Разработка трехмерной твердотельной модели конического ре дуктрора в системе Autodesk Inventor
 Скачать 2.43 Mb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВА- НИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФГБОУ ВО «БРЯНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХ- НИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Кафедра «Компьютерные технологии и системы» Курсовая работа по дисциплине «Геометрическое моделирование в САПР» Тема: «Разработка трехмерной твердотельной модели конического ре- дуктрора в системе Autodesk Inventor» Студент группы О-18-ИВТ-САПР-Б Чикунов С.А. Преподаватель к.т.н., доц. Беспалов В.А. Брянск 2022 2 Задание На курсовую работу по направлению подготовки 09.03.01 – Информатика и вычислительная тех- ника Студенту Чикунову Сергею Александровичу Группы О-18-ИВТ-САПР-Б Тема работы: Разработка трехмерной твердотельной модели конического ре- дуктора в системе Autodesk Inventor. Дата выдачи задания «___» 20__г. Дата сдачи работы «___» 20__г. Руководитель: Беспалов Виталий Александрович 3 Оглавление Введение ......................................................................................................... 4 1. Анализ различных подходов и методов моделирования ................. 5 2. Обоснование выбора CAM-систем для моделирования .................. 7 2.1. T-FLEX CAD 3D ................................................................................. 7 2.2 КОМПАС 3D ....................................................................................... 7 2.3. Autodesk Inventor ................................................................................ 8 3. Описание процесса моделирования деталей ................................... 10 4. Последовательность действий при вставке детали в сборочную модель.....................................................................................................................20 5. Создание фотореалистичного изображения редуктора ...................... 25 6. Создание презентации редуктора .......................................................... 27 Заключение .................................................................................................. 29 Список литературы ..................................................................................... 30 Приложение А ............................................................................................. 31 Приложение Б .............................................................................................. 32 4 Введение Наука и прогресс не стоят на одном месте. С появлением новых откры- тий и достижений, появляется потребность в более мощном, быстром и каче- ственном выполнение проектировочных работ. Тем самым требуются все бо- лее продвинутые и многофункциональные инструменты для проектирования. Требования, предъявляемые к качеству проектов, срокам их выполне- ния, оказываются все более жесткими по мере увеличения сложности проек- тируемых объектов и повышения важности выполняемых ими функций. Удовлетворить эти требования с помощью простого возрастания численно- сти проектировщиков нельзя, так как возможность параллельного проведе- ния проектных работ ограничена, и численность инженерно-технических ра- ботников в проектных организациях страны не может быть заметно увеличе- на. Решить проблему можно на основе автоматизации проектирования - ши- рокого применения вычислительной техники. Выполнение данной курсовой работы нацелено на выполнение работы в роли конструктора и получение навыков работы с различными САПР си- стемами. 5 1. Анализ различных подходов и методов моделирования Системы геометрического моделирования были созданы для того, что- бы преодолеть проблемы, связанные с использованием физических моделей в процессе проектирования. Эти системы создают среду, подобную той, в ко- торой создаются и изменяются физические модели. Геометрическое моделирование, также известное на английском язы- ке, как автоматизированный геометрический дизайн (CAGD), относится к компьютерному описанию формы геометрических объектов. Он занимается описанием двумерных кривых, а также трехмерных поверхностей и тел . Геометрическое моделирование используется в компьютерной графике , ав- томатизированном проектировании (САПР), методе конечных элементов и других инженерных и научных областях. Поверхностное моделирование, обычно, используется для создания поверхностей сложных форм: автомобилей, самолетов и т.