典型機械零件設(shè)計

1、典型機械零件設(shè)計 草圖技巧+ i$ f8 w9 o7 0 T1 X 本章要點 7 n. C$ g+ B0 _ O9 J) V7 z y*軸類零件設(shè)計 # h% d5 u# _9 D2 J*法蘭類零件設(shè)計, z% V( W B; n2 r! D1 W; | X( ?*管接頭類零件設(shè)計 / K# p2 K( H j*軸承組件類零件設(shè)計 - i5 d: e* o) c$ y1 W! ft. V*鑄鍛毛坯類零件設(shè)計4 8 G* Z4 B$ M- x0 d3 w- Z, G& h6 _, w* a. K4 f$ P學習目標+ y f5 R, Y$ q; 3 l 日常接觸的機械中，無論大小，如果拆開觀察，

2、都可以發(fā)現(xiàn)有螺母、螺栓、軸和齒輪等很多通用零部件，本書將這些零部件歸類為典型零部件，并將在第1章和第2章中集中講述使用SolidWorks設(shè)計典型零件的方法。D2 x# C+ V0 f* l3 o& L 本章講述典型零件中，軸類、法蘭、管件、軸承和鍛造毛坯類零件的設(shè)計方法，在講述的過程中，將結(jié)合實例講述在SolidWorks中草繪圖形的技巧。- ?7 E, M* j7 S7 O. # T7 ? 4 v3 NW+ Y1 c! C實例1軸類零件設(shè)計* s# i6 k5 K7 o- t. E+ b$ G1 y# T 軸是機械設(shè)備中重要的零件之一，主要用于傳遞動力和支承零件，因此實際制造軸時，應(yīng)著重考

3、慮軸工作時要受到的交變彎曲力和承受載荷的沖擊力，即所設(shè)計的軸應(yīng)有足夠的強度和韌性（實際上，軸的材料多采用中碳鋼或合金鋼，如45#鋼）。2 5 R3 j0 L3 _% n+ q3 . C 本實例將講解在SolidWorks中設(shè)計如圖2-1所示“輸出軸”需進行的操作。# f) l- L2 L; D( K; tT3 x* T 圖2-1本實例要設(shè)計的輸出軸* _! W% x6 N( |* h: h 主要流程2 |( j. v% e; q f! t, z# a$ U# B/ j 軸在機械運動中主要處于轉(zhuǎn)動狀態(tài)，其結(jié)構(gòu)大多以圓柱為主，所以在實際設(shè)計軸時，通常也是首先繪制一個草繪圖形，然后進行旋轉(zhuǎn)得到軸的主

4、體，再在軸上切除出用于固定軸上零件的鍵槽即可，如圖2-2所示。/ Y0 T/ i, Z9 Q9 ; w 圖2-2設(shè)計軸的主要流程 此外，在實際設(shè)計軸時，通常將軸分為軸頸、軸頭和軸身三部分，軸頸放于軸承上，軸頭用于支撐傳動零件，軸身則是用于連接軸頸和軸頭的軸段。對于階梯軸，還有軸肩和軸環(huán)等部分，而且軸中通常還應(yīng)具有利于加工的越程槽和退刀槽等。2 9 k1 9 % ?6 ?3 E6 R6 & K$ ) S ?* K$ E5 x 實施步驟 T0 |$ k A/ t. T# H7 y p: d% w 輸出軸，簡言之，即輸出動力的軸，如通過輸出軸將拖拉機發(fā)動機的動力傳遞給那些本身沒有動力的裝置上。本實例

5、將以如圖2-3所示工程圖為參照，在SolidWorks中完成輸出軸的三維建模操作，具體如下。0 K8 6 F. ?: z/ X圖2-3 “輸出軸”圖樣2 e. l1 M# u |8 b j$ 9 U6 Y9 d 1選擇草繪面進入草圖環(huán)境: f* a_, U- I* u: Z6 O9 Z 步驟1啟動SolidWorks 2011后，單擊“新建”按鈕（或者選擇“文件”“新建”命令），打開“新建SolidWorks文件”對話框，然后選擇“零件”按鈕，再單擊按鈕新建一零件類型的文件，如圖2-4所示。8 ( x) # F2 S3 K- d6 t: x+ W 圖2-4新建“零件”類型的文件 步驟2 單擊“

