【文章內(nèi)容簡介】 如，如果單擊草圖選項卡 的時候，草圖工具欄就可以 出現(xiàn)。 3） Command Manager 設(shè)計樹 SolidWorks 軟件在 Command Manager 設(shè)計樹的 窗口中顯示 建造 模型的特征 和 結(jié)構(gòu)。Command Manager 設(shè)計樹不但 可以顯示特征創(chuàng)建的 先后順序，而且還可以使設(shè)計者 很容易地得到所有 與該特征相關(guān)的消息。設(shè)計者可以用 Command Manage 設(shè)計樹 編輯 和選擇草圖、 特征、 工程視圖以及 構(gòu)造幾何線。 菜單欄 Command Manager 命令 前導(dǎo)導(dǎo)視窗工具 任務(wù)窗格 Feature Manager 設(shè)計樹 圖 21 SolidWorks 2021用戶界面 4）前視圖工具 該工具 提供 了 操縱視圖所需 要 的所有普通工具。 5）任務(wù)窗格 SolidWorks 的 “ 任務(wù)窗格 ” 類似 windows 當(dāng)中的 菜單，包含 了三個面板，分別是 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 “ SolidWorks 資源 ” 、 “ 設(shè)計庫 ” 以及 “ 文件夾資源管理器 ” 。通過 已有 面板訪問現(xiàn)有 的幾何體， 就 可以在界面 當(dāng) 中 直接 打開 /關(guān)閉及從默認(rèn)點拖動。 6） 工具欄 工具欄 的好處就是 可以使用戶快速得到最常用的命令?？梢愿鶕?jù)需要 設(shè)計者 自己定義工具欄中的按鈕、 來達到 移動工具欄的位置或重新排列工具欄 的目的 。由于 Command Manager 包含當(dāng)前 已被 選定文檔的最常用的工具，工具欄默認(rèn) 狀態(tài)為 關(guān)閉。 SolidWorks 術(shù)語 SolidWorks 能夠建立全相關(guān)的三維 模型。 在設(shè)計 的 過程中，實體之間 是 能夠 存在或者不 可以 存在約束關(guān)系 的 ；同時， 也 可以利用自動的或者用戶自定義的約束關(guān)系來實現(xiàn)設(shè)計者的思想意圖的 。 1） 實體建模 所謂 實體建模 就 是在計算機中 運用基本元素來繪制機械零件 完整 的 幾何模型。實體構(gòu)造 模型是 CAD 輔助系統(tǒng)中所運用的最完整的幾何模型。 包含了完整描述 該模型的邊以及 表面所必須 含有的所有線框和表面 幾何信息。除了幾何信息 以 外， 同時 它 還包括了把這些幾何體聯(lián)系到一起的拓?fù)湫畔?。例如一個拓?fù)涞男畔⑹牵耗男┟嫦嘟挥谀臈l邊即曲線 。 2） 基于特征 將一 些具有代表型的幾何形狀 可以 定義為特征，并將其所有尺寸 參數(shù)存為可調(diào)節(jié)尺寸參數(shù)，進而通過拉伸形成實體，在此基礎(chǔ)上進行更為復(fù)雜的幾何形體的建模和造型 。所謂的 特征造型就是 指 依次生成各種特征并將其組合 在一起形 成所需零件的 一種方法。例 如裝配體 就 是由許多獨立 的零件組成的一樣， SolidWorks 中的零件模型是由許多獨立的元素構(gòu)成的，這樣的元素被稱為特征。 進行零件 造型 或裝配體建模時， SolidWorks 軟件使用智能化 界面 、易于理解的幾何體 模型 （如凸臺、 掃描、 切除、 放樣、 孔、筋、圓角、倒角、拔模等）建立特征，特征建立 以后就可以直接應(yīng)用到 零件中。