基于SolidWorks 的凸輪軸三 維實(shí)體設(shè)計(jì)

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1、 畢 業(yè) 論 文 論文題目：基于solid works的凸輪軸三位實(shí)體設(shè)計(jì) 年級(jí)專業(yè)： 2010級(jí)電氣自動(dòng)化 學(xué)生姓名： 楊 強(qiáng) 指導(dǎo)教師： 顧 旭 完成日期： 2012年10月25日 摘 要 Solid Works是一個(gè)全方位的3D產(chǎn)品開發(fā)軟件，集合了零件設(shè)計(jì)

2、、零件裝配、模具開發(fā)、NC加工、自行測(cè)量于一身。它采用參數(shù)化設(shè)計(jì)。具有單一數(shù)據(jù)庫(kù)?？蓸O大縮短人為的設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)間，給設(shè)計(jì)者前所未有的建議、靈活和高效。本說(shuō)明書正事鑒于Solid Works的強(qiáng)大功能，詳細(xì)闡述說(shuō)明了Solid Works在三維設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用情況。本設(shè)計(jì)說(shuō)明書以凸輪軸設(shè)計(jì)為實(shí)例，闡述了實(shí)用Solid Works設(shè)計(jì)凸輪軸的全過程，這當(dāng)中包括凸輪軸的結(jié)構(gòu)分析，學(xué)會(huì)實(shí)用Solid Works的各種創(chuàng)建特征，建零件庫(kù)及二維工程圖輸出等多方面的工作。重點(diǎn)介紹了實(shí)用Solid Works設(shè)計(jì)凸輪軸和建零件庫(kù)兩方面的情況，說(shuō)明了汝倫州造型的基本思路。比較詳細(xì)介紹了建零件庫(kù)的主要步驟。 關(guān)

3、鍵詞：Solid Works；凸輪軸；特征；系列零件設(shè)計(jì)表 目 錄 摘 要 I 引 言 1 1 汽車凸輪軸需求分析 3 1.1 開發(fā)目標(biāo) 3 1.2 開發(fā)設(shè)計(jì)思想 3 1.3 開發(fā)工具的選擇 3 1.3.1 Solid Works簡(jiǎn)介 3 1.3.2 Solid Works的功能與作用 4 1.3.3 確定設(shè)計(jì)工具 4 1.4 軟硬件環(huán)境的選擇[6][7] 4 1.4.1 軟件環(huán)境 4 1.4.2 硬件環(huán)境 4 2 凸輪軸三維實(shí)體設(shè)計(jì) 5 2.1 凸輪軸的功用和工作條件 5 2.1.1 凸輪軸的功用 5 2.1.2 工作條件

4、5 2.2 凸輪軸材料[8] 5 2.3 凸輪軸的結(jié)構(gòu) 5 3 用Solid Works 創(chuàng)建凸輪軸三維實(shí)體設(shè)計(jì)步驟及過程 7 3.1 熟悉軟件環(huán)境界面 7 3.2 設(shè)計(jì)步驟及過程[9] 8 3.2.1 建立新文 9 3.2.2 軸段（拉伸1）進(jìn)入草繪界面，開始繪圖。 9 3.2.3 軸頸5的制作 10 3.2.4 軸段（拉伸3）的制作 10 3.2.5 凸輪（排氣門4）的制作 11 3.2.6 軸（拉伸11） 17 3.2.7 凸輪（進(jìn)氣門4） 18 3.2.8 軸（拉伸13） 18 3.2.9 拔模 20 3.2.10 鍵槽 21 3.2.11 切除-拉伸

5、1 21 3.2.12 螺紋孔 21 3.2.13 切除-拉伸1 22 3.2.14 倒角1，倒角2，倒角3 22 3.2.15 編輯顏色 23 3.2.16 對(duì)特征命名 23 4 凸輪軸三維實(shí)體的參數(shù)化設(shè)計(jì)過程 24 4.1 零件配置的概念 24 4.2 零件設(shè)計(jì)表配置概述 24 4.3 創(chuàng)建零件設(shè)計(jì)表的主要步驟 25 5 參數(shù)化設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn) 26 6 設(shè)計(jì)中遇到問題及解決 26 7 改進(jìn)方法及設(shè)想 26 結(jié) 論 27 致 謝 27 參 考 文 獻(xiàn) 27 引 言 目前，有多種基于不同CAD支撐軟件的標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)， 每種CAD撐軟件下又

