Inventor 2012中文版從入門到精通 第11章 減速器干涉檢查與運動模擬

第11章減速器干涉檢查與運動模擬

本章導讀在部件裝配完畢以后，往往要對部件進行檢查以便于確定各個零件之間沒有干涉，尤其是運動的零部件在運動過程中不能夠發(fā)生碰撞。Inventor提供了運動模擬和干涉檢查的功能，用戶可以通過這些功能，可以進一步完善零部件的設(shè)計。本章將對減速器的干涉檢查和運動模擬做簡要介紹。11.1齒輪傳動的運動模擬

齒輪是運動零件，可以為其添加運動約束，這樣當一個齒輪發(fā)生運動時，另外一個齒輪也會按照一定的傳動比隨之運動。要為一對齒輪添加運動約束，步驟如下：（1）單擊【裝配】標簽欄【位置】面板上的【約束】工具按鈕，則打開【放置約束】對話框，選擇其中的【運動】選項卡，如圖11-1所示。（2）將運動類型設(shè)置為【旋轉(zhuǎn)】，然后選擇兩個齒輪軸，則齒輪軸上出現(xiàn)中心軸線標志和旋轉(zhuǎn)方向標志，如圖11-2運動約束示意圖所示。（3）然后指定所需要的傳動比，默認為1。（4）在【方式】選項中，選擇【前進】或者【反向】選項來確定運動的方向。（5）單擊【確定】按鈕以完成運動約束，此時就已經(jīng)建立了齒輪之間的運動約束關(guān)系。11.1.1添加齒輪間的運動約束圖11-1“運動”選項卡圖11-2運動約束示意圖11.1.2驅(qū)動約束

1.使用驅(qū)動約束注意事項前面已經(jīng)說過，不能用驅(qū)動約束功能來驅(qū)動運動約束，但是可以用驅(qū)動約束來驅(qū)動一般的裝配約束，以達到自動運動模擬的效果，如實現(xiàn)一對嚙合齒輪的自動連續(xù)轉(zhuǎn)動。需要注意的是，雖然不可以用驅(qū)動約束功能來驅(qū)動運動約束，但是用驅(qū)動約束驅(qū)動其他裝配約束使得具有運動約束的零部件運動時，運動約束還是有效的。比如在減速器部件中，在大小齒輪之間添加了運動約束，然后用驅(qū)動約束功能使得其中一個齒輪傳動，那么另外一個齒輪也會按照在運動約束中規(guī)定的傳動比和運動方向運動。所以一般在利用Inventor進行模擬運動時，都是采用運動約束和驅(qū)動約束相結(jié)合的方法。在添加驅(qū)動約束時，一定要清楚驅(qū)動約束是如何驅(qū)動裝配約束以使得零件進行運動的。（1）如果裝配類型是配合、相切和插入，則驅(qū)動約束功能驅(qū)動零件在其裝配偏移量的方向上運動，即發(fā)生平移；（2）如果裝配類型是對準角度，則驅(qū)動約束功能驅(qū)動零件在其偏轉(zhuǎn)角度方向上運動，即發(fā)生旋轉(zhuǎn)。所以，如果想使得一個利用插入裝配約束插入孔中的軸類零件在孔中轉(zhuǎn)動的話，驅(qū)動插入裝配約束是不可能達到目的的。2.為減速器中零部件添加驅(qū)動約束在減速器部件中，我們要驅(qū)動一個齒輪傳動，通過兩個齒輪之間的運動約束使得兩個齒輪同時轉(zhuǎn)動。我們已經(jīng)知道不可能利用驅(qū)動齒輪與傳動軸之間的插入裝配約束的方法來完成這個功能，要驅(qū)動零件發(fā)生轉(zhuǎn)動，可以通過驅(qū)動零件之間的對準角度約束來實現(xiàn)，也可以通過驅(qū)動相切約束或者配合約束來實現(xiàn)，注意驅(qū)動相切約束或者配合約束的零部件發(fā)生運動時，也是使得相切的零部件沿著偏移距離的方向直線運動，但是可以通過將其轉(zhuǎn)換為零件的轉(zhuǎn)動。為零部件添加配合約束這里我們首先為零件添加配合約束，然后通過驅(qū)動配合約束以達到運動的目的。單擊【裝配】標簽欄【位置】面板上的【約束】工具按鈕，打開【放置約束】對話框，選擇【配合】裝配類型，然后選擇如圖11-3所示的零件表面作為配合面，設(shè)置偏移量為零，方式選擇【配合】選項。單擊【確定】按鈕完成配合裝配約束。為配合約束添加驅(qū)動約束驅(qū)動該配合約束使得齒輪發(fā)生轉(zhuǎn)動。在瀏覽器中選擇該配合約束，單擊右鍵，在打開菜單中選擇【驅(qū)動約束】選項，則打開【驅(qū)動約束】對話框，如圖11-4所示，將起始位置和終止位置分別設(shè)置為0mm和60mm，其他選項采用默認的設(shè)置即可。單擊播放按鈕，可以看到大齒輪和小齒輪同時傳動起來。圖11-3配合平面圖11-4“驅(qū)動約束”對話框11.1.3錄制齒輪運動動畫