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 圖 22 特征舉例 例如，如下圖所示的零件。這個零件 就 可以看成是 由 幾個不同的特征組合 而成 ，一些是 用 添加材料的 方法 ， 如圓柱形的凸臺和 盲孔。如圖所示的這些特征與它們在 Feature Manager 設(shè)計樹列表中的 一一 對應(yīng)關(guān)系。 尺寸驅(qū)動是 用于創(chuàng)建特征的尺寸關(guān)系可以被記錄并 被 存在于模型 當(dāng)中。通過修改尺寸數(shù)值來驅(qū)動幾何形狀的變化 ； 這樣之后 尺寸標(biāo)注就不再 只 是 “ 注釋 ” ，而是驅(qū)動 模型用的 “ 參數(shù) ” 了，這不僅可 以 使模型充分體現(xiàn) 了設(shè)計人員的設(shè)計意圖，而且還能夠快速的修改出錯的模型 。 4） 約束 全約束是指將形狀和尺寸聯(lián)合起來 統(tǒng)一 考慮，通過尺寸 的 約束來實現(xiàn)對幾何體形狀好大小 的控制。 SolidWorks 支持 的 約束 有很多 ，如平行、 水平、 垂直、 同軸心、 豎直和重合 這樣的幾何關(guān)系。此外，還可以借助 方程式來建立參數(shù) 與參數(shù) 之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。通過使用約束關(guān)系和方程式 的方式 ，設(shè)計者可以保證 在 設(shè)計 的過程中實現(xiàn)和維持比 如 “ 通孔 ” 或者 “ 等半徑 ” 之類的設(shè)計 者 意圖。 5） 全相關(guān) SolidWorks 模型和 它的工程圖 以 及參與它的裝配體 都是全相關(guān)的。 模型的修改會自動 的反映到與模型相關(guān)的工程圖以及 裝配體 當(dāng) 中。同樣，對工程圖和裝配體的修改也 都會自動反映到 模型中。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 虛擬樣機技術(shù) 虛擬樣機技術(shù)是 一種近年來發(fā)展起來 的產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)，它 是在建造實體的樣機之前，通過建立機械系統(tǒng)的數(shù)字化模型，也就是指虛擬樣機， 就可以 進行仿真分析 了，并能夠通過 圖形 的方式來 顯示 出該系統(tǒng)在真實工作 條件下的運動特性，輔助修改 的措施還可以用來優(yōu)化設(shè)計方案。該技術(shù)包含有 多體系 的運動學(xué)、動力學(xué)建模理論及其 實現(xiàn) 方法，是在 先進的建模技術(shù)、 信息管理技術(shù)、 多領(lǐng)域仿真技術(shù)、 虛擬現(xiàn)實技術(shù)和交互式用戶界面技術(shù) 等的 基礎(chǔ)之上的一門 綜合 性 應(yīng) 用 新 技術(shù)。其關(guān)鍵 理論 就 是多體系 的 運動學(xué) 原理 和 動力學(xué)建 的 模理論 以 及其技術(shù) 的 實現(xiàn) 方法 。國外虛擬樣機相關(guān) 技術(shù)軟件的研制 要比國內(nèi) 軟件 成功 一些 ， 目前影響 比較 大的有美國 MSC公司 旗下的 ADAMS， CADSI研制的 DADS；德國航天局推出的 SMPACK 等 軟件 。