6、有不同的建庫(kù)方式[1]。例如，Auto CAD環(huán)境下的建庫(kù)，是利用Auto CAD提供的圖塊功能，但是由于插入是不能對(duì)實(shí)體的局部尺寸進(jìn)行修改，一般只用于諸如符號(hào)的簡(jiǎn)單圖形庫(kù)，此外，還可以利用Auto CAD提供的Auto lisp，VBA等編程工具，通過編輯的方式對(duì)零件描述其圖形。這種方式可以實(shí)現(xiàn)參數(shù)化繪圖，而且調(diào)用方便，但這種建庫(kù)方式變成的工作量相當(dāng)大，曾加和修改零件時(shí)都需修改程序。這些基于Auto CAD的圖形庫(kù)大都是二維圖形庫(kù)。三維標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)以基于Solid Works和MDT居多。例如，基于Solid Works的標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)設(shè)計(jì)可通過系列零件設(shè)計(jì)表和驅(qū)動(dòng)功能， 使用該表對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件模型內(nèi)的各種尺

7、寸進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。Solid Works還提供了許多API函數(shù)作為OLE程序借口，用戶作為二次開發(fā)是可以在Visual Basic 及 visual C++環(huán)境下調(diào)用他們開發(fā)自己的程序，不過是用API函數(shù)出需要開發(fā)人員具備 Windows編程的能力外，過程也比較復(fù)雜。在MDT平臺(tái)上建立圖形庫(kù)同在Solid Works平臺(tái)上相類似[2]，總之，三維標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的優(yōu)點(diǎn)是創(chuàng)建盡管容易，但具體操作視不同系統(tǒng)而定。 Solid Works有全面的零件實(shí)體建模功能，變量化的草圖輪廓繪制，并能夠自動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)過約束檢查。用Solid Works拉伸、旋轉(zhuǎn)、倒角、抽殼和倒圓角等功能可以更簡(jiǎn)便地得到要設(shè)計(jì)的實(shí)體模型。高級(jí)的

8、抽殼可以在同一實(shí)體上定義不同的抽殼壁厚。在用戶可定義坐標(biāo)系，能自動(dòng)計(jì)算零部件的物性和進(jìn)行可控制的幾何測(cè)量。用高級(jí)放樣、掃描和曲面拱頂?shù)裙δ芸梢陨尚誀顝?fù)雜的構(gòu)造曲面。通過直接對(duì)曲面的操作，能控制參數(shù)曲面的形狀。通過簡(jiǎn)單地點(diǎn)取并延伸分型線，能生成非平面的分型面。典型應(yīng)用是模具的設(shè)計(jì)。在三維建模上標(biāo)注，標(biāo)注的內(nèi)容支持超級(jí)連接。把有公共邊界線的曲面縫接成單一曲面。所有特征都可以用拖動(dòng)手柄改變尺寸，并有動(dòng)態(tài)的形狀變化預(yù)覽。從獨(dú)特的特征模板中用拖動(dòng)放置的操作引用特征，變半徑倒圓、指定區(qū)域倒圓、填角和圓角過渡。特征管理器（Feature Manager）對(duì)模型捕捉設(shè)計(jì)意圖，雙重支持幾何選擇，拖動(dòng)放置特征換

9、序。支持產(chǎn)品配置的控制和設(shè)計(jì)表的系列定義[3]。 本設(shè)計(jì)以Solid Works為平臺(tái)，利用其強(qiáng)大的參數(shù)化造型技術(shù)和Solid Works提供的二次開發(fā)模塊，建立汽車的圖州輪三維實(shí)體參數(shù)化設(shè)計(jì)，以適應(yīng)機(jī)車新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和開發(fā)，與CAD軟件建庫(kù)方案相比較，Solid Works具有基于特征，全尺寸的約束，尺寸驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)修改，全數(shù)據(jù)相關(guān)等等特點(diǎn)，并因其基于參數(shù)化的設(shè)計(jì)思想，目前已成為業(yè)界應(yīng)用最廣，技術(shù)相對(duì)成熟的專業(yè)CAM軟件之一[4]。 我認(rèn)為應(yīng)用軟件因盡量采用最先進(jìn)的版本從而在應(yīng)用時(shí)更加直觀、方便。軟件應(yīng)用人員應(yīng)對(duì)開應(yīng)用對(duì)象和應(yīng)用工具有足夠的了解，以避免應(yīng)用思想不明確，應(yīng)用工具不能充分利用，造

