3D打印造型設(shè)計課件：齒輪泵的裝配與仿真

齒輪泵的裝配與仿真學(xué)習(xí)活動1：項目描述任務(wù)一：齒輪泵裝配任務(wù)二：裝配體爆炸視圖創(chuàng)建任務(wù)三：運動算例應(yīng)用學(xué)習(xí)活動1：項目描述

齒輪泵的裝配與仿真

齒輪是機械傳動的關(guān)鍵核心零部件，其被廣泛應(yīng)用于汽車、工程機械等裝備的傳動系統(tǒng)中。就核心組成部件齒輪而言，主要由公法線齒輪泵和圓弧齒輪泵。

本項目在熟悉齒輪泵相關(guān)知識后，學(xué)習(xí)對齒輪泵的三維模型進行仿真裝配和運動仿真測試。學(xué)習(xí)活動1：項目描述

齒輪泵的裝配與仿真裝配一般流程任務(wù)一齒輪泵裝配學(xué)習(xí)活動2：任務(wù)目標學(xué)習(xí)活動3：任務(wù)內(nèi)容學(xué)習(xí)活動4：必備知識學(xué)習(xí)活動5：任務(wù)實施學(xué)習(xí)活動2：任務(wù)目標

齒輪泵的裝配與仿真（1）掌握零部件的基本操作：插入、復(fù)制、刪除、移動和旋轉(zhuǎn)等；（2）掌握利用裝配約束關(guān)系實現(xiàn)零件裝配的方法，熟悉常用配合種類；（3）掌握在裝配體中進行干涉檢查的方法。學(xué)習(xí)活動3：任務(wù)內(nèi)容

齒輪泵的裝配與仿真

利用SolidWorks軟件的裝配功能，建立齒輪泵的裝配模型，如圖11-1所示。圖11-1齒輪泵總裝圖學(xué)習(xí)活動4：必備知識

齒輪泵的裝配與仿真1.配合

這里是指零部件之間的配合關(guān)系，分為標準配合、高級配合、機械配合。

標準配合常用的是角度、重合、同心、距離、鎖定、平行、垂直和相切配合。高級配合常用的是限制、線性/線性耦合、路徑、對稱和寬度配合。機械配合則包括凸輪推桿、齒輪、合葉、齒條和小齒輪、螺釘和萬向節(jié)配合等。學(xué)習(xí)活動4：必備知識

齒輪泵的裝配與仿真2.裝配體環(huán)境中零件的移動和旋轉(zhuǎn)

插入的零件可以是固定或者浮動的。對于浮動的零件，可以通過鼠標對其進行拖動或者旋轉(zhuǎn)，以使它處在一個合適的方向和位置，便于選擇零件上的配合部位。學(xué)習(xí)活動4：必備知識

齒輪泵的裝配與仿真3.干涉

干涉指本應(yīng)保持適當間距的零件相互有部分重疊（接觸）或阻擋，造成無法正常安裝或活動。

零部件裝配好后一般都要進行不同運動狀態(tài)下的干涉檢查，用于找出零部件設(shè)計或配合部位的錯誤。學(xué)習(xí)活動5：任務(wù)實施

齒輪泵的裝配與仿真

完成齒輪泵裝配任務(wù)的思路是：

先建立子裝配體再完成總裝配體的創(chuàng)建，標準件插入后進行零部件的插入，必要時可進行零部件陣列以簡化操作步驟。裝配完，進行干涉檢查。學(xué)習(xí)活動5：任務(wù)實施

齒輪泵的裝配與仿真1.創(chuàng)建支撐軸子裝配體學(xué)習(xí)活動5：任務(wù)實施

齒輪泵的裝配與仿真2.創(chuàng)建傳動軸子裝配體學(xué)習(xí)活動5：任務(wù)實施

齒輪泵的裝配與仿真3.齒輪泵總體裝配學(xué)習(xí)活動5：任務(wù)實施

齒輪泵的裝配與仿真4.干涉檢查任務(wù)二齒輪泵裝配體爆炸視圖創(chuàng)建學(xué)習(xí)活動6：任務(wù)目標學(xué)習(xí)活動7：任務(wù)內(nèi)容學(xué)習(xí)活動8：任務(wù)實施學(xué)習(xí)活動6：任務(wù)目標

齒輪泵的裝配與仿真（1）掌握創(chuàng)建爆炸視圖的方法；（2）掌握裝配體中解除爆炸的方法；（3）了解SolidWorks中配置的概念。學(xué)習(xí)活動7：任務(wù)內(nèi)容