6、草圖繪制”按鈕，選擇一基準面（這里選擇“前視基準面”）進入草圖繪制模式，如圖2-5所示。# 8 f/ t- Y7 F. f( w9 ) T6 f/ I 圖2-5進入草繪環(huán)境& fX( 7 Z; U: | z 2繪制草圖并設(shè)置圖線長度2 k& E4 U& OR# i! 8 H5 m, u& O 步驟1 單擊“草圖”工具欄中的“中心線”按鈕，捕捉草繪原點，單擊兩次繪制一條水平中心線（繪制完成后，雙擊鼠標可退出中心線繪制模式）。1 T( T- y% , n/ q g 步驟2 單擊“草圖”工具欄中的“直線”按鈕，捕捉到“中心線”上任意一點，然后不斷橫向和豎向移動并單擊，繪制多條直線，如圖2-6所示（注

7、意沿著中心線，應(yīng)有一條直線令整個圖形閉合）。/ S! ?! o/ D: R8 F; + B 圖2-6繪制中心線和直線分頁 步驟3 單擊“草圖”工具欄中的“智能尺寸”按鈕，選擇整個線段拖動，或者選擇線段的兩個端點拖動，并單擊，在彈出的對話框中為每條線段設(shè)置正確的長度，如圖2-7所示，為圖形標注尺寸。) lC5 h( + e5 A圖2-7為圖形標注尺寸 步驟4 單擊“草圖”工具欄中的“繪制倒角”按鈕，打開“繪制倒角”屬性管理器，選中“距離-距離”單選鈕，設(shè)置倒角長度為1.00mm，單擊靠近44mm直線端點，執(zhí)行倒角操作，如圖2-8所示。7 J% V- L% Y4 n. Z3 S. R* G- 圖2

8、-8倒角操作 步驟5 單擊“草圖”工具欄中的“繪制圓角”按鈕，打開“繪制圓角”屬性管理器，設(shè)置圓角半徑為0.8mm，單擊靠近2mm直線的兩個端點，執(zhí)行圓角操作，如圖2-9所示（關(guān)于“倒角”和“圓角”的詳細解釋，見下面“實例3”中的相關(guān)知識點）。) P q; A6 c+ |6 tE 圖2-9圓角操作/ Do/ q X) Q9 e 3旋轉(zhuǎn)出軸類零件& h+ H: ?2 w3 ?8 c 單擊“特征”工具欄中的“旋轉(zhuǎn)凸臺/基體”按鈕，選擇“中心線”為旋轉(zhuǎn)軸，在左側(cè)彈出的“旋轉(zhuǎn)”屬性管理器中設(shè)置“旋轉(zhuǎn)”的角度為360.00，單擊“確定”按鈕，旋轉(zhuǎn)出軸的基本形狀，如圖2-10所示。( L2 2 D3 c$

9、 v圖2-10旋轉(zhuǎn)操作1 I, t$ U l& q+ ?. T3 P% P: 3 V2 a4必要的拉伸切除操作% s, + ig9 W( X1 N 步驟1 在特征樹中選中“前視基準面”，單擊“特征”工具欄中的“基準面”按鈕，設(shè)置“偏移距離”為7.50mm，單擊“確定”按鈕，創(chuàng)建一“基準面”，如圖2-11所示。r( w+ q5 % + |0 I* X! n% nH( 圖2-11創(chuàng)建基準面操作 步驟2 單擊“草圖”工具欄中的“直槽口”按鈕，然后單擊步驟1中創(chuàng)建的“基準面1”進入其草繪模式，并捕捉中心點，單擊兩次，再向外拖動到適當位置單擊，創(chuàng)建槽口的基本輪廓。. % 4 7 a7 x, j 步驟3

10、單擊“草圖”工具欄中的“智能尺寸”按鈕，捕捉槽口的橫向線段，定義槽口寬度為6mm，捕捉兩個圓弧的圓心定義槽口長度為19mm，再捕捉左側(cè)圓弧圓心與左側(cè)邊界線，設(shè)置距離為8mm，定義槽口的位置，如圖2-12所示。% Q# E. g. ! q! a& a% F9 r2 k( y 圖2-12創(chuàng)建“直槽口”線操作分頁 步驟4 單擊“特征”工具欄中的“拉伸切除”按鈕，選擇適當?shù)睦旆较?，并設(shè)置“終止條件”為“成型到下一面”，執(zhí)行拉伸切除操作，切除出軸上的鍵槽，完成軸的創(chuàng)建，如圖2-13所示。$ o9 x ( T5 p0 P, w9 A! Y; o% _1 g圖2-13創(chuàng)建鍵槽操作) j0 F R: h e