10、成不必要的資源浪費(fèi)。進(jìn)行軟件應(yīng)用時(shí)，應(yīng)不同人員負(fù)責(zé)不同模塊，這樣不僅節(jié)省時(shí)間，而且可使功能更加完善，所以進(jìn)行合理的人員分工合作，這對(duì)缺乏開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的我們尤其重要。 隨著社會(huì)節(jié)奏的不斷加快，企業(yè)中的工程設(shè)計(jì)人員必須準(zhǔn)確高效的設(shè)計(jì)出適合社會(huì)需求的產(chǎn)品，設(shè)計(jì)人員對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，從而避免了對(duì)一些標(biāo)準(zhǔn)件的頻繁建模，提高了設(shè)計(jì)效率。  1 汽車凸輪軸需求分析 1.1 開發(fā)目標(biāo) 參數(shù)化設(shè)計(jì)是Solid Works的最基本的設(shè)計(jì)思想。通過Solid Works對(duì)零件參數(shù)化設(shè)計(jì)，可使得在機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)一些復(fù)雜件或性能要求高的零件、類似性大的零件不必重復(fù)建模，只要在應(yīng)用時(shí)調(diào)出零件表中任意零

11、件的名稱即可產(chǎn)生一個(gè)照零件表所示尺寸比例的零件，從而大大提高了設(shè)計(jì)效率[5]，對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)，大大縮短了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期。企業(yè)中的工程設(shè)計(jì)人員必須準(zhǔn)確高效地設(shè)計(jì)出適合社會(huì)需求的產(chǎn)品，提高了設(shè)計(jì)效率，提高了企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。 1.2 開發(fā)設(shè)計(jì)思想 盡量利用市場(chǎng)上現(xiàn)有的軟硬件環(huán)境，采用陷阱的軟件開發(fā)方案，從而達(dá)到充分利用現(xiàn)有的資源，以提高開發(fā)水平和應(yīng)用效果的目的，從而提高工程設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)效率，縮短設(shè)計(jì)周期，滿足工業(yè)企業(yè)使用的需要，使企業(yè)在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。 1.3 開發(fā)工具的選擇 1.3.1 Solid Works簡(jiǎn)介 Solid Works 有全面的零件實(shí)體建模功能， 變量化的

12、草圖輪廓繪制， 并能夠自動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)過約束檢查。用Solid Works 的拉伸、旋轉(zhuǎn)、倒角、抽殼和倒圓等功能可以更簡(jiǎn)便地得到要設(shè)計(jì)的實(shí)體模型。高級(jí)的抽殼可以在同一實(shí)體上定義不同的抽殼壁厚。在用戶可定義坐標(biāo)系， 能自動(dòng)計(jì)算零部件的物性和進(jìn)行可控制的幾何測(cè)量。用高級(jí)放樣、掃描和曲面拱頂?shù)裙δ芸梢陨尚螤顝?fù)雜的構(gòu)造曲面。通過直接對(duì)曲面的操作，能控制參數(shù)曲面的形狀。通過簡(jiǎn)單地點(diǎn)取并延伸分型線， 能生成非平面的分型面。典型應(yīng)用是模具的設(shè)計(jì)。在三維模型上標(biāo)注， 標(biāo)注的內(nèi)容支持超級(jí)連接。把有公共邊界線的曲面縫接成單一曲面。所有特征都可以用拖動(dòng)手柄改變尺寸， 并有動(dòng)態(tài)的形狀變化預(yù)覽。從獨(dú)特的的特征模板中用拖動(dòng)

13、放置的操作引用特征。變半徑倒圓、指定區(qū)域倒圓、填角和圓角過渡。特征管理器(Feature Manager) 對(duì)模型捕捉設(shè)計(jì)意圖，雙重支持幾何選擇， 拖動(dòng)放置特征換序。支持產(chǎn)品配置的控制和設(shè)計(jì)表的系列定義。其優(yōu)點(diǎn)有： （1）全動(dòng)感的用戶界面 （2）配置管理 （3）協(xié)同工作 （4）按照工程設(shè)計(jì)思路進(jìn)行設(shè)計(jì) （5）全相關(guān)性 （6）基于特征的參數(shù)化造型 （7）數(shù)據(jù)管理 （8）容易使用 1.3.2 Solid Works的功能與作用 （1）該軟件可以直接畫出三維圖形的零件，屏幕上可以直接顯示，設(shè)計(jì)尺寸、結(jié)構(gòu)等方面是否合理、規(guī)范。 （2）組建設(shè)計(jì)的三維視圖，方法是將該機(jī)械零件裝配后，

14、形成三維組件，通過組合鍵我們可以從任何一個(gè)位置或角度去觀察單個(gè)零件或三維視圖，如果設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不合理或比例失調(diào)，很容易就被發(fā)現(xiàn)，并對(duì)零件加以修改，既可以保證零件組合的協(xié)調(diào)性，又可避免出現(xiàn)零件在結(jié)構(gòu)上的相互干涉，如果出現(xiàn)零件的相互干涉，可以及時(shí)進(jìn)行修改，且在修改中極為方便，只要將尺寸結(jié)構(gòu)錯(cuò)誤的零件相應(yīng)部分進(jìn)行秀父愛，就能達(dá)到目的要求，這比手工繪圖節(jié)省熱力、物力、財(cái)力，減少浪費(fèi)。 （3）計(jì)算機(jī)組件、零件重量和表面積。當(dāng)我們?cè)O(shè)計(jì)完成機(jī)器的一個(gè)零件，一個(gè)組件后，在很多時(shí)候要確定它的外形尺寸、整體重量、外表面積等外觀因素。 1.3.3 確定設(shè)計(jì)工具 正是Solid Works軟件本身所具有的強(qiáng)大功能及

