第6章裝配體設(shè)計(jì)

第六章裝配體設(shè)計(jì)6.1裝配體設(shè)計(jì)的基本方法SOLIDWORKS支持“自上而下”和“自下而上”兩種裝配設(shè)計(jì)方法，也可以將兩種方法結(jié)合起來使用。無論采用哪種方法，其目的就是要建立零部件之間的關(guān)聯(lián)以生成裝配體或子裝配體。在裝配體環(huán)境下，創(chuàng)建零件間的實(shí)體裝配，可以充分表達(dá)設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)思想。通過裝配體的三維模型，觀察和分析零件間的配合和連接關(guān)系、工作原理；進(jìn)行動(dòng)態(tài)和靜態(tài)的干涉檢查；生成裝配體的爆炸視圖和二維工程圖；進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真分析等。6.2裝配體設(shè)計(jì)的基本步驟實(shí)體裝配的基本步驟：（1）新建裝配體文件。（2）插入裝配體的第一個(gè)零件，該零件一般為裝配體的“基準(zhǔn)零件”，在裝配體中起支撐或包容其它零件的作用。（3）按照裝配順序?qū)⑵渌悴考来尾迦氲窖b配體環(huán)境中。在添加配合約束前，可以將插入的零部件做旋轉(zhuǎn)或移動(dòng)，使其處于最佳的裝配位置或視角方向。（4）按照各零部件間的表面配合關(guān)系進(jìn)行裝配，即添加配合約束。（5）重復(fù)步驟3和步驟4，直至最后一個(gè)零部件，完成裝配體建模，并保存文件。6.2.1案例介紹和知識(shí)要點(diǎn)

1.案例介紹：按照創(chuàng)建裝配體的基本步驟，運(yùn)用“自下向上”的設(shè)計(jì)方法，創(chuàng)建聯(lián)軸器裝配體。對(duì)聯(lián)軸器裝配體做干涉檢查，生成爆炸視圖，如圖所示。由于采用“自下向上”的設(shè)計(jì)方法，需要在零件環(huán)境創(chuàng)建除標(biāo)準(zhǔn)件以外的其它零件。知識(shí)要點(diǎn)：（1）裝配體設(shè)計(jì)樹特征節(jié)點(diǎn)的操作。（2）在裝配環(huán)境插入和刪除零部件。（3）旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)零部件。（4）添加和修改零部件間的配合約束。（5）干涉檢查。（6）對(duì)零部件的陣列。（7）使用智能扣件和設(shè)計(jì)庫插入標(biāo)準(zhǔn)件。（8）生成爆炸視圖。6.2.2操作步驟1.操作步驟：創(chuàng)建聯(lián)軸器裝配體的操作步驟詳見教材對(duì)應(yīng)章節(jié)及微課資源。

2.創(chuàng)建裝配體時(shí)應(yīng)注意的問題：（1）對(duì)于復(fù)雜或大型的裝配體，應(yīng)根據(jù)情況，可以先創(chuàng)建子裝配體，再創(chuàng)建總裝配體。（2）最佳配合是將一個(gè)零部件作為固定參考，再將其余多個(gè)零件配合到該參考零件。（3）對(duì)于帶有大量配合的零件，使用基準(zhǔn)軸、基準(zhǔn)面為配合對(duì)像可使配合方案清晰，更不容易產(chǎn)生錯(cuò)誤。（4）盡量避免循環(huán)配合，這樣會(huì)造成潛在的錯(cuò)誤，并且很難排除。（5）盡量避免冗余配合：盡管SolidWorks允許冗余配合（距離和角度配合除外），冗余配合使配合解算速度更慢，配合方案更難理解，一旦出錯(cuò)，更難排查。（6）一旦出現(xiàn)配合錯(cuò)誤，盡快修復(fù)。添加配合決不會(huì)修復(fù)先前配合問題。（7）在添加配合前將零部件拖動(dòng)、旋轉(zhuǎn)到大致正確位置和方向，這樣會(huì)給配合解算應(yīng)用程序更佳機(jī)會(huì)將零部件捕捉到正確位置。（8）如果有可能減少自由度，盡量完全定義零部件的位置。帶有大量自由度的裝配體解算速度更慢，拖動(dòng)時(shí)容易產(chǎn)生不可預(yù)料的結(jié)果。（9）對(duì)于已經(jīng)確定位置或定型的零部件，使用固定代替配合能加快解算速度。（10）如果零部件引起問題，與其診斷每個(gè)配合，相反刪除所有配合并重新創(chuàng)建常常更容易。（同向?qū)R／反向?qū)R和尺寸方向沖突）。