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 3 架懸式 輪對空心軸 機構(gòu) 主要零件的造型及裝配 主要零件的 設(shè)計 過程 車輪和車軸的 設(shè)計 車輪和車軸的造型主要是通過旋轉(zhuǎn)和拉伸來實現(xiàn)的，這樣造型的好處就是方便快捷，出現(xiàn)錯誤時便于修改。其造型主要過程如下： 1） 車軸的 建模 ： 單擊 “ 開始 ” → “ 程序 ” → “ SolidWorks” ， 在彈出的 “ 新建 SolidWorks 文件 ” 對話框中，選中零件選項，單擊 “ 確定 ” 按鈕，進入 SolidWorks“ 零件 ” 造型界面。然后保存新建的文件，設(shè)置文件名為車軸，最后單擊 “ 確定 ” 按鈕即可完成保存設(shè)置。 2） 軸身 建模 選擇前視基準(zhǔn)面 。單擊和按鈕后，單擊草圖工具欄上的 “ 圓 ” 按鈕，指針變?yōu)槔L圓形態(tài)。將指針移到草圖原點，單擊并移動指針，再次單擊即可完成圓的繪制，完成初步草圖的繪制。然后單擊 “ 智能尺寸 ” 半徑標(biāo)注為 165mm。在 Command Manager 中單擊 “ 特征 ” 和 “ 拉伸凸臺 /基體 ” 按鈕，在 “ 拉伸 ” 對話框中設(shè)置長度 為 228mm。 由于車軸的主要部位都是通過拉伸造型的，所以 重復(fù)以上草圖 → 尺寸標(biāo)注 → 拉伸的操作過程， 就可以 完成輪坐、防塵板、軸頸的造型 ， 。然后在 Command Manager 中單擊 “ 特征 ” 和 “ 圓角 ” 按鈕，選擇軸頸和防塵板坐交線，在 “ 圓角 ” 對話框中設(shè)置圓角半徑為 20mm。同理為防塵板坐和輪坐倒圓角。接著在 Command Manager 中單擊 “ 特征 ” 和 “ 倒角 ” 按鈕，為中軸頸端面邊線倒角。完成這些步驟后就可以完成整個車軸的造型。其零件圖如下： 圖 31 車軸 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 3）車輪的 設(shè)計 車軸的造型主要是通過拉伸的形式來實現(xiàn)的，但是車輪的造型過程中采用了旋轉(zhuǎn)建模的方法。繪制車輪的難點之處在于 踏面的畫法。通過借鑒朱喜鋒老師主編的《機車總體結(jié)構(gòu)及設(shè)計》一書中介紹的我國機車磨耗型踏面（ JM 形）的草圖繪制方法， 繪制出車輪踏面 。 先以原點 O 繪制一半徑為 500mm 的圓，與軸向距離為 33 的直線交予 Ov。接著以 Ov 為圓心，繪制一半徑為 550mm 和半徑為 720mm 的圓，圓心為 O2。其與距離軸線為 26mm 的直線交于圓心，以此圓心，繪制半徑為 220mmd 的圓，與半徑為 500mm的圓相交，取相交的一部分，剪掉剩余的。然后在相交的圓的一端繪制斜度為 1： 8 的斜線。繪制一半徑為 12mm 和 8mm 的圓。半徑為 8mm 的圓與距離水平線為 12 的一直線交于一點，以該點為圓心，繪制以半徑為 20mm 的圓，與半徑為 12mm 的圓內(nèi)切。 在該切點繪制一半徑為 14mm 的圓，與半徑為 500mm 的圓交于一點。最后以該點為圓心繪制半徑為 14mm 的圓連接左右兩段，完成車輪踏面的繪制。繪制完踏面之后，需要繪制旋轉(zhuǎn)軸線，設(shè)置為 114mm。接著在 Command Manager 中單擊 “ 特征 ” 和 “ 旋轉(zhuǎn)凸臺基體 ” 按鈕，完成車輪的造型。 其零件圖如下： 圖 32 車輪 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 空心軸的 設(shè)計 由圖 11（ b）可知輪對空心軸中的 “ 空心軸 ” 三字的含義。