15、其優(yōu)點(diǎn)，我最終決定使用它來(lái)完成我的畢業(yè)設(shè)計(jì)。 1.4 軟硬件環(huán)境的選擇[6][7] 1.4.1 軟件環(huán)境 WINDOWS 9.X、WINNT 4.0 (PACK 3)、WINDOWS 2000 SERVER 、WINDOWS 2000 STATION 操作系統(tǒng)。 1.4.2 硬件環(huán)境 本系統(tǒng)需在IBM或兼容機(jī)586及以上微機(jī)上運(yùn)行；主機(jī)需要有16M及以上內(nèi)存；硬盤需要至少有50M以上可用空間；并且配有光驅(qū)。顯示器要求VGA、SVGA、TVGA、PVGA以上彩色顯示器；顯示卡內(nèi)存1M以上。 2 凸輪軸三維實(shí)體設(shè)計(jì) 2.1 凸輪軸的功用和工作條件 2.1.1 凸輪軸的功用

16、凸輪軸是氣門傳動(dòng)組主要零件。它對(duì)氣門的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和配氣系統(tǒng)的工作性能具有非常重要的影響。它的基本功用是根據(jù)內(nèi)燃機(jī)工作過程的需要有序有規(guī)律地開啟和關(guān)閉氣門。 2.1.2 工作條件 凸輪軸在工作中主要承受氣門間歇開閉的周期性沖擊載荷。凸輪軸與挺柱之間有很高的接觸應(yīng)力和相對(duì)滑動(dòng)速度，而潤(rùn)滑條件交差，故要求凸輪軸具有足夠的韌性和剛度的同時(shí)，凸輪工作表面具有高的帶模型耐磨性。 2.2 凸輪軸材料[8] 凸輪軸材料為HT25-47，GB976-67，冷激鑄鐵。鑄鐵硬度HB240-280，凸輪表面硬度HRC45-55?；鶊A硬度層深度1.5-3mm，表面硬度可降低5，桃尖硬度不低于HRC55。也可

17、用球墨鑄鐵作為代替。凸輪軸化學(xué)成分見表1。 表1 凸輪軸化學(xué)成分見 C Si Mn S P Cr Cu 3.2-3.5 1.7-2.0 0.7-0.9 <=0.12 <=0.3 0.15-0.25 0.6-0.8 2.3 凸輪軸的結(jié)構(gòu) 凸輪軸是氣門傳動(dòng)組主要零件。它對(duì)氣門的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和配氣系統(tǒng)的工作性能具有非常重要的影響。凸輪軸在工作中主要承受氣門間歇開閉的周期性沖擊載荷，其結(jié)構(gòu)如圖1 所示。 圖1 圖2  3 用Solid Works 創(chuàng)建凸輪軸三維實(shí)體設(shè)計(jì)步驟及過程 3.1 熟悉軟件環(huán)境界面 主菜單的主要

18、功能是在制作模型時(shí)控制Solid Works的整體環(huán)境。其中包括這些菜單的選項(xiàng)：文件、編輯、視圖、插入、工具、窗口、幫助，如圖3所示。 圖3 圖4 特征工具條 圖5 草圖繪制工具條 圖6 軟件用戶界面 3.2 設(shè)計(jì)步驟及過程[9] 用拉伸、切除、掃描、旋轉(zhuǎn)、倒角、倒圓角等工具設(shè)計(jì)462Q型發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸，其三維效果圖如圖7所示。 圖7 3.2.1 建立新文 啟動(dòng)Solid Works，在主菜單中選取【文件】|【新建】選項(xiàng)，系統(tǒng)將彈出新建對(duì)話框，選中零件單選按鈕，在名稱文本框中輸入新的文件名：凸輪軸，模板選“零件”，單擊確定，如圖8。

