基于中望3D的螺旋千斤頂的三維設計及動態仿真

李益平

摘? 要：中望3D不僅能對零件實體進行建模，而且能模擬機構的運行過程，同時還可以將運動過程進行演示，并制成動畫文件，用于實時進行演示。文章以千斤頂為例，介紹了三維實體建模過程和方法，并進行裝配，然后做出它的爆炸圖，并進行動畫演示。

關鍵詞：螺旋千斤頂;中望3D;三維設計;運動仿真

中圖分類號：TP391.7? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）03-0074-03

Abstract： ZW3D can not only model parts， but also simulate the running process of the mechanism. At the same time， it can demonstrate the moving process and make animation files for real-time demonstration. Taking Screw Jack as an example， this paper introduces the process and method of three-dimensional solid modeling， carries out assembly， then makes its explosion diagram and carries out animation demonstration.

Keywords： screw Jack; ZW3D; three-dimensional design; motion simulation

1 研究的意義

千斤頂主要適用于車輛檢修、工程支撐和一般重物起升下降之用。螺旋千斤頂由人力通過往復扳動手柄，通過螺旋副傳動，螺桿或螺母套筒作為頂舉件，而達到起重拉力的功能。其結構輕巧堅固、靈活可靠，攜帶輕便，因此廣泛應用于流動性的起重作業。

傳統的設計方法，工作量大，周期長，效率低，而且需要試制樣機。中望3D軟件作為國內優秀的三維設計軟件，操作簡單，設計效率高。它不僅可以生成二維工程圖，而且可以進行三維零件建模和虛擬裝配，還可以進行運動仿真功能，通過動畫來展現零件的三維造型和運動仿真。它能幫助設計人員綜合比較幾種設計方案，減少設計風險，對實際應用提供了參考價值。

2 螺旋千斤頂的三維設計過程

在三維設計之前，需要根據設計參數要求，確定主體結構。

2.1 傳動零件的設計——螺旋桿的設計

螺旋桿的三維模型建立相對簡單，運用幾次圓柱體疊加特征或者繪出軸向截面圖利用【旋轉】特征，利用打孔和陣列命令鉆孔，然后利用螺紋特征成型螺紋。圖1為螺旋桿的三維模型。