（11）繪制零件時(shí)，盡量完全定義所有草圖，不建議由CAD中直接拷貝草圖進(jìn)行建模。不精確的草圖更容易產(chǎn)生配合錯(cuò)誤，且極難分析錯(cuò)誤的原因。（12）避免循環(huán)參考。大部分循環(huán)參考發(fā)生在與關(guān)聯(lián)特征配合的時(shí)候，有時(shí)也會(huì)發(fā)生在與陣列零部件配合的時(shí)候。如果裝配體需要至少兩次重建才能達(dá)到正確的結(jié)果，那么裝配體中很可能存在循環(huán)參考。6.2.3知識(shí)拓展一、裝配體的簡(jiǎn)化在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，我們往往會(huì)遇到零部件數(shù)目較多或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大型裝配體，設(shè)計(jì)者可根據(jù)不同的設(shè)計(jì)階段或設(shè)計(jì)范圍，設(shè)定零部件的不同狀態(tài)，這樣可以減少設(shè)計(jì)時(shí)裝入和計(jì)算的數(shù)據(jù)量，裝配體的顯示和重建速度會(huì)更快，用戶可以更有效地使用系統(tǒng)資源。1.隱藏和顯示為了便于裝配或在裝配體中編輯零部件，用戶可以把影響視線的零部件隱藏起來。被隱藏的零部件在圖形區(qū)不顯示，但其所有模型數(shù)據(jù)被載入內(nèi)存。

2.壓縮和解除壓縮

【壓縮】零部件在顯示效果上和【隱藏】零部件一樣，都是在圖形區(qū)不顯示。但被壓縮的零部件的模型數(shù)據(jù)不被載入內(nèi)存，該零部件不參與裝配體的任何計(jì)算，因此在載入速度、重新建模和顯示性能均有提高。不過，被壓縮的零部件包含的配合關(guān)系也被壓縮，導(dǎo)致裝配體中零部件的位置可能變?yōu)榍范x，參考?jí)嚎s零部件的關(guān)聯(lián)特征也可能受到影響。3.輕化和還原處于輕化狀態(tài)的零部件，只有部分模型數(shù)據(jù)載入內(nèi)存，其余數(shù)據(jù)根據(jù)需要載入。用戶可以對(duì)一個(gè)零部件或多個(gè)零部件做輕化設(shè)置。使用輕化的零部件，可以明顯提高系統(tǒng)對(duì)大型裝配體的處理性能。還原是裝配體零部件的正常狀態(tài)。當(dāng)零部件處于完全還原狀態(tài)，其所有模型數(shù)據(jù)將被載入內(nèi)存，可以使用所有功能。二、配合關(guān)系SOLIDWORKS為用戶提供了功能強(qiáng)大、種類豐富的配合關(guān)系，可以滿足設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)要求。按照配合關(guān)系的功能，SOLIDWORKS系統(tǒng)將配合關(guān)系分為三類：標(biāo)準(zhǔn)配合、高級(jí)配合和機(jī)械配合。設(shè)計(jì)者可以通過選擇裝配體環(huán)境中零部件模型上的點(diǎn)、線、面等對(duì)象建立配合關(guān)系。（1）面包含各類基準(zhǔn)面、模型上的圓柱面和平面。（2）線包含各類基準(zhǔn)軸、臨時(shí)軸和模型上的邊線。（3）點(diǎn)包含系統(tǒng)原點(diǎn)、模型原點(diǎn)和模型上的頂點(diǎn)。