齒輪泵的裝配與仿真在生成的裝配體的基礎(chǔ)上，創(chuàng)建裝配爆炸視圖。學(xué)習(xí)活動7：任務(wù)實施

齒輪泵的裝配與仿真

創(chuàng)建齒輪泵爆炸視圖的思路是：

先建立子裝配體爆炸視圖再完成總裝配體的爆炸，在總裝配爆炸過程中直接使用子裝配中創(chuàng)建的爆炸視圖。學(xué)習(xí)活動7：任務(wù)實施

齒輪泵的裝配與仿真1.創(chuàng)建支撐軸子裝配體的爆炸視圖學(xué)習(xí)活動7：任務(wù)實施

齒輪泵的裝配與仿真2.創(chuàng)建傳動軸子裝配體的爆炸視圖學(xué)習(xí)活動7：任務(wù)實施

齒輪泵的裝配與仿真3.創(chuàng)建齒輪泵總裝的爆炸視圖任務(wù)三運動算例應(yīng)用學(xué)習(xí)活動9：任務(wù)目標學(xué)習(xí)活動10：任務(wù)內(nèi)容學(xué)習(xí)活動11：必備知識學(xué)習(xí)活動12：任務(wù)實施學(xué)習(xí)活動13：任務(wù)拓展學(xué)習(xí)活動9：任務(wù)目標

齒輪泵的裝配與仿真（1）掌握SolidWorks創(chuàng)建運動算例的一般方法；（2）以齒輪泵裝配體為例利用動畫向?qū)нM行爆炸、解除爆炸動畫操作；（3）給傳動軸添加馬達，創(chuàng)建齒輪旋轉(zhuǎn)動畫；（4）把運動算例結(jié)果導(dǎo)出為視頻動畫文件。學(xué)習(xí)活動10：任務(wù)內(nèi)容

齒輪泵的裝配與仿真在生成的裝配體的基礎(chǔ)上，創(chuàng)建齒輪泵裝配體運動算例。學(xué)習(xí)活動11：必備知識

齒輪泵的裝配與仿真1.運動算例運動算例是把裝配體模型的運動進行動畫模擬，且不更改裝配體模型或其屬性。SolidWorks運動算例有三種模式，分別是動畫、基本運動和motion分析。學(xué)習(xí)活動11：必備知識

齒輪泵的裝配與仿真2.動畫“動畫”從本質(zhì)上講就是一段時間內(nèi)連續(xù)播放的一定數(shù)量的畫面。SolidWorks中一般用動畫來表達和顯示裝配體的運動，是通過在不同時間設(shè)定鍵碼點來規(guī)定裝配體零部件的位置，并使用插值來定義鍵碼點之間零部件的運動來實現(xiàn)的。“動畫”在使用時不考慮零部件的質(zhì)量或引力。學(xué)習(xí)活動11：必備知識

齒輪泵的裝配與仿真3.基本運動“基本運動”可以在裝配體上模仿馬達、彈簧、碰撞和引力，在計算運動時需要考慮到零部件的質(zhì)量。“基本運動”計算相當快，可將其用來生成使用基于物理模擬的演示性動畫。學(xué)習(xí)活動11：必備知識

齒輪泵的裝配與仿真4.Motion分析Motion分析”則需要在SolidWorksPremium的SolidWorksMotion插件中使用。一般可利用“Motion分析”功能對裝配體進行精確模擬和運動單元的分析（包括力、彈簧、阻尼和摩擦）?！癕otion分析”使用計算能力強大的動力學(xué)求解器，在計算中考慮到了材料屬性、質(zhì)量及慣性。學(xué)習(xí)活動11：必備知識

齒輪泵的裝配與仿真5.設(shè)計樹設(shè)計樹包括視向及相機視圖選項、光源、相機等，包含零部件實體諸如馬達、力或彈簧等模擬元素。設(shè)計樹包含的元素是與時間軸一一對應(yīng)的。設(shè)計樹及其對應(yīng)關(guān)系如下圖。學(xué)習(xí)活動11：必備知識

齒輪泵的裝配與仿真6.時間軸時間軸位于設(shè)計樹的右方區(qū)域。用來顯示算例中動畫事件的時間和類型，包括時間欄、更改欄、關(guān)鍵幀、鍵碼點等。時間軸上的時間線被豎直網(wǎng)格線均分，這些網(wǎng)絡(luò)線對應(yīng)于表示時間的數(shù)字標記。數(shù)字標記從00:00:00開始，其間距取決于窗口和縮放程度的大小。學(xué)習(xí)活動11：必備知識

齒輪泵的裝配與仿真7.時間欄時間線上的純黑灰色豎直線即為時間欄。它代表當前時間，用鼠標可以左右拖動進行調(diào)整，移動時間欄會更改動畫的當前時間并更新模型顯示，注意移動或者選擇時間欄時不要點擊關(guān)鍵幀和鍵碼點。如圖11-56所示樣例中時間欄的時間長度設(shè)為六秒鐘（00:00:00到00:00:06）。學(xué)習(xí)活動11：必備知識

齒輪泵的裝配與仿真8.更改欄更改欄是連接鍵碼點的水平欄。根據(jù)實體的不同，更改欄使用不同的顏色來直觀地識別零部件和類型的更改。學(xué)習(xí)活動11：必備知識