д. Модель строится из различных поверхностей, которым придают нужную форму, а затем со- единяют между собой, например, плавными переходами, а лишнее обрезают. Таким образом, форма нужной оболочки объекта собирается из нескольких поверхностей. В процессе развития новых технологий в современных конструктор- ских системах происходит переход от двухмерного проектирования к объем- ному твердотельному моделированию. Твердотельная модель представляет собой геометрическую форму или структуру без разрывов по длине, высоте и ширине. Она образуется из простых объектов типа цилиндр, конус, сфера, куб и содержит сведения не только о размерах детали, но и об объеме. Твердотельное моделирование предусматривает последовательное вы- полнение булевых операций, таких как вычитания, сложения и пересечения над объемными примитивами (параллелепипедами, цилиндрами, конусами, 6 призмами, пирамидами, сферами и т.д.). Объемные примитивы образуются путем выполнения перемещения плоской фигуры в пространстве. След от перемещения определяет форму примитива, например, смещение много- угольника образует призму, а поворот окружности вокруг оси — сферу. Каркасное Моделирование - это моделирование самого низкого уровня и имеет ряд серьезных ограничений, большинство из которых возникает из-за недостатка информации о гранях, которые заключены между линиями, и не- возможности выделить внутреннюю и внешнюю область изображения твер- дого объемного тела. Однако каркасная модель требует меньше памяти и вполне при- годна для решения простых задач. Каркасное представление часто ис- пользуется не при моделировании, а при отображении моделей как один из методов визуализации. 7 2. Обоснование выбора CAM-систем для моделирования Выбор CAD системы будет осуществляться из 3 наиболее известных систем: T-FLEX CAD 3D, КОМПАС 3D, Autodesk Inventor. В пользу этих программных решений идет то, что институт имеет лицензии на эти три про- граммы. Для выполнения курсовой работы была выбрана система Autodesk In- ventor, так как она имеет удобный интерфейс, систему подсказок и подроб- ную справку. Данный продукт так же выбран из-за фотореалистичного рен- деринга моделей и удобного построения чертежей. Так же стоит отметить встроенные средства для облегчения моделирования зубчатых передач, ва- лов, шпонок и т.д. Кроме всего перечисленного, данный программный про- дукт стабильно работает и выдает ошибки крайне редко. 2.1. T-FLEX CAD 3D «T-FLEX CAD» — система автоматизированного проектирования, раз- работанная компанией «Топ Системы», объединяет в себе 3D- и 2D- функциональность. Предназначена для создания чертежей деталей и сборок, а также для оформления конструкторской документации. Система работает на основе геометрического ядра Parasolid. Фактически, система T-FLEX CAD – это мощное средство параметрического проектирования, которое объеди- няет в себе 3D- и 2D-функционал. Она обладает исчерпывающим инструментарием для создания пара- метрических и непараметрических чертежей деталей и сборок, а также для оформления конструкторской документации. При этом она обеспечивает полную поддержку как ЕСКД, так и зарубежных стандартов. 2.2 КОМПАС 3D Программа «Компас 3D» уже стала стандартом для инженеров пред- приятий промышленного производства, благодаря простому интерфейсу и широким возможностям моделирования для инженеров. Ее часто используют 8 архитекторы и строители для разработки чертежей зданий и металлокон- струкций. В основном, она ориентирована на промышленное производство разнообразных приборов, устройств и аппаратов. «Компас 3D» – является комплексной системой автоматизированного проектирования, направленная не только на машиностроение, но и на разра- ботку чертежей, проектирование кабельных систем и создание документов для инженерных проектов. Создает проекты для строительной и промышленной направленности любой степени сложности, позволяет создавать изделие от идеи до полного проекта с готовыми документами. 