1.標(biāo)準(zhǔn)配合屬于常規(guī)配合，主要用于確定各零部件上點(diǎn)、線、面之間的相對(duì)位置關(guān)系。在【標(biāo)準(zhǔn)配合】選項(xiàng)組中，系統(tǒng)提供了【重合】|【平行】|【垂直】|【相切】|【同軸心】|【鎖定】|【距離】|【角度】等配合方式的選項(xiàng)。2.高級(jí)配合適用于建立特殊設(shè)計(jì)要求的配合關(guān)系。（1）對(duì)稱配合。分別指定兩個(gè)零部件上的面相對(duì)于裝配體模型上的任何一個(gè)平面對(duì)稱。（2）限制距離配合?？梢钥刂茖?duì)象之間的最大和最小距離。（3）限制角度配合。可以控制對(duì)象之間的最大和最小夾角。（4）寬度配合?？梢钥刂票∑Y(jié)構(gòu)插入凹槽時(shí)，相對(duì)于凹槽寬度方向居中的配合。（5）路徑配合?？刂屏悴考现付ǖ狞c(diǎn)沿指定路徑移動(dòng)。（6）線性配合?？刂凭€性移動(dòng)一個(gè)零部件，另一個(gè)零部件隨之同時(shí)移動(dòng)，并可設(shè)置其移動(dòng)速度和移動(dòng)方向。

3.機(jī)械配合適用于建立特殊設(shè)計(jì)要求的配合關(guān)系。（1）凸輪配合。建立推桿端面與凸輪輪廓相切或重合的配合關(guān)系。（2）齒輪配合?？刂苾蓚€(gè)回轉(zhuǎn)零部件繞指定軸做相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。齒輪配合的有效實(shí)體包括圓柱面、圓錐面、軸和線性邊線。在建立齒輪配合前，兩個(gè)齒輪要解除固定狀態(tài)，根據(jù)兩個(gè)齒輪的中心距，添加適當(dāng)配合關(guān)系確定齒輪的位置，而且兩個(gè)齒輪都可以繞自己的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。（3）齒條小齒輪配合?？刂婆浜系膬蓚€(gè)零部件改變相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向，一個(gè)做線性平移帶動(dòng)另一個(gè)做圓周運(yùn)動(dòng)，反之亦然。用戶可以配合任何兩個(gè)零部件做這樣的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而這些零部件不一定需要有輪齒。（4）螺旋配合。建立具有內(nèi)、外螺紋結(jié)構(gòu)的兩個(gè)零部件旋合在一起的配合。配合后的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)是一個(gè)零件做圓周運(yùn)動(dòng)，另一個(gè)零件沿軸線做線性移動(dòng)，反之亦然。6.3裝配體運(yùn)動(dòng)仿真在SOLIDWORKS中，通過運(yùn)動(dòng)算例功能可以快速、簡(jiǎn)潔地完成機(jī)構(gòu)的仿真運(yùn)動(dòng)及動(dòng)畫設(shè)計(jì)。運(yùn)動(dòng)算例可以模擬圖形的運(yùn)動(dòng)及裝配體中部件的直觀屬性，它可以實(shí)現(xiàn)裝配體運(yùn)動(dòng)模擬、物理模擬以及COSMOSMotion，并可以生成基于Windows的avi視頻文件。在運(yùn)動(dòng)仿真和動(dòng)畫過程中，裝配體的配合約束非常重要。只有在裝配體中添加了正確的配合約束，才能達(dá)到想要仿真或動(dòng)畫的效果。

裝配體運(yùn)動(dòng)可以完全模擬各種機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真及動(dòng)畫，用來表達(dá)裝配體的工作原理、零部件組成和產(chǎn)品的演示。

1.案例介紹：創(chuàng)建“千斤頂”裝配體，并創(chuàng)建其運(yùn)動(dòng)算例，如圖所示。知識(shí)要點(diǎn)：（1）“螺旋配合”的應(yīng)用（2）創(chuàng)建運(yùn)動(dòng)算例，模擬裝配體