第8章 SolidWorks综合实例

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液压扳手动画
（2）设定活塞初始位置。 （3）生成棘轮的旋转基本运动。
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液压扳手动画
（4）活塞移动。 （5）活塞停止不动。 （6）活塞反向移动。 （7）将以上两个运动进行合成来模拟该模型的运动情况。 （8）单击计算按钮完成动画制作，预览无误后将动画保存。
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8.5 输出工程图
（1）新建工程图文件。
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2．棘轮建模的基本流程
步骤
1绘制拉伸 1特征
草图示意图
特征示意图
主要方法和技巧
草图平面：前视基准面 特征：单向拉伸80mm
2绘制拉伸 2特征
3绘制拉伸 3特征
草图平面：拉伸1特征的 一端面 特征：单向拉伸5mm
草图平面：拉伸1特征的 另一端面 特征：单向拉伸5mm
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2．棘轮建模的基本流程
4绘制拉伸 4特征
草图平面：拉伸3特征的端 面 特征：单向拉伸切除15mm
5绘制拉 伸5特征
6绘制圆 角1特征
草图平面：拉伸1特征的另 一端面 特征：单向拉伸切除20mm
圆角对象：拉伸5特征生成 的平面 等半径：2mm
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8.2.5 棘轮
1．建模分析 棘轮模型各结构尺寸为：齿数z=21，模数m=8，外径D=168mm，轮齿厚度 δ1=80mm，八方孔厚度δ2=90mm。该模型属于圆盘类零件，建模时，可以利 用拉伸凸台和拉伸切除特征操作来生成棘轮的基本模型。因此建立棘轮模型 的关键是绘制好轮齿的草图。由于轮齿均匀分布在圆周上，绘制轮齿草图时， 可以先绘制一个棘轮轮齿，然后在圆周上进行阵列即可。
教学要求
能力目标
掌握零件绘制
掌握零件装配 学会工程图生成的 方法 学会简单的动画制 作
知识要点
绘制草图实体及建立 特征 创建装配体 建立工程视图
制作动画
权重
40% 30% 15%
自测分 数
15%
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8.1 液压扳手结构分析及建模设计构思
8.1.1 结构组成及功能特点
1机壳 2摇臂 3 棘轮 4 棘爪 5连接叉 6缸筒 7 活塞杆 8活塞杆堵头 9 缸盖 10反力臂 11油管旋转接头
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2．缸盖建模的基本流程
步骤
1绘制拉 伸1特征
草图示意图
特征示意图ຫໍສະໝຸດ 主要方法和技巧草图平面：前视基准面 特征：单向拉伸10mm
2绘制拉 伸2特征
3绘制拉 伸3特征
草图平面：拉伸1特征的 一端面 特征：单向拉伸30mm
草图平面：拉伸2特征的 端面 特征：单向拉伸8mm
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2．缸盖建模的基本流程
4绘制拉 伸4特征
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8.3.2 自下而上设计总装配体
将上述绘制的零部件通过配合关系组合起来，形成液压 扳手总装配体。
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8.4 动画制作
装配体的产品模拟动画可以通过规定装配体零部件在不同时间的位置来模 拟产品的运动。液压扳手在一个循环内的动作分为2步：油缸无杆腔进油推动 活塞移至最大位移处和油缸有杆腔进油推动活塞返回到初始位置，即活塞的 往复运动。
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8.2 主要零部件的建模
8.2.1 摇臂 1．建模分析
摇臂模型的主体由三个凸台组成， 在其上有棘爪腔、棘轮腔、销轴孔 等。因此，建模时，可以采用切挖 式建模，先绘制摇臂基体，然后在 其上切挖出用来安装其他零件的腔 和孔，最后生成圆角过渡。
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8.2.1 摇臂
2．建模步骤 （1）新建一个零件文件。 （2）选择“前视基准面”，单击草图绘制按钮进行草图1的绘 制 （3）绘制拉伸1特征。