11、: D$ O% c( - F 知識點詳解 初次使用SolidWorks繪制圖形，操作起來可能并不是很流暢。下面結(jié)合實例來介紹在SolidWorks中“進入和退出草繪環(huán)境”的方法，草圖工具欄上的主要按鈕，以及直線、中心線、矩形、多邊形和槽口線的繪制方法。; p% O8 O0 B; k : j8 P+ C- V: s7 f# U6 E* b 1進入和退出草繪環(huán)境$ M9 w* |# E- y: x5 m$ Z9 c. k 共有兩種進入草繪環(huán)境的方法，具體如下。3 # A d g, v4 u) c3 f( Q 1）單擊“草圖”工具欄中的“草圖繪制”按鈕，或單擊“草圖”工具欄中的任一繪制草繪圖形按鈕（

12、直線、邊角矩形、圓等），或選擇“插入”“草圖繪制”菜單，再選擇任一基準平面或?qū)嶓w面即可進入草繪環(huán)境。9 n) W/ b3 J+ m8 U2 C& T 2）單擊“特征”工具欄中的“拉伸凸臺/基體”按鈕、“旋轉(zhuǎn)凸臺/基體”按鈕，或選擇相應(yīng)的菜單欄，再選擇任一基準平面或?qū)嶓w面進入草繪環(huán)境，如圖2-14所示。此時必須繪制閉合草圖才能退出草繪環(huán)境。$ U- 0 + A& Z3 l圖2-14進入草繪環(huán)境的方法 進入草繪環(huán)境后，即可按要求繪制草繪圖形了。草圖繪制完成后，可單擊“草圖”工具欄中的“退出草圖”按鈕來退出草繪模式，也可單擊工作區(qū)右上角的“退出草圖”按鈕或“取消”按鈕來退出草繪模式。1 L F/ L

13、hSl+ o ) n7 u1 _; Z8 T% W, Q% I$ n0 ( : ; + 3 E. X, 2直線6 M. / ; Z9 X 進入草圖模式后，單擊“草圖”工具欄中的“直線”按鈕（或選擇“工具”“草圖繪制實體”“直線”菜單），在繪圖區(qū)的適當位置單擊確定直線起點，移動光標到適當位置單擊確定直線終點，再雙擊鼠標左鍵，即可完成當前直線的繪制，如圖2-15a所示。如在繪制終點處單擊左鍵，則可以連續(xù)繪制互相連接的多條直線，如圖2-15b所示。7 a8 h& 6 s$ h 圖2-15繪制直線操作分頁 此外，在繪制直線的第一個點之前，在線條的屬性管理器中（見圖2-16）可設(shè)置線條繪制的方向和線條的

14、屬性，具體如下。1 D) E- z& p0 l$ I! | z圖2-16繪制直線前的設(shè)置 按繪制原樣：選擇此單選鈕可以隨意繪制直線。6 R) % e% S: c! a/ V 水平、豎直或角度：可以按設(shè)置繪制某個方向上的直線。! t: ) G6 Ve8 N! |4 h. n7 i 作為構(gòu)造線：選擇此復(fù)選框，可以繪制中心線。+ R% $ u( . y4 ( c0 _7 s, H 無限長度：選擇此復(fù)選框，直線將無限延長。- W: Z6 u6 N# o- . T; k6 S 4 p: ?+ E! ?- d, k% B8 k8 n9 w+ A: a S; _圖2-17繪制直線時的光標提示 直線繪制完成后

15、，單擊“草圖”工具欄中的“直線”按鈕，按鈕顏色變?yōu)榛疑纯赏顺隼L制直線命令。0 q, y) u- u9 S; Y! / l3 y1 6 e% O- m8 y. i5 p- G% t. n2 w$ h# Q; B 圖2-18繪制直線時的光標提示 圖2-19繪制與直線連接的圓弧+ h # r8 F x/ C8 a 3中心線* X: I. o . S: t- R “中心線”也稱為“構(gòu)造線”，主要起參考軸的作用，可用于生成對稱的草圖特征或作為旋轉(zhuǎn)特征的旋轉(zhuǎn)軸使用。) E( 6 Z) Q; f0 y# / _2 h7 o9 除了上面講述的在繪制直線時選擇繪制中心線的方法外，單擊“草圖”工具欄中的“中心

16、線”按鈕也可繪制中心線，其繪制方法與繪制直線基本相同，只是中心線顯示為點畫線。另外單擊“構(gòu)造幾何線”按鈕也可將直線轉(zhuǎn)變?yōu)橹行木€。( c6 s5 % D, m$ i+ Wt# p# E7 5 / Q$ p: O% o |- C* I4矩形9 i+ O, pd6 3 e1 W6 W 單擊“草圖”工具欄中的“矩形”按鈕（或選擇“工具”“草圖繪制實體”“矩形”菜單），指針形狀變?yōu)?，并且在控制區(qū)彈出“矩形”屬性管理器，如圖2-20所示，此時可以5種方式繪制矩形，具體如下。; I! b& u& X: d. S+ 4 E X X圖2-20“矩形”屬性管理器 邊角矩形：通過兩個對角點繪制矩形。單擊此按鈕后在繪