在實現(xiàn)驅(qū)動約束實現(xiàn)零件運動后，可以將運動情況錄制成為視頻文件，以便于進行觀察或者演示。在【驅(qū)動約束】對話框中，有一個紅色的【錄像】按鈕，可以錄制驅(qū)動約束時的零件運動情況。（1）如果要進行錄制，可以點擊【錄像】按鈕，則打開【另存為】對話框，選擇要生成的視頻文件的文件名、路徑和文件類型，其中文件類型只能是avi文件。（2）單擊【確定】按鈕關(guān)閉【另存為】對話框，此時打開【視頻壓縮】對話框，選擇一種視頻文件壓縮的格式，還可以通過拖動下面的滑動條調(diào)節(jié)視頻的壓縮質(zhì)量，一般來說，壓縮質(zhì)量越高，則圖像越清晰，但文件體積也會更大。選擇完畢后單擊【確定】按鈕關(guān)閉【視頻壓縮】對話框。（3）此時可以單擊【驅(qū)動約束】對話框中的播放按鈕，如果【在錄像時最小化對話框】選項被選中的話，則【驅(qū)動約束】對話框最小化，零件開始運動，同時錄像也會開始。可以看到錄像時，零件的運動會比平時慢很多，這是因為在驅(qū)動約束的同時進行錄像，系統(tǒng)資源消耗大而使得系統(tǒng)性能降低的緣故。（4）當運動結(jié)束時，錄像也會自動停止。在運動的過程中如果關(guān)閉【驅(qū)動約束】對話框，則錄像也會停止，視頻文件中的內(nèi)容僅是從開始錄像到關(guān)閉【驅(qū)動約束】對話框時的零件運動情況。圖11-5無法求解時打開錯誤信息對話框11.2減速器的干涉檢查