19、 圖8 3.2.2 軸段（拉伸1）進(jìn)入草繪界面，開始繪圖。 （1）在草圖狀態(tài)下，單機(jī)“草圖繪制工具”中的‘圓’命令在中心繪制一個(gè)圓； （2）設(shè)置‘參數(shù)’——半徑為13.5mm，如圖9； 圖9 （3）在“特征共具體”選拉伸命令并設(shè)置程度為13mm，單擊確定，完成后如圖10； 圖10 （4）用鼠標(biāo)單擊實(shí)體的左平面，使它成為草繪平面，繼續(xù)畫下一段軸。 3.2.3 軸頸5的制作 （1）同理，在新的工作面上畫一個(gè)圓，半徑設(shè)為21.925mm； （2）拉伸長(zhǎng)度設(shè)為12.5mm，如圖11。 圖11 3.2.4 軸段（拉伸3）的制作 （1）同理，用鼠標(biāo)單擊

20、軸頸實(shí)體的左平面，使它成為草繪平面繼續(xù)畫下一段軸； （2）拉伸長(zhǎng)度設(shè)為13.5mm，如圖12。 圖12 3.2.5 凸輪（排氣門4）的制作 凸輪是凸輪軸上的重要部分，設(shè)計(jì)要求精度比較高，我們采用圖解法繪制草圖，輪廓上的點(diǎn)有表上的數(shù)據(jù)確定[10]凸輪軸的凸輪形狀直接影響氣門的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，因此，凸輪的升程尺寸要求是嚴(yán)格的，在測(cè)量凸輪的外形時(shí)，排氣凸輪左側(cè)和進(jìn)氣凸輪右側(cè)在0~67°范圍內(nèi)升程誤差不大于±0.035mm（但在零時(shí)誤差不允許超過±0.025mm），且在每5°范圍內(nèi)，相鄰升高量誤差的差數(shù)不得大于0.03mm，在68°~98°范圍內(nèi)，誤差不允許超過±0.025mm，且在每3°范圍內(nèi)

21、，相鄰升高量誤差的差數(shù)不得大于0.013mm，排氣凸輪右側(cè)和進(jìn)氣凸輪左側(cè)在0~60°范圍內(nèi)，升程誤差不大于±0.03mm；在61°~92°范圍內(nèi)，升程誤差不允許大于±0.025mm，且在每3°范圍內(nèi)，相鄰升高兩誤差的差數(shù)不允許大于0.013mm。 （1）用鼠標(biāo)單擊實(shí)體的左平面，使它成為草繪平面，首先繪制凸輪的草圖，以中心為圓心，基遠(yuǎn)半徑R=15.5，畫一個(gè)圓； （2）用點(diǎn)擊“草圖繪制工具“中的直線命令，以中心為起點(diǎn)畫一條直線，在‘參數(shù)’項(xiàng)中設(shè)長(zhǎng)度為R+H=15.5+5.1520=20.6520，角度為α=90°，如圖13； 圖13 （3） 同理，做下一條直線，參數(shù)見表2，表3；

22、 表2 排氣凸輪左側(cè)（進(jìn)氣凸輪右側(cè)）升程曲線表2[11]： α（°） 升程（mm） α（°） 升程（mm） α（°） 升程H（mm） 0 5.1520 33 3.5352 66 0.2600 1 5.1510 34 3.4422 67 0.2500 2 5.1468 35 3.3471 68 0.2416 3 5.1392 36 3.2499 69 0.2324 4 5.1283 37 3.1506 70 0.2238 5 5.1141 38 3.0493 71 0.2152 6 5.0965 39

23、 2.9460 72 0.2066 7 5.0756 40 2.8408 73 0.1980 8 5.0514 41 2.7337 74 0.1894 9 5.0240 42 2.6248 75 0.1808 10 4.9935 43 2.5141 76 0.1722 11 4.9600 44 2.4017 77 0.1636 12 4.9235 45 2.2876 78 0.1550 13 4.8841 46 2.1719 79 0.1464 14 4.8418 47 2.0546 80 0.

24、1378 15 4.7967 48 1.9358 81 0.1292 16 4.7488 49 1.8156 82 0.1206 17 4.6982 50 1.6942 83 0.1120 18 4.6449 51 1.5719 84 0.1034 19 4.5889 52 1.4489 85 0.0946 20 4.5302 53 1.3254 86 0.0860 21 4.4688 54 1.2019 87 0.0774 22 4.4048 55 1.0792 88 0.0688 23 4.

25、3382 56 0.9580 89 0.0602 24 4.2690 57 0.8390 90 0.0516 25 4.1972 58 0.7230 91 0.0475 26 4.1229 59 0.6120 92 0.0434 27 4.0461 60 0.5110 93 0.0285 28 3.9668 61 0.4250 94 0.0172 29 3.8851 62 0.3590 95 0.0099 30 3.8010 63 0.3150 96 0.0046 31 3.7146 64 0.

