减速器制作中CAXA实体设计的应用探析

　　摘    要：　CAXA实体设计软件具有强大的三维设计功能,本文简介了减速器中轴、齿轮、箱体等零件的建模方法,介绍了如何利用无约束装配和动画功能生成拆装动画的方法。

　　关键词：　CAXA实体设计; 减速器; 拆装;

　　CAXA实体设计是我国自主研发的,是集创新设计、工程设计、协同设计、二维CAD设计于一体的新一代三维CAD系统解决方案,包含三维建模、协同工作和分析仿真等各种功能,易学易用、快速设计和兼容协同是其最大的特点,符合中国人的设计思路,满足中国国家标准要求。本文简单介绍利用CAXA实体设计软件完成减速器造型与拆装动画的制作步骤。

　　一、零件建模

　　CAXA提供了“堆积木”式实体设计和自定义实体设计两种主要实体设计方式,同时提供实体变形设计、参数化设计、钣金设计等方便零件造型的方法。

　　轴类零件结构简单,可以通过“堆积木”的形式,从“图库”拖入圆柱体并改变其尺寸,完成轴的主体设计。在从设计元素库中拖出孔类键,利用智能捕捉放置于轴的主体造型相应的轴段外表面上,利用包围盒功能更改键槽尺寸,利用三位球工具,调整键槽位置,即可完成键槽的定位。轴类零件也可以先绘制主体部分草图,然后通过旋转增料的方式完成造型。

　　齿轮零件的建模比轴类要复杂一些,齿轮的主体可以利用元素库中的齿轮一项,只要填写准确的齿轮参数即可获得齿轮的主体。需要注意的是,齿轮的齿廓形状复杂,不能直接采用倒角功能进行倒角。具体操作步骤是利用旋转除料工具,绘制如图所示的倒角截面形状,选择角度360°,完成倒角设计。

　　箱体造型首先是利用元素库元素完成主体形状,利用拉伸增料功能完成凸缘设计,利用型腔工具完成内控腔。吊耳、肋板、油塞等可以利用元素库与三维球结合的方式进行造型。必要时可以单独完成某结构的造型,再利用布尔运算功能形成整体。

　　二、虚拟装拆

　　(一)轴及轴上零件的虚拟拆卸动画设计与运动仿真

　　低速轴拆卸动画设计为例,打开低速轴实体,点击“插入零件/装配”图标,插入“平键”,并利用三维球工具调整其位置。用鼠标右键单击三维球定向控制柄,选择“与面垂直”选项,然后鼠标左键单击轴上键槽的底面,插入的平键高度方向与轴中键槽底面垂直,再利用三维球工具通过智能捕捉方式将平键与轴进行无约束装配。选择平键,利用智能动画功能,添加动画“高度方向移动”数值为50;平键的动画设置完毕。采用同样的方法可以将齿轮、套筒、挡油环、滚动轴承进行装配,并添加“高度方向移动”、“宽度方向移动“,注意数值大小应与零件的位置有关。
 

　　(二)减速器整机虚拟拆卸动画的设计与运动仿真

　　打开减速器装配文件,添加动画之前需要将设计树做一定的调整,将装配时添加的同一系列的螺栓、螺母、垫片等组成新的装配。选择装配后的连接件,按前述步骤设置动画,此时被装备的6个螺钉按相同的轨迹运动。按拆装顺序,将减速器整机中所有的零部件设置动画,必要时可以在设计树上将其他零件压缩,此时被压缩零件在绘图区不显示,以避免干扰。装配后的减速器如图1所示。

　　图1 减速器装配图

　　在所有零件动画设置完毕之后,打开“智能动画编辑器”,调整每个零件的动画播放、结束时间,保证视频中的各个零件拆卸动画与实际工作相一致。设置后的动画播放最后一帧效果如图2所示。同理,将拆卸动画过程“反转”即可生成装配动画。

　　图2 拆卸动画最后一帧

　　三、视频生成

　　打开一个已经设置好动画的实体文件,在文件工具栏中“输出”工具选择“动画”命令可以输出动画视频素材,确定视频保存的路径和文件名之后会弹出的“动画帧尺寸”对话框中,设置必要的参数。其中渲染风格可以根据用户需要选择渲染类型,“光滑渲染”和“真实感图”都是常用的类型,如选择“阴影”、“光线跟踪”、“反走样”等选择,可以提高输出视频的真实感,但是输出时间较长,但不影响输出视频的播放速度。同样在“输出”工具中可以选择“图像”命令,即可输出图片素材,确定图像保存的路径和文件名之后会弹出的“输出图像大小”对话框中,设置必要的参数保证视频效果。

　　CAXA实体设计还提供了曲面造型等多种造型方法,提供了渲染、材质等功能让零件展示更加生动直观,其输出的视频可以借助其他软件进行二次编辑以录入解说语音以及字幕等。

　　参考文献

　　[1] 袁莹莹.CAXA实体设计2013应用教程[M].北京:机械工业出版社,2018.
　　[2]于志伟,韩海玲.CAXA实体设计从入门到精通[M].北京:人民邮电出版社,2010.