當減速器全部安裝完成以后，它成為一個封閉的箱體，我們只能夠觀察它的外觀，而不能觀察到它的內(nèi)部。由于減速器的很多零部件安裝在減速器內(nèi)部，所以如果要觀察其零部件之間是否存在干涉情況，必須要能夠觀察到減速器內(nèi)部。Invnetor提供了一個很好的部件剖視的工具，這樣我們就可以生成部件的各種形式的剖視圖如半剖視圖、1/4剖視圖、3/4剖視圖等，可以方便的看到部件所有的內(nèi)部特征。1.創(chuàng)建半剖觀察齒輪、傳動軸和油標尺的干涉在減速器的設(shè)計過程中，需要注意：（1）在減速器中如果箱蓋或者下箱體設(shè)計不當，使得其與齒輪存在干涉，那么減速器是不能正常工具的。（2）傳動軸在安裝過程中，其兩端的軸承也要正確的安裝在軸承孔中，不能與定距環(huán)發(fā)生干涉。（3）另外，如果油標尺設(shè)計過短，則當箱體潤滑油位偏低時無法檢測到潤滑油液面高度，設(shè)計過長則容易和齒輪或者箱內(nèi)壁發(fā)生干涉，因此，在裝配完成之后，有必要對二者進行觀察看是否存在干涉或者設(shè)計不合理的現(xiàn)象。下面分步講解如何創(chuàng)建半剖視圖以觀察齒輪、傳動軸和油標尺的安裝情況。11.2.1剖視箱體以觀察干涉觀察齒輪與油標尺的安裝位置，可以發(fā)現(xiàn)在減速器寬度方向的二分之一處創(chuàng)建半剖能夠很好的觀察齒輪和油標尺與箱壁之間的位置關(guān)系。首先應(yīng)該創(chuàng)建用來作為剖面的工作平面，可以將箱體的寬度方向的一個側(cè)面偏移這個側(cè)面與另外一個對應(yīng)側(cè)面之間的距離的一半來創(chuàng)建一個工作平面，如圖11-6所示。其實也完全可以借用零件中的工作平面。我們在設(shè)計箱蓋時，為了切削內(nèi)部的空腔特征，已經(jīng)建立了一個與圖11-6中所示工作平面位置重合的工作平面，這時候可以借用這個工作平面來完成剖視。如果這個工作平面不可見的話，在瀏覽器中選擇這個工作平面，單擊右鍵，在【打開】菜單中選擇【可見】選項即可。單擊【視圖】標簽欄【外觀】面板上的【半剖視圖】工具按鈕，然后選擇圖11-6中所示的工作平面，此時部件被剖切，單擊右鍵從打開菜單中選擇【完成】選項完成剖切，剖切后的部件如圖11-7所示。圖11-6建立工作平面圖11-7剖切后的部件為了能夠觀察傳動軸及其軸承等零件的安裝情況，需要創(chuàng)建一個垂直于箱蓋于箱體的配合面且過傳動軸軸線的工作平面，如圖11-8所示?？梢詫⑾孪潴w加強筋的對應(yīng)側(cè)面偏移其厚度的一半來創(chuàng)建該工作平面，如下箱體零件中，加強筋的厚度是16mm，可以將其厚度方向的一個側(cè)面偏移8mm來創(chuàng)建工作平面。圖11-8創(chuàng)建工作平面單擊【視圖】標簽欄【外觀】面板上的【半剖視圖】工具按鈕，選擇創(chuàng)建的工作平面，單擊右鍵選擇打開菜單中的【完成】選項來完成剖切，被剖切的部件如圖11-9所示。此時可以觀察傳動軸與軸承、軸承與軸承孔、軸承與定距環(huán)、定距環(huán)與端蓋以及端蓋與軸承孔之間是否裝配合理以及是否存在干涉等。小齒輪軸的半剖視圖如圖11-10所示。圖11-9剖切后的部件圖11-10小齒輪軸的半剖視圖2.創(chuàng)建1/4剖或者3/4剖視圖以便于同時觀察兩個方向的特征如果創(chuàng)建1/2剖視圖的話，一次只能夠觀察一個方向即垂直于剖面方向上的特征。如果要同時觀察兩個方向上的特征，則需要創(chuàng)建1/4剖視圖或者3/4剖視圖，圖11-11是減速器零件的3/4視圖，從中我們可以看出，在3/4剖視圖中，既可以觀察齒輪零件是否與箱體內(nèi)壁之間存在干涉，還可以觀察傳動軸及其附件的安裝情況。3/4剖視或者1/4剖視相對于1/2剖視來說，增大了觀察的范圍。要創(chuàng)建合適的1/4剖視圖或者3/4剖視圖，必須首先創(chuàng)建正確的剖視平面，這里一般選擇工作平面作為剖切平面。在圖11-11所示的3/4剖視中，選擇了圖11-6中的工作平面和圖11-8中所示的工作平面作為剖切平面。也可以選擇這兩個工作平面創(chuàng)建1/4剖，如圖11-12所示。圖11-113/4剖視圖圖11-121/4剖視圖11.2.2檢查靜態(tài)干涉