2.3. Autodesk Inventor Autodesk Inventor – это программа для проектирования всех типов из- делий промышленного производства на основе их параметров. Характери- стики объектов определяют математические модели, любое изменение кото- рых автоматически влияет на конфигурацию. Программа доказала свою эф- фективность в проектировании изделий машиностроения любого уровня сложности: 2D-/3D-моделирование; создание изделий из листового материала и получение их развер- ток; значительно сокращается цикл разработки модели конструкции; реализована возможность совместной работы над конструкцией всех разработчиков, включая группы инженеров, находящихся на большом удалении друг от друга; реализована возможность ввода пользовательских примитивов в параметрическом виде с целью последующего повторного ис- пользования; 9 обеспечивается доступ к трехмерной модели конструкции не только для разработчиков, но и для всех групп пользователей, за- действованных в работе над проектом. адаптивное конструирование; адаптивная компоновка; встроенный конструктор элементов; инструментарий, обеспечивающий совместную работу над кон- струкцией; системы поддержки и сопровождения процесса конструирования. Библиотеки и шаблоны. Ускорить работу над проектом помогают расширенные библиотеки стандартных решений и элементов объектов моделирования. База данных программы насчитывает около миллиона различных изделий, соответствующих отече- ственным и мировым стандартам. Функция поиска подходящей детали для отдельных узлов моделей может производиться авто- матически на основании указанных параметров. Генераторы форм и элементов. Автоматизация процессов созда- ния и подбора нужных компонентов в Autodesk Inventor сокраща- ет время работы над проектом. Функционал программы позволя- ет генерировать отдельные детали, каркасы, схемы расположения сварочных швов и т. д. Тестирование кинематических свойств. В программе реализован симулятор кинематики, который позволяет проводить испытания опытных образцов, учитывая полный перечень физических свойств объекта, еще на стадии моделирования. Результаты ис- пытаний можно представить посредством трехмерных моделей, графиков и документации. Кроме того, программа оснащена мо- дулем испытаний объектов нагрузками. 10 3. Описание процесса моделирования деталей Рассмотрим последовательность действий по созданию трехмерной модели, а именно корпуса редуктора. Запускаем Autodesk Inventor, выбираем «Создать» - «Деталь». Рисунок 1 – создание детали Далее нажимаем на «Начать 2D эскиз» и выбираем произвольную плоскость. 11 Рисунок 2 – выбор плоскости для эскиза Создаѐм эскиз верхней части крышки редуктора (Рис. 3) Рисунок 3 – Эскиз верхней части корпуса редуктора Принимаем эскиз и нажимаем на вкладку «Выдавливание» и выдавли- ваем на расстояние 12 мм. (Рис. 4) 12 Рисунок 4 – Применение операции «Выдавливание» Далее создаѐм «2D-эскиз», а после его «выдавливаем», получая тем са- мым основные боковые стороны корпуса конического редуктора. См. рис 5. Рисунок 5 – Создание эскиз боковых сторон корпуса Принимаем эскиз и нажимаем на вкладку «Выдавливание». Настраива- ем расстояние выдавливания на 103мм и нажимаем ОК. (Рис. 6) 13 Рисунок 6 – Выдавливание верхней части Следующим этапом построения трѐхмерной модели является создание эскиза будущей геометрии ложе для тихоходного вала (рис. 7). Рисунок 7 – Создание геометрии ложе для вала Теперь создаем эскиз отверстия под подшипники, а затем его выдавли- ваем «до поверхности» (рис. 8). 14 Рисунок 8 – Создание отверстий под подшипники Затем для этих же отверстий под подшипники создаѐм необходимую нам геометрия, создав сначала «2D-эскиз», а затем уберѐм лишнею геомет- рию при помощи операции «выдавливание» (рис. 9). Рисунок 9 – Создание геометрии посадочных отверстий под подшипники Следующий шаг это создание пазов для вкладышей, показан на рисун- ке 10. 15 Рисунок 10 – Создание пазов для вкладышей с использованием операции «Вы- давливание» Далее создаѐм резьбу М12х1,25 для шести отверстий диаметром 12 мм (рис. 11). Рисунок 11 – Создание резьбы М12 16 Создаѐм углубления для быстрого доступа к крепѐжным болтам (рис. 12). А после при помощи операции «Сопряжение», скругляем острые грани для обеспечения хорошего внешнего вида этих углублений (рис. 13). Рисунок 12 – Создание углублений для доступа к крепёжным болтам Рисунок 13 – Скругление острых граней Создаѐм дно будущего корпуса конического редуктора (рис. 14). Сна- чала создаѐм эскиз будущего дна, а затем применяем операцию «Выдавлива- ние» на расстояние 20 мм. 17 Рисунок 14 – Создание дна корпуса редуктора Завершающим этапом построения трѐхмерной модели корпуса редук- тора является создание всех недостающих отверстий, фасок и скруглений, а также создание не показанной выше, оставшейся, геометрии. Готовая трѐхмерная модель корпуса редуктора показана на рисунке 15- 16. Рисунок 15 – Готовая трёхмерная модель корпуса редуктора 18 Рисунок 16 – Готовая трёхмерная модель корпуса редуктора Дерево построения корпуса конического редуктора представлено на рисунке 17. 19 Рисунок 17 – Дерево построения корпуса конического редуктора На этом создание корпуса конического редуктора завершено. Но стоит отметить, что тут еще нет отверстия для объектива. 