圖1 螺旋桿的三維模型

2.2 螺套的設計

螺套建模的關鍵是內梯形螺紋的建模。所以先建外部輪廓的模型，然后再建內螺紋。螺套的模型如圖2所示。

圖2 螺套的三維模型

2.3 底座的設計

（1）單擊“造型模塊”中的“插入草圖”，選取XZ平面為基準面，繪制草圖3。

（2）退出草圖截面，單擊“造型模塊中”的“旋轉”命令，選z軸為坐標軸，得圖4。

（3）單擊“造型模塊”中的“打孔”命令，選螺紋孔，大徑10，深度20，再鏡像特征得圖5，底座的建模就完成了。

2.4 頂墊的設計

頂墊的三維建模過程如下：

（1）單擊菜單欄中“文件”，然后單擊“新建”命令新建頂墊文件。

（2）單擊“造型模塊”中的“圓柱體”命令，分別建直徑為50，高度為20和直徑為70，高度為10的圓柱體疊加。

（3）單擊“造型模塊”中的“孔”命令，選擇臺階通孔，上端直徑為35.5，深度為10.3，下端直徑為25。

（4）單擊“造型模塊”中的“圓角”命令，倒圓角R10。

（5）單擊“造型模塊”中的“圓角”命令，倒工藝圓角R1。

（6）單擊“造型模塊”中的“插入草圖”，選擇XZ平面為基準面，繪制寬度是2，長度超出零件輪廓的矩形。

退出草圖截面，單擊“造型模塊”中的“拉伸”命令，深度為0.3，選擇除料，得到一個通槽，然后單擊“造型模塊”中的“陣列”命令，數目24個，得到頂墊三維模型圖6。

圖6 頂墊的三維模型圖

2.5 端蓋的三維建模

端蓋的三維建模過程如下：

（1）新建端蓋文件。

（2）單擊“造型模塊”中的“圓柱體”命令，建直徑為50，高度為9的圓柱體。

（3）單擊“造型模塊”中的“孔”命令，選擇沉頭孔，大端直徑20，小端直徑為11，孔角度為90度。

（4）單擊“造型模塊”中的“倒角”命令，倒尖角C1，得到端蓋的三維模型圖7。

圖7 端蓋的三維模型

3 千斤頂的裝配

裝配方法如下：

（1）新建裝配。選擇“零件/裝配”對象，并將其命名為“千斤頂裝配”。

（2）插入千斤頂底座組件。選擇“裝配”選項卡→“組件-插入”命令（或者單擊右鍵，選擇插入組件），從對象列表中選擇底座組件，將它放置在屏幕上0，0，0的位置上。

（3）對齊千斤頂底座組件。現將千斤頂底座組件與XYZ基準面對齊。成功對齊的關鍵：將過濾器設置為面，并單擊右鍵選取在實體上選項。如果選取一個圓柱面，則中望3D軟件將假定同心約束;如果選取平面，則中望3D軟件假定為重合約束。

（4）插入螺套組件。選擇“裝配”選項卡→“組件-插入”命令，從對象列表中選擇螺套組件，將它放置在遠離千斤頂底座的某個位置。

（5）對其螺套組件。現在，將對齊螺套組件和千斤頂底座組件。

（6）插入螺旋桿組件。選擇“裝配”選項卡→“組件-插入”命令，從對象列表中選擇螺旋桿組件，將它放置在遠離千斤頂底座的某個位置。

（7）對齊螺旋桿組件。現在，將螺旋桿組件插入到千斤頂底座和螺套組件中。

（8）插入絞桿組件。選擇“裝配”選項卡→“組件-插入”命令，從對象列表中選擇絞桿組件，將它放置在遠離千斤頂底座的某個位置。

（9）對齊絞桿組件。現在，將絞桿組件插入到螺旋桿組件中。

（10）插入頂墊組件。選擇“裝配”選項卡→“組件-插入”命令，從對象列表中選擇頂墊組件，將它放置在遠離千斤頂底座的某個位置。

（11）對齊頂墊組件。現在，將頂墊組件插入到螺旋桿組件中。

（12）插入端蓋組件。選擇“裝配”選項卡→“組件-插入”命令，從對象列表中選擇端蓋組件，將它放置在遠離千斤頂底座的某個位置。

（13）對齊端蓋組件。現在，將端蓋組件插入到頂墊組件中。

（14）檢查對齊。使用視圖/外部基準面按鈕，由此將基準面從顯示屏中移除，確保開啟著色;再次使用“裝配”選項卡中的“對齊-查詢”對齊約束命令，查看有顏色代碼的圖形。

（15）保存、退出裝配。

（16）干涉檢查。至此千斤頂的整個裝配過程基本結束，如圖8所示。

4 千斤頂的爆炸圖及動畫演示的生成

千斤頂爆炸圖的生成過程如下：

（1）單擊工具欄“裝配”→“炸開配置”，輸入炸開裝配圖的名稱，單擊“確定”按鈕進行炸開。

（2）單擊工具欄“裝配”→“移動”圖標，對組件進行位置上的調整，爆炸圖如圖9所示。

（3）單擊工具欄“裝配”→“新建動畫”，使用該功能，創建一個動畫（過程省略）。

5 結束語

利用中望3D軟件對千斤頂進行三維設計及虛擬裝配，可得到以下結論：

（1）設計直觀、合理而又高效。（2）通過虛擬裝配和運動仿真，可以很直觀地檢測各零件之間的碰撞與干涉，節省了開發時間，并能高效地對產品進行優化設計。

參考文獻：

[1]于美麗.基于Solidworks的圓柱齒輪減速器的三維設計及動態仿真[J].科技創新與應用，2016（18）：43-44.

[2]杜學飛.淺談中望3D軟件功能應用[J].內蒙古科技與經濟，2016（4）：100+115.

[3]劉本輝.用中望3D輕松設計陶瓷盤式制動器[J].CAD/CAM與制造業信息化，2014（10）：57-59.