Общие замечания по методике построения модели

На начальном этапе построения 3D модели для технических объектов, представляющих сборочные единицы, механизмы и так далее выделяют его элементы, доходя до низшего в иерархии рассматриваемого ТО уровня ­­­– деталей. Изучаемые объекты моделирования – муфты, главным образом представляют простейшие сборочные единицы, включающие лишь отдельные детали. Однако в сложных муфтах приходится выделять дополнительные сборочные единицы. В подобных случаях также требуется установить структуру дополнительных сборочных единиц, затем моделируются их детали. В настоящем пособии рассматриваются муфты, включающие только детали.

После структурирования проектируемого объекта предварительно назначают расположение главных (общих) координатных осей ТО в целом и его отдельных элементов. Применительно к составным элементам механизмов, машин, представляющих в сборке тела вращения, какими являются рассматриваемые муфты, одну из координатных осей направляют вдоль оси вращения, а для его составляющих элементов расположение осей целесообразно согласовать с ориентацией этих элементов в сборочных единицах и выбранными общими координатными осями. Так, для ведущей 1 и ведомой 4 полумуфт, подшипниковой втулки 2, стопорного кольца 3, кулачковой втулки 5, прижимного диска 7, шайбы 8 и гайки 9, показанных на рис. 3.1, рационально использовать те же оси, что и для муфты в целом. Ориентация осей аксиально расположенных шпонки 10 (X₁, Y₁, Z₁) и пружины 6 (X₂, Y₂, Z₂) показана на рисунке. Координатные оси должны быть «привязаны» к главным осям.

Рис. 3.1. Выделение общих координатных осей и осей отдельных деталей

на примере кулачковой предохранительной муфты

Далее выделяют из сборочной единицы деталь, которая может служить основанием (базовым элементом, базой) для построения 3D модели изделия в целом. Достаточно строгого рецепта по назначению базового элемента нет. В качестве базы модели обычно выбирают детали, занимающие достаточно большой объем и ориентированные в соответствии с выделенными осями. Может быть принято во внимание последовательность объединения отдельных элементов в единое целое, где отрабатываются на начальном этапе проектирования вопросы сборки изделия и создаются предпосылки интегрирования процесса проектирования и технологической подготовки производства. Для рассматриваемой предохранительной кулачковой муфты базовым элементом может служить полумуфта 1.

После выбора базового элемента приступают к построению ее 3D модели. На начальной стадии построения модели следует выделить стержневой ее элемент – основание (базу детали). В качестве основания детали, так же как базового элемента изделия, чаще всего используют наиболее крупный элемент, ориентированный по выделенным осям, который в простейших случаях может быть получен как тело выдавливания или вращения. Такое тело называют объемным примитивом, а плоскую фигуру, которую используют в операциях выдавливания или вращения, – эскизом. Примеры простейших деталей, объемные примитивы которых могут быть получены способом выдавливания или вращения, показаны на рис. 3.2. Для получения усеченного конуса используют эскиз в виде неравнобокой трапеции (рис. 3.2 а); втулка может быть получена выдавливанием эскиза в виде кольца (рис. 3.2 б), а призматическая шпонка с плоскими торцами – выдавливанием прямоугольника (рис. 3.2 в). Для наглядности эскизы на рисунках выделены штриховкой. Заметим, что втулка также может быть образована вращением прямоугольника с основанием параллельным оси вращения и удаленный от нее на наружный радиус. Способ получения примитива в каждом из подобных случаев выбирается непосредственно конструктором. Немаловажную роль в построении 3D модели имеет учет технологии изготовления детали. Подобный подход обеспечивает неформальное интегрирование процесса проектирования и технологии изготовления на ранних стадиях жизненного цикла изделия. Примеры отмеченного подхода рассмотрены ниже.

Рис. 3.2. Объемные примитивы простейших деталей, полученных методами:

а –вращения; б, в – выдавливания

В большинстве случаев детали имеют сложные с геометрических позиций формы, которые можно получить путем соединения нескольких примитивов. Их соединения осуществляются с помощью булевых операций, базирующихся на понятиях алгебраической теории множества. При твердотельном моделировании используют булевы операции: объединения (U), разности (-) (операции вырезания выдавливанием и вращением в программных продуктах КОМПАС фирмы «АСКОН»), пересечения (Ω). Операция объединения предназначена для описания составной формы, полученной из двух тел с общей областью. Операция разности определяет пространство, оставшееся от одной формы и внешней границей общей области двух форм. Операция пересечения определяет пространство внутри границ общей области объектов. Примеры использования булевых операций будут рассмотрены ниже в примерах построения отдельных деталей муфт.

Кроме описанных типовых функций с применением для моделирования эскизов создание 3D моделей деталей машин, элементов муфт в том числе, программные разработки содержат ряд стандартных операций, выполняемых без составления эскиза. К безэскизным операциям относят образование фасок, галтелей, скруглений, копирования. Операция копирования применяется для повторения симметричных относительно оси отверстий, зубьев, шлиц и т.п. Все эти операции также проиллюстрированы ниже.