,但一定要把“驱动约束”对话框中的“驱动自适应”勾选上。
两种方法各自的特点是:
用表驱动创建的弹簧零件,装配时其尺寸的改变不会影响到零件造型的尺寸,但在装配过程中缺乏灵活性。对于弹簧参数能够确定的条件下比较合适。这就是多数设计中的样子,也就是,先有弹簧的结果参数,再产生弹簧的设计参数,最后有自由状态下的零件造型。在Inventor中,则最终完成工作状态下的装配。这样的过程,使用的是同一个弹簧零件。
自适应功能创建的弹簧零件,装配时其尺寸的改变同时影响到零件造型的尺寸,这就可能会在装配状态下,配凑弹簧工作状态下的尺寸。当然,弹簧的最后模型和工程图,需要在此基础上进一步设计才行,因为弹簧不同于其它刚性的零件,可以在装配状态下直接确定尺寸。这似乎在进行弹簧的“逆向”设计。
这种基于装配关系的弹簧工作装态模型构建,甚至实现弹簧在机构运动中的几何仿真,目前除了Inventor,别的机械CAD软件还没见到能够如此顺利实现的。
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