牽引電機與空心軸套（外空心軸）通過螺栓緊固在一起，并牽引電機側(cè)的兩個短吊臂和空心軸套側(cè)的一個長吊臂將牽引電機完全懸掛在構(gòu)架的橫梁和端梁上。 大齒輪由滾動軸承支撐在空心軸套上，在空心軸套內(nèi)又貫穿一根空心軸（內(nèi)空心軸），而車軸置于空心軸中。內(nèi)空心軸的一端通過傳動盤，彈性元件與大齒輪相連，另一端也通過連接盤，彈性元件與輪對相連。所以，架懸式輪對空心軸包括內(nèi)空心軸和外空心軸。下面介紹內(nèi)外空心軸的零件造型過程。 1）傳動盤及內(nèi)空心軸的 建模 先繪制大致草圖，然后拉伸，形成傳動盤的外廓。然后用拉伸切除的特征，形成 6個直徑為 100mmd 的圓孔。接著插入基準(zhǔn)面，再繪制直徑為 253mm 圓的草圖，然后拉伸切除。傳動盤的一側(cè)應(yīng)該是平面，這樣便于和空心軸裝配，即方便繪制固定傳動盤和空心軸的螺栓孔 （由于尺寸結(jié)構(gòu)的限制，齒輪側(cè)的傳動盤 與空心軸組焊為一體 ）。傳動盤的零件圖如下： 圖 33 傳動盤 由于結(jié)構(gòu)尺寸的限制，內(nèi)空心軸靠近齒輪側(cè)的傳動盤與空心軸組焊在一起。故內(nèi)空心軸的造型是在傳動盤的基礎(chǔ)上拉伸而來的。內(nèi)空心軸非傳動盤一側(cè)需要繪制 6 個鉸制銷釘和 6 個螺栓來固定與車輪安裝的傳動盤。因此在非傳動盤側(cè)需要通過拉伸切除的方法繪制安裝臺。內(nèi)空心軸的實體造型如下： 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 圖 34 內(nèi)空心軸 2） 外空心軸的 建模 先繪制草圖 。繪制兩個直徑分別為 370mm 和 330mm 的同心圓 ，然后拉伸， 按照這種操作在繪制 三段階梯狀的圓柱凸臺 ，完成外空心軸基本外廓圖。然后運用特征里面的“ 基準(zhǔn)面 ” 按鈕，插入三個 等間距的 基準(zhǔn)面 ， 繪制加強板。然后繪制連接牽引電機的凸臺，凸臺上需要繪制螺栓孔，最后繪制連接吊臂的凸臺，完成外空心軸的造型。其零件圖如下： 圖 35 外空心軸 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 齒輪箱的 設(shè)計 齒輪箱由上下箱體構(gòu)成，形狀基本一致。這里就只對下箱體的造型過程介紹一下。單擊草圖繪制按鈕，首先繪制一個長 1400mm 長 500mm 的矩形，然后拉伸成矩形塊。再給矩形塊的邊角線到個合適的圓角。單擊特征命令中的 “ 抽殼 ” 按鈕，完成齒輪箱的大致造型。按照大小齒輪和外空心軸的尺寸會出圓孔草圖，再拉伸切除。可以對齒輪箱的箱體邊線加一些圓角，美化一下。完成這些以后就可以繪制漏油口和齒輪箱與電機的安裝板。以下是齒輪箱的零件圖 ： 圖 36 齒輪箱 架懸式輪的空心軸主要零件有：輪對、內(nèi)空心軸、外空心軸、齒輪箱、大小齒輪、連桿以及牽引電機等。以上造型過程表達了主要零件的造型，由于牽引電機以及吊臂的外形對本論文影響不大，故造型的過程中沒有詳細的給出。完成主要零件的造型之后就可以裝配了。 架懸式 輪對空心軸 機構(gòu) 的 虛擬 裝配 虛擬裝配設(shè)計方法 1）自下而上的設(shè)計方法 自下而上的設(shè)計方法是一種 總結(jié) 歸納 的 設(shè)計方法。在裝配 建模 造型之前，首先 要獨立設(shè)計所有的零部件 模型 ，然后將零部件 按照順序 插入裝配體，再根據(jù)零件 實際的配合關(guān)系，將其裝配 在一起。與自上而下設(shè)計方法