17、圖區(qū)的不同位置單擊兩次，即可繪制邊角矩形，如圖2-21所示。: 1 w. E: j! g圖2-21繪制邊角矩形 中心矩形：通過中心點和對角點繪制矩形。單擊此按鈕后，在繪圖區(qū)中單擊確定矩形中心點的位置，然后移動鼠標以中心點為基準向兩邊延伸，調(diào)整好矩形的長度和寬度后，單擊鼠標左鍵即可繪制中心矩形，如圖2-22所示。/ A7 ; d$ c$ b. l p圖2-22繪制中心矩形分頁 3點邊角矩形：通過確定3個角點繪制矩形。單擊此按鈕后，在繪圖區(qū)單擊確定第1點，然后移動鼠標從該點處產(chǎn)生一跟蹤線，該線指示矩形的寬度，在合適位置處單擊確定第2點，再沿與該線垂直的方向移動鼠標，在合適的位置單擊確定第3點，同時

18、定義矩形的高度即可，如圖2-23所示。- g5 i; 4 |; M7 H& m# I 圖2-233點邊角矩形 3點中心矩形：通過矩形中心點和兩個角點繪制矩形。單擊此按鈕后，在繪圖區(qū)單擊確定矩形中心點的位置，再移動鼠標從該點處產(chǎn)生一跟蹤線，該線確定矩形的一半長度，在合適位置處單擊確定第2點，然后沿與該線垂直的方向移動鼠標調(diào)整矩形另一邊的長度，單擊確定第3點即可，如圖2-24所示。6 b+ & B, G; U9 X 圖2-243點中心矩形 平行四邊形：通過3個角點來繪制平行四邊形。單擊此按鈕后，在繪圖區(qū)單擊確定平行四邊形起點的位置，移動鼠標從該點處產(chǎn)生一跟蹤線，該線指示平行四邊形一條邊的長度，在合

19、適位置處單擊確定第2點，然后移動鼠標確定平行四邊形第3個點的位置（確定傾斜角度），單擊即可生成平行四邊形，如圖2-25所示。 o/ Y+ D, b! F 圖2-25繪制平行四邊形5 * e% g/ A0 g% d6 L% x2 s1 i0 e4 n 圖2-26 “矩形”屬性管理器的“參數(shù)”卷展欄5 L7 P& s$ % d 5多邊形0 j/ u0 : L$ V6 1 h 單擊“草圖”工具欄中的繪制多邊形按鈕（或選擇“工具”“草圖繪制實體”“多邊形”菜單），首先單擊確定多邊形中心點的位置，移動鼠標，系統(tǒng)提示鼠標指針與中心點的距離和旋轉(zhuǎn)角度，再次單擊即可繪制多邊形，如圖2-27所示。 % _: A

20、+ c3 Q# _6 m圖2-27繪制多邊形 “多邊形”繪制完成而未單擊“確定”按鈕前，在“多邊形”的屬性管理器中可設(shè)置多邊形的邊數(shù)、中心坐標、內(nèi)切圓或外接圓的直徑以及角度等參數(shù)，如圖2-28所示為更改邊數(shù)的多邊形效果。/ l& f6 k, W2 j9 h7 s+ j! X圖2-28修改多邊形邊數(shù)效果s: 3 G& L! N2 9 g, j7 y7 c! l Y5 u5 a S 6槽口線# z T7 g0 n: B8 v8 P- g 槽口指兩邊高起中間陷入的條縫，作為榫卯結(jié)構(gòu)的榫眼，俗稱通槽。槽口線用于定義槽口的范圍，如圖2-29所示。. T S: y; x6 C 圖2-29槽口和槽口線 單擊“草圖”工具欄的“直槽口”按鈕（或選擇“工具”“草圖繪制實體”“直槽口”菜單），在繪圖區(qū)的適當位置單擊確定“直槽口”的起點位置，移動鼠標光標拖出一條虛線，單擊確定“直槽口”的長度，再移動鼠標在合適位置單擊確定“直槽口”的寬度，如圖2-30所示，即可繪制槽口線（使用此線進行拉伸切除即可繪制槽口）。8 K- D# N- t5 T6 h圖2-30繪制槽口線操作 此外單擊“草圖”工具欄的“