創(chuàng)建剖視圖只能夠直觀的觀察零部件之間是否存在干涉，干涉體積很小超出人眼觀察范圍，或者剖視圖無法全面的觀察干涉部分時，可以利用Inventor提供的干涉檢查工具來定量的檢測干涉，注意該工具只能夠檢查靜止狀態(tài)的零部件之間的干涉。下面利用干涉檢查工具來檢查箱蓋與通氣器之間是否存在干涉。（1）單擊【檢驗】標簽欄【過盈】面板上的【過盈分析】選項，打開【干涉檢查】對話框。（2）選擇通氣器零件位選擇集1，選擇箱蓋零件位選擇集2，單擊【確定】按鈕完成干涉檢查。（3）此時可以檢測到干涉，打開的【檢測到干涉】對話框，如圖11-13所示，在該對話框中顯示了發(fā)生干涉的零件為通氣器和箱蓋，以及干涉部分的體積和質(zhì)心等。同時，在部件中干涉的部分以紅色顯示，見圖11-13。（4）如果要檢測大齒輪與箱體之間是否存在干涉，可以選擇大齒輪和箱體分別作為選擇集1和選擇集2，這時候檢測不到任何干涉，系統(tǒng)會打開對話框告知沒有檢測到干涉，如圖11-14所示。圖11-13“檢測到干涉”對話框圖11-14沒有檢測到干涉時的對話框11.2.3檢測運動過程中的干涉

顯然，僅能夠檢測靜態(tài)干涉是不夠的，因為很多情況下運動情況下的干涉更加重要。Inventor也提供了檢查零部件運動過程中的干涉的工具。由于是通過驅(qū)動約束來使得零部件進行運動，所以這個動態(tài)檢測干涉的工具是和驅(qū)動約束工具一起使用的，下面以檢測減速器各個零部件之間的運動干涉為例簡要講述如何檢測零部件運動過程中的干涉。在瀏覽器中選擇前面所建立的用來驅(qū)動大齒輪和小齒輪共同運動的配合約束，單擊右鍵，從打開菜單中選擇【驅(qū)動約束】選項，則打開【驅(qū)動約束】對話框，選中其中的【碰撞檢測】選項，然后單擊播放按鈕，此時齒輪開始在驅(qū)動約束的作用下運動，當檢測到了零件之間的干涉時，運動停止，同時系統(tǒng)會打開對話框顯示“檢測到?jīng)_突”，同時發(fā)生干涉的零部件的輪廓線會變成紅色并亮顯，如圖11-15所示。檢測到零部件運動過程中的約束以后，可以修改零部件或者對裝配關(guān)系進行修改以消除零部件之間不正確的干涉關(guān)系。圖11-15檢測到運動過程中的干涉當檢測到干涉時運動就會停止在發(fā)生干涉的位置處，這時候如果要確定發(fā)生干涉的零部件的干涉部分的位置等詳細信息，可以選擇【檢驗】標簽欄下的【過盈分析】選項，打開【干涉檢查】對話框后，選擇發(fā)生干涉的零部件分別作為選擇集1和選擇集2，然后單擊【確定】按鈕，即可在打開的【檢查到干涉】對話框中獲得干涉部分的詳細信息。11.2.4檢測零部件的接觸

1.接觸識別器的工作原理在實際的機構(gòu)設(shè)計中，很多情況下需要依靠零部件之間的接觸進行工作，如圖11-16所示的凸輪機構(gòu)。有時候就需要檢測兩個零部件什么時候開始發(fā)生接觸，以及某些零部件是否能夠按照預期的方式運動等。這時候可以使用Inventor的接觸識別器工具來判斷零部件的接觸情況。圖11-16凸輪機構(gòu)接觸識別器的工作原理是這樣的：如果激活了接觸識別器工具，并且將某些零部件設(shè)置為接觸集合，那么在驅(qū)動約束運動過程中如果這些零部件發(fā)生接觸，系統(tǒng)會做出對應(yīng)的反應(yīng)。如果要觀察某個零件是否能夠按照預期的方式運動，可以把與該零件有接觸關(guān)系的零件的【接觸集合】屬性去掉，或者不激活接觸識別器工具，那么在驅(qū)動約束時零件就會按照已有的軌跡運動而不考慮與其他零件的接觸關(guān)系。這樣就可以觀察零件是否能夠正確按照預期的方式運動，因為此時零件不受外部接觸的干擾。2.激活接觸識別器如果要激活接觸識別器，可以選擇【工具】標簽欄中的【文檔設(shè)置】項，則打開【文檔設(shè)置】對話框