26、2880 97 0.0013 32 3.6260 65 0.2720 98 0.0000 表3 排氣凸輪右側(cè)（進(jìn)排凸輪左側(cè)）升程曲線表3： α（°） 升程（mm） α（°） 升程（mm） α（°） 升程（mm） 0 5.152 33 3.4051 66 0.2030 1 5.151 34 3.2968 67 0.1942 2 5.147 35 3.1855 68 0.1854 3 5.140 36 3.0712 69 0.1766 4 5.130 37 2.9539 70 0.1678 5 5.

27、117 38 2.8336 71 0.1590 6 5.1009 39 2.7104 72 0.1502 7 5.0817 40 2.5844 73 0.1414 8 5.0593 41 2.4557 74 0.1326 9 5.0036 42 2.3244 75 0.1238 10 5.0046 43 2.1906 76 0.1150 11 4.9722 44 2.0544 77 0.1062 12 4.9364 45 1.9518 78 0.0974 13 4.8972 46 1.7750

28、 79 0.0886 14 4.8545 47 1.6320 80 0.0798 15 4.8083 48 1.4870 81 0.0710 16 4.7586 49 1.3400 82 0.0622 17 4.7054 50 1.1920 83 0.0534 18 4.6488 51 1.0440 84 0.0446 19 4.5888 52 0.8920 85 0.0358 20 4.5254 53 0.7520 86 0.0270 21 4.4587 54 0.6110 87 0.0190

29、 22 4.3887 55 0.4800 88 0.0122 23 4.3155 56 0.3740 89 0.0069 24 4.2390 57 0.3160 90 0.0032 25 4.1593 58 0.2880 91 0.0010 26 4.0763 59 0.2700 92 0.0000 27 3.9900 60 0.2570 93 28 3.9004 61 0.2470 94 29 3.8076 62 0.2382 95 30 3.7116 63 0.2294 96

30、 31 3.6125 64 0.2206 97 32 3.5103 65 0.2118 98 圖14 （4）用電機(jī)“草圖繪制工具“中的樣調(diào)曲線命令，連接以上各點(diǎn)； （5）刪去沒有的輔助線，如直線，如圖14； （6）用點(diǎn)擊“草圖繪制工具”中的剪切命令，完成后，如圖15； 圖15 （7）在草圖繪制工具“選‘修改草圖’項(xiàng)。設(shè)置值如圖16，完成后，如圖17； 圖16 圖17 （8） 拉伸草圖深度為16mm，如圖18； 圖18 （9）至此排氣門凸輪4就畫出了，其它排氣門，進(jìn)氣門凸輪的畫法類似，只不過旋轉(zhuǎn)的角度不同，462

31、Q發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸有四對(duì)進(jìn)排氣凸輪，它們按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，并按發(fā)動(dòng)機(jī)的各缸工作順序（1-3-4-2）控制進(jìn)排氣門開閉。進(jìn)排氣門凸輪各成90°排列，如圖19。 圖19 表4 凸輪軸上個(gè)排氣凸輪與近期凸輪之間的角度 排氣1 232° 進(jìn)氣門1 306.5° 排氣2 142° 進(jìn)氣門2 216.5° 排氣3 52° 進(jìn)氣門3 126.5° 排氣4 -38° 進(jìn)氣門4 36.5° 3.2.6 軸（拉伸11） 草圖半徑是13.5，拉伸深度是5，如圖20。 圖 20 3.2.7 凸輪（進(jìn)氣門4） （1）在編輯窗口用鼠標(biāo)雙擊實(shí)體排氣門4,使其處

32、于選中狀態(tài)，同時(shí)按住Ctrl鍵不放，拖動(dòng)凸輪實(shí)體到軸（拉伸11）左平面，此時(shí)就生成一個(gè)新的凸輪了； （2）調(diào)整角度，在“草圖繪制工具“選‘修改草圖’項(xiàng)，設(shè)置值為74.5°，如圖21。 圖 21 3.2.8 軸（拉伸13） 草圖半徑是13.5，拉伸深度是10，如圖22。 圖 22 表5 各段軸集合尺寸 屬性 名稱 草圖半徑 mm 拉伸深度 mm 拉伸1 13.5 13 拉伸5 13.5 13.5 拉伸11 13.5 5 拉伸13 13.5 10 拉伸17 13.5 13 拉伸19 13

33、.5 7 拉伸21 13.5 7 拉伸24 13.5 11 拉伸26 13.5 5 拉伸28 13.5 10 拉伸30 13.5 13 拉伸32 13.5 5 拉伸36 13.5 3 拉伸37 12.0 30 拉伸39 13.5 4 拉伸40 13.5 4 拉伸41 11.0 20 屬性 名稱 草圖直徑 Mm 拉伸深度 mm 軸頸1 44.25 12.0 軸頸2 44.05 12.0 軸頸3 43.85 17.0 軸頸4 44.85 12.0 軸頸5 43