20 4. Последовательность действий при вставке детали в сбо- рочную модель Посмотрим последовательность действий для того, чтобы однозначно установить корпус конического редуктора. Для этого заходим в Inventor нажимаем «Файл» > «Создать» > «Сбор- ку» Нажимаем вставить и вставляем нашу созданную ранее модель. (Рис. 18) Рисунок 18 – Добавление корпуса конического редуктора После этого вставляем верхнюю крышку конического редуктора. (Рис. 19) 21 Рисунок 19 – Добавление верхней крышки корпуса конического редуктора Когда все импортировано. Начинаем сопрягать наши детали. Для этого создаем оси для левых эллипсов наших деталей. (Рис. 20) Рисунок 20 – Добавление осей 22 Совмещаем данные оси. (Рис. 21) Рисунок 21 – Зависимость по 2 осям Далее совмещаем нижнюю плоскость верха крышки корпуса редуктора и верхнюю плоскость корпуса редуктора. (Рис. 22) Рисунок 22 – Совмещение плоскостей деталей Далее переходим во вкладку «Проверка». Нажимаем «Анализ пересе- чений» Выбираем наши детали. (Рис. 23) 23 Рисунок 23 – Проверка пересечения деталей Нажимаем ОК. Если пересечения не были обнаружены, то должно вы- вестись сообщение, как на рисунке 24. Рисунок 24 – Пересечения не обнаружены Аналогичным образом вставлялись в сборку все остальные детали. Сборка всего редуктора представлена в приложении А. Дерево построения редуктора представлено на рисунке 25. 24 Рисунок 25 – Дерево построения сборки 25 5. Создание фотореалистичного изображения редуктора Для создания фотореалистичного изображения откроем вкладку «Сре- ды» и выберем «Inventor Studio». После этого приступим к настройке сцены. Открываем стили сцены и устанавливаем в значение «Теплый свет». (Рис. 26) Рисунок 26 – Настройка света Так же настраиваем источники света (Рис. 27) Рисунок 27 – Источники света 26 Все настройки завершены. Далее выбираем «Визуализация изображе- ния». Располагаем модель телефона в нужное нам положение, устанавливаем разрешение (1920x1080), выбираем камеру, освещение, стиль сцены, тип изображения и нажимаем «Визуализация» (Рис. 28). Рисунок 28 – Настройки рендеринга Готовая визуализация конического редуктора представлена в приложе- нии Б. 27 6. Создание презентации редуктора Для демонстрации редуктора создаѐм новую схему (Рис. 29). Рисунок 29 – Создание схемы Выбираем нужную сборочную модель редуктора и выбираем команду «Сдвинуть компоненты». Указываем произвольное расстояние разнесения деталей (Рис. 30). Рисунок 30 – Пример разноски 28 Разноска редуктора представлена на рисунке 31. Рисунок 31 – Разноска редуктора 29 Заключение В данной курсовой работе была создана трехмерная модель, визуализа- ция представленной модели, схема-разноска конического редуктора. Работа выполнялась в программе Autodesk Inventor. Работать с программой удобно и практично. Интерфейс программы можно настроить под себя. 3D моделирование интуитивно понятно, а 2D эс- кизы благодаря обширному набору инструментов делаются быстро и каче- ственно. После создания данной курсовой работы были закреплены навыки работы с Autodesk Inventor и изучены новые возможности данной програм- мы. 30 Список литературы 1. T-FLEX CAD 3D [Электронный ресурс]; http://www.tflex.ru/products/konstructor/cad3d/ 2. Autodesk Inventor [Электронный ресурс]; https://www.pointcad.ru/product/autodesk-inventor 3. Компас 3D [Электронный ресурс]; https://kompas.ru/industry/machinery/ 4. Программа Autodesk Inventor: в чем ее особенности [Электронный ре- сурс]; http://myprofnastil.ru/blog/2019/11/30/programma-autodesk-inventor-v-chem- ee-osobennosti/ 5. Материалы в Autodesk Inventor [Электронный ресурс]; https://knowledge.autodesk.com/ru/support/inventor-products/learn- explore/caas/CloudHelp/cloudhelp/2016/RUS/Inventor-Help/files/GUID- 010715A3-2090-4482-85FE-142BBB239140-htm.html 6. Создание схемы модели [Электронный ресурс]; https://knowledge.autodesk.com/ru/support/inventor/learn- explore/caas/CloudHelp/cloudhelp/2018/RUS/Inventor-Help/files/GUID- F4F6F136-003C-4D1C-9EC1-81102BADC867-htm.html 7. Создание сборки в Autodesk Inventor [Электронный ресурс]; http://www.vsesobe.ru/ingener/novosty.php?id_news=27 8. Рендеринг моделирования в Inventor Studio [Электронный ресурс] https://knowledge.autodesk.com/ru/support/inventor-products/learn- explore/caas/CloudHelp/cloudhelp/2014/RUS/Inventor/files/GUID-E979655F- A147-40E5-A193-4ED3C8EABA81-htm.html/ 31 Приложение А Твердотельная модель конического редуктора 32 Приложение Б Фотореалистичное изображение конического редуктора |