齒輪泵的裝配與仿真9.關(guān)鍵幀和鍵碼點關(guān)鍵幀指的是，在構(gòu)成一段動畫的若干幀中，起到?jīng)Q定性作用的2-3幀。關(guān)鍵幀通常是1秒動畫的第一幀和最后一幀。在SolidWorks中用鍵碼點代表動畫位置更改的開始或結(jié)束的那張畫面。無論何時定位一個新的鍵碼點，它都會對應(yīng)于運動或畫面的更改。學(xué)習(xí)活動12：任務(wù)實施

齒輪泵的裝配與仿真1.創(chuàng)建齒輪泵爆炸動畫（1）打開齒輪泵總裝配體文件，并把裝配體調(diào)整為等軸測視圖，并點擊左下“運動算例”按鈕，默認進入動畫界面。（2）點擊“動畫向?qū)А卑粹o，選擇對話框中的“爆炸”，并點擊“下一頁”。（3）輸入時間長度為15秒，開始時間為0，并點擊“完成”。（4）點擊“計算”按鈕，爆炸動畫會實時播放。學(xué)習(xí)活動12：任務(wù)實施

齒輪泵的裝配與仿真2.創(chuàng)建齒輪泵解除爆炸動畫（1）繼續(xù)點擊“動畫向?qū)А卑粹o，選擇對話框中的“解除爆炸”，并點擊“下一頁”（2）輸入時間長度為15秒，開始時間為15，并點擊“完成”（3）點擊“計算”按鈕，解除爆炸動畫會從第15秒實時播放學(xué)習(xí)活動12：任務(wù)實施

齒輪泵的裝配與仿真3.創(chuàng)建齒輪旋轉(zhuǎn)動畫（1）生成一個新運動算例，并對其重新命名為“齒輪旋轉(zhuǎn)”。（2）點擊動畫工具欄上的“馬達”按鈕，在打開的馬達對話框選擇“旋轉(zhuǎn)馬達”，并點擊傳動軸外圓柱面，確定馬達位置和馬達旋轉(zhuǎn)方向，轉(zhuǎn)速選擇為100（3）點擊“確定”按鈕后進行“計算”，生成動畫學(xué)習(xí)活動12：任務(wù)實施

齒輪泵的裝配與仿真4.保存動畫文件（1）點擊動畫工具欄上的“保存動畫”按鈕，在“保存到動畫文件”對話框中選擇好“文件名”、“保存格式”、“畫面尺寸”、“每秒鐘畫面數(shù)量”、“動畫時間范圍”等參數(shù)（2）本例中共有兩個運動算例，分別進行動畫文件保存。學(xué)習(xí)活動13：任務(wù)拓展

齒輪泵的裝配與仿真1.任務(wù)場景

某企業(yè)根據(jù)實際生產(chǎn)需要，要求對現(xiàn)有齒輪泵進行優(yōu)化升級。上一任務(wù)中齒輪泵設(shè)計過于簡單，存在缺少軸承、密封墊、噪音大、容易泄露等諸多問題?，F(xiàn)需進行升級優(yōu)化設(shè)計，改進后需要滿足以下幾點要求。（1）增加傳動軸承，改進傳動軸、支撐軸的旋轉(zhuǎn)工況，減少噪音，根據(jù)現(xiàn)有零部件尺寸進行軸承選型；（2）增加密封墊，減少齒輪泵流體損失，提高泵的運行效率100%；（3）要求在原有前蓋、后蓋結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進行完善性改造設(shè)計，盡可能少的或不改變前蓋、后蓋原有外形的前提下，增加軸承安裝位置和結(jié)構(gòu)，并繪制簡圖，標注配合部分的尺寸公差；學(xué)習(xí)活動13：任務(wù)拓展

齒輪泵的裝配與仿真1.任務(wù)場景（4）具有良好的性價比，在滿足功能要求的前提下，盡量節(jié)約成本；（5）盡量做到結(jié)構(gòu)簡單，容易安裝、維護；（6）要求該設(shè)計不改變原整體尺寸，方便與原產(chǎn)品進行替換的需要。學(xué)習(xí)活動13：任務(wù)拓展

齒輪泵的裝配與仿真2.任務(wù)要求

請設(shè)計并繪制新的前蓋、后蓋的草圖及其把選型后的軸承、密封墊進行裝配仿真，并對升級后的齒輪泵的優(yōu)點進行作簡要說明。盡可能詳細地擬訂實現(xiàn)該升級優(yōu)化方案的具體工作計劃、流程等，并做必要的成本分析。學(xué)習(xí)活動13：任務(wù)拓展

齒輪泵的裝配與仿真3.勞動工具與輔助工具

為了完成給出的任務(wù)，允許使用所有學(xué)校常用的輔助工具，如：手冊、專業(yè)書籍、游標