34、.45 12.5 3.2.9 拔模 用同樣的方法繪出各段軸，數(shù)值參照上表，其中軸（拉伸40）中設(shè)置拔模斜度30°，如圖23,24,25。 圖 23 圖 24 圖 25 3.2.10 鍵槽 （1）在實(shí)體‘拉伸37’上開一個(gè)半圓鍵槽，激活右視圖，使其成為草繪平面，使用放大命令圈選實(shí)體‘拉伸37’部使其局部放大，在高出實(shí)體2mm開一個(gè)R=7.00mm的圓； （2）在“特征工作條”選切除命令，設(shè)置為如圖26。 圖 26 3.2.11 切除-拉伸1 草圖圓半徑為5mm，切除深度為22mm。 3.2.12 螺紋孔 （1） 在以上第十部的

35、基礎(chǔ)上，畫一個(gè)同樣的圓，在主菜單中選取【插入】-【曲線】-【螺旋線/渦旋線】，如圖27、圖28； 圖 27 圖 28 （2）建立“基準(zhǔn)面1”，【插入】-【參考集合體】-【基準(zhǔn)面】-【垂直于曲線】，選螺旋線的起點(diǎn)和螺旋線，單擊完成。如圖29。 圖 29 3.2.13 切除-拉伸1 草圖半徑為5mm，切除深度為12mm； 3.2.14 倒角1，倒角2，倒角3 在“特征工具條”選倒角工具，選取五個(gè)支撐軸頸的曲面進(jìn)行倒角；選取實(shí)體‘拉伸37’‘拉伸41’進(jìn)行再次倒角； 現(xiàn)在已經(jīng)完成凸輪軸的繪圖模型，如圖30。 圖 30 3.2.15 編輯顏色

36、選擇標(biāo)準(zhǔn)工具調(diào)中的編輯顏色命令，從編輯器中選擇自己喜歡的顏色，如圖31、圖32。 圖 31 圖 32 3.2.16 對(duì)特征命名 單擊管理器中特征的名稱，此時(shí)名稱被激活輸入熟悉的名字即可，如圖33。 圖 33 4 凸輪軸三維實(shí)體的參數(shù)化設(shè)計(jì)過程 Solid Works 軟件在零件設(shè)計(jì)中提供了一個(gè)非常好的配置（configuration）功能， 這個(gè)功能允許你建立一個(gè)零件而有幾個(gè)不同的配置， 而這個(gè)零件在不同配置中可以屏蔽不同的特征； 或同樣的特征在不同的配置情況下有不同的特征參數(shù)值， 而這些不同的配置都被保存在同一個(gè)文件內(nèi)； 使用時(shí)只需選擇其中任意一個(gè)配置

37、， 就可以得到想要的零件。 4.1 零件配置的概念 “配置”是指在零件或裝配體重通過隱藏或壓縮特征（或零部件），或者用設(shè)計(jì)表控制零件的系列尺寸或參數(shù)，完成在單一文件中隊(duì)零件或產(chǎn)品的系列化設(shè)計(jì)及隊(duì)零件版本及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行管理。具體來(lái)講，在零件設(shè)計(jì)中應(yīng)用配置，可以設(shè)計(jì)不同尺寸，特征和屬性的系列化零件。在裝配體文件中，應(yīng)用配置可以簡(jiǎn)化裝配關(guān)系，還可以應(yīng)用不同的零件配置，不同的特征參數(shù)或不同的尺寸來(lái)完成產(chǎn)品的系列化設(shè)計(jì)。因此。Solid Works的配置功能在當(dāng)今產(chǎn)品的多樣化和系列產(chǎn)品中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。 4.2 零件設(shè)計(jì)表配置概述 零件設(shè)計(jì)表實(shí)際上是一個(gè)Microsoft Excel 電子表

38、格（請(qǐng)?jiān)诹慵碓O(shè)置之前，在計(jì)算機(jī)上安裝Microsoft Excel 97以上軟件），它同樣可以在一個(gè)零件文件中控制和管理配置的內(nèi)存和屬性，特征的壓縮狀態(tài)等，生成一些列零件配置。零件設(shè)計(jì)表是用于生成和管理零件配置的，在生成零件設(shè)計(jì)表時(shí)，必須定義生成的配置名稱，制定有零件設(shè)計(jì)表控制的項(xiàng)目及其相應(yīng)的數(shù)值。 4.3 創(chuàng)建零件設(shè)計(jì)表的主要步驟 在主菜單中選【插入】|【系列零件設(shè)計(jì)表】|【自動(dòng)生成】，如圖34；然后添加特征尺寸，此時(shí)生成一個(gè)Excel 電子表格，找到各尺寸之間的關(guān)系，在電子表格輸入關(guān)系式，如圖35；在電子表中可以設(shè)置自己需要的零件類型，如配置1，配置2等等。 圖 34

