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             圆柱-槽轮导轨的设计

   圆柱形导轨,槽轮形支撑,完成轻载类型导轨副的设计,其样式如图1所示。在设计中经常会遇到的问题是,怎样在装配中根据槽轮的空间位置,精确定位并关联槽轮安装轴孔的位置。

    为了方便讨论,本文将这个实际问题简化为仅求解槽轮轴线和端面位置两个参数。


一、基于装配的关联设计

    这种设计需要基于装配关系的约束,否则在方案调整后将不能自动更新相关的参数,并且槽轮的具体形状尺寸,也需要基于装配关连才能被确定。

    但基于装配关连并非只有装配约束一种机制,尤其是槽轮上导槽的设计,需要直接的关联才好做。下面笔者所介绍的,是一种即能综合发挥Inventor基于装配关联的设计能力,又可以充分符合工程师原始设思维的方法。

    简化设计的前提条件是:

    ◎圆柱导轨直径为30mm,可能在20~40mm之间变动;

    ◎槽轮导轨成圆弧点接触,接触角45',导槽圆弧半径约为1.25倍导轨半径;

    ◎导槽圆弧面包含角大约为75'

    ◎槽轮端面离开圆柱导轨外圆大于10mm;

    ◎槽轮安装孔不作要求,仅求解中心线位置。

    目前的主要问题不仅在于怎样完成两个模型之间的数据关联,在Inventor中有多种方法可以解决,问题的关键是如何把两者正确地、简捷地安装在一起,并取得下一步设计的基础条件。

    以下所讨论的内容均基于Inventor&nbspR10。


二、圆柱导轨的设计模型

    圆柱导轨的设计模型是很简单的一根圆柱。如图1所示。



图1 圆柱-槽轮结构


    在Fx表中,将直径参数设置成“可输出”,为将来设计槽轮做好铺垫。


三、槽轮设计模型

    槽轮设计是最关键的一步,在整个设计中起到承上启下的作用,具体操作方法如下。

   &nbsp1.衍生导轨参数

    创建新零件,在建模之前,首先衍生导轨的直径参数以做备用。这样就可以造成两者之间在基础设计数据上的直接关联。

   &nbsp2.以原始坐标系的圆点为基准的草图结构

    在创建草图的时候,先投影零件原始坐标系的原点,作为设计基准,并绘制参考线的导轨圆;标注驱动尺寸时引用衍生来的参数。如图2所示。在此基础上创建槽轮的半个轮廓,如图3所示。



图2 数据关联


    这样做的好处,是在零件设计的时候,可以利用本零件的Z轴充当未来装配下导轨的轴线。完成草图后的结果如图3所示。



图3 草图结果


   &nbsp3.将Z轴可见

    完成零件后, 将Z 轴可见,这样才可能在装配中方便地使用它。现在,Z轴就是未来的装配基准了。


四、装配

    上述铺垫完成,装配就很简单了,先约束槽轮模型的Z轴与导轨轴线重合,再给槽轮本身轴线角度约束。因为两者相切,是在草图级别就已经被确认了,不必在装配中考虑。

    试改变导轨的直径,可见槽轮与装配关系能够保持设计的想法而关联改变。


五、其余结构的设计

    如果想更充分地利用Inventor现有功能,就应该继续完成设计中的其他内容,只有这样才能更大程度地体现出CAD的作用。

   &nbsp1.选用轴承

    在这个设计中,槽轮的支撑轴承是“死的”,也就是说,轴承的几何参数不能改变。在涉及加速器中选择合适的轴承是很容易完成的。

    将轴承装配到前边介绍的草图中,并约束好位置,结果如图4所示。



图4 虚实结合的概念草图


   &nbsp2.完成其他结构的草图

    这是个虚实结合的概念草图,用简单的虚装配完成各部分的位置约束,接着创建槽轮孔结构,然后创建芯轴、垫圈、隔套等零件草图。这样,3-base.IPT就成为所有相关零件的概念草图携带者,而这些东西又是基于虚装配和实际轴承所关联设计而成的。

   &nbsp3.完成其他零件

    衍生3-base.IPT后,先选择合适的轮廓,用旋转特创建关键结构,然后再添加其他必要结构,这样零件就可以存盘了。

   &nbsp4.完成装配

    这就很简单了,只要把各自的原始坐标系的成员添加必要的约束就行了,因为所有零件都是基于同一个坐标系完成位置描述的。

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