39、 圖 35  5 參數(shù)化設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn) Solid Works 使用用戶熟悉的特征作為產(chǎn)品設(shè)計(jì)集合模型的構(gòu)造要素。這些特征是一些普通的機(jī)械對(duì)象，并且可以按照預(yù)先設(shè)置很容易地進(jìn)行修改。通過給這些特征設(shè)置參數(shù)（不但包括集合尺寸，而且包括非集合屬性），然后修改參數(shù)，這樣很容易進(jìn)行多次設(shè)計(jì)迭代，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)[12]。 在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中，經(jīng)常用到通用件或形狀相似的零件，如果把這些零件逐個(gè)設(shè)計(jì)后保存，工作量很大，管理起來(lái)很不方便。Solid Works 軟件在零件設(shè)計(jì)中提供了一個(gè)非常好的配置（configuration）功能，這個(gè)功能允許你建立一個(gè)零件而有幾個(gè)不同的配置，而這個(gè)零件在不同

40、配置中可以屏蔽不同的特征；或同樣的特征在不同的配置情況下有不同的特征參數(shù)值，而這些不同的配置都被保存在同一個(gè)文件內(nèi)；使用時(shí)只需選擇其中任意一個(gè)配置，就可以得到想要的零件[13]。 6 設(shè)計(jì)中遇到問題及解決 要很好地應(yīng)用一個(gè)新的軟件來(lái)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)，首先要對(duì)該軟件的基本功能有一定的了解，然后設(shè)計(jì)到具體的東西需要自己摸索。反復(fù)試驗(yàn)，這都需要一定的耐心和事件。要建立標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)需要對(duì)模型零件的建模，建模時(shí)最重要的是需要考慮建模的最佳途徑，從而避免在下一步的建庫(kù)過程當(dāng)中對(duì)零件尺寸、特征、參數(shù)等的選取拖沓、繁雜，使零件庫(kù)的編輯難以進(jìn)行。所以在建模當(dāng)中要對(duì)模型進(jìn)行分析，通過反反復(fù)復(fù)的實(shí)踐，通過對(duì)大量書籍的

41、學(xué)習(xí)，通過在實(shí)踐中積累經(jīng)驗(yàn)，從而在分析、實(shí)踐、學(xué)習(xí)、經(jīng)驗(yàn)、揣摩當(dāng)中得到建模最佳途徑。 7 改進(jìn)方法及設(shè)想 我認(rèn)為應(yīng)用軟件因盡量采用最先進(jìn)的版本從而在應(yīng)用時(shí)更加直觀、方便。團(tuán)建應(yīng)用人員應(yīng)對(duì)應(yīng)用對(duì)象和應(yīng)用工具有足夠的了解。以避免應(yīng)用思想不明確，應(yīng)用工具不能充分利用，造成不必要的資源浪費(fèi)。進(jìn)行軟件應(yīng)用時(shí)，應(yīng)該不同人員負(fù)責(zé)不同模塊，這樣不僅節(jié)省時(shí)間，而且可以使功能更加完善。所以進(jìn)行合理的人員分工合作，這對(duì)缺乏開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的我們尤其重要。 隨著社會(huì)節(jié)奏的不斷加快，企業(yè)中的工程設(shè)計(jì)人員必須準(zhǔn)確高效的設(shè)計(jì)出適合社會(huì)需求的產(chǎn)品，設(shè)計(jì)人員對(duì)標(biāo)準(zhǔn)間庫(kù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，從而避免了對(duì)一些標(biāo)準(zhǔn)間的

42、繁瑣建模，提高了設(shè)計(jì)效率。 8 結(jié)論 三維實(shí)體造型和參數(shù)化設(shè)計(jì)已成為現(xiàn)代設(shè)計(jì)的重要方法。本文利用Solid Works 研究了凸輪軸的實(shí)體造型和參數(shù)化方法， 實(shí)現(xiàn)了零件的三維實(shí)體設(shè)計(jì)， 這種方法會(huì)更大程度的地提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量和設(shè)計(jì)效率。 9 致謝 在設(shè)計(jì)過程中得到指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)和幫助，并提供了我們大量的有關(guān)書籍和資料，為我的設(shè)計(jì)順利的完成幫助很大。在這里衷心感謝老師,同時(shí)也感謝在設(shè)計(jì)中同學(xué)們對(duì)我的幫助。 參 考 文 獻(xiàn) [1]張洪波.Solid works三維軟件在汽車設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].重型汽車,2002,(1): 22-23 [2]王能建,邱長(zhǎng)華.

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