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8.2.8 缸筒
1．建模分析 缸筒模型形状较规则，但是结构较复杂，其 主体主要由筒体、油口台和销轴台三部分组成， 其中筒体是偏心的，即内孔圆柱面与外圆圆柱 面轴线不重合，有一偏心距离，在主体上有油 路、销轴孔、螺钉孔、进出油孔、与机壳连接 处等多个孔和沟槽。建模时，所用的特征多是 常见的拉伸基体/凸台、拉伸切除和旋转切除特 征，只需一步一步的操作即可。对于简单直孔， 可以通过绘制圆的草图、再拉伸切除得到，也 可以通过简单直孔按钮得到。
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2．建模的基本流程
步骤
1绘制拉 伸1特征
草图示意图
特征示意图
主要方法和技巧
草图平面：前视基准面 特征：单向拉伸12mm
2绘制拉 伸2特征
3绘制拉 伸3特征
草图平面：拉伸1特征的 一端面 特征：单向拉伸14mm
草图平面：拉伸1特征的 另一端面 特征：单向拉伸切除 8mm
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8.2.4 缸盖
1．建模分析 缸盖零件模型的结构特点与活塞杆堵头相同，可以采用同样的方法进行建模。
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8.2.1 摇臂
（4）在图形区域中选择拉伸1特征的一侧面，进行草图2的绘制。 （5）完成拉伸2特征的绘制。
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8.2.1 摇臂
（6）在图形区域中选择拉伸1特征的一侧面，进行草图3的绘制。 （7）完成拉伸3特征的绘制。
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8.2.1 摇臂
（8）在图形区域中选择拉伸1特征另一侧面，重复步骤 （6）、（7），完成拉伸4特征的绘制。
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2．机壳缸筒子装配体
采用自上而下方法生成机壳与缸筒的油缸接 头实体。为了参考缸筒的几何特征，首先要把缸 筒调入装配环境中，形成机壳缸筒子装配体，参 考引用结束后，可以更改文件名为机壳，并保存 到外部文件。
实体其余部分的建模同通常的零件一样，可以打开机壳零件进 行编辑，其详细的操作步骤同棘爪。机壳实体模型结构较为复杂，需要 多步来完成，但是结构关于纵向中心面对称，建模时可以根据实际情况 在草图和建立实体特征之后应用镜向工具。
一处即可快速地完成修改。
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8.3.1 自上而下设计子装配体
1．摇臂棘轮子装配体 通过以上对摇臂的建模，我们知道摇臂包含有棘轮腔和棘爪腔，又根据液 压扳手的工作原理，需要棘爪与棘轮啮合来传递运动，因此可以采用自上而 下方法来设计棘爪，使其参考棘轮和摇臂棘爪腔的几何特征。设计子装配体 时，首先把摇臂、棘轮装配起来，再采用自上而下的方法，绘制棘爪 。
草图平面：拉伸4特征的平面 特征：单向拉伸切除13mm
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2．建模的基本流程
7绘制拉 伸6特征
草图平面：基准面1 特征：单向完全贯穿
8绘制拉 伸7特征
草图平面：拉伸2特征 的一侧面 特征：单向拉伸切除
60mm
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8.2.3 活塞杆堵头
1．建模分析 活塞杆堵头零件的模型属于圆盘类零件， 其主体为两个同轴的圆柱组合体。建模 时，可以首先利用拉伸基体/凸台特征来 构建两个圆柱组合体，然后在组合体一 端中心利用拉伸切除特征构建六边形孔， 最后生成圆角过渡。
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8.2.2 连接叉
1．建模分析 连接叉模型采用切挖式建模，建模时可以首先利用拉 伸基体/凸台特征生成基体，然后在基体上切除多余 的材料。
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连接叉建模流程
步骤
草图示意图
1绘制拉伸1特征
特征示意图
主要方法和技巧
草图平面：前视基准面 特征：单向拉伸80mm 绘制草图时，注意添加几何 关系，实现设计意图
2绘制基准面1
基准面：拉伸1特征的底面 等距距离：28mm
3绘制拉伸2特征
草图平面：基准面1 特征：单向完全贯穿
绘制草图时，使用转换实体 引用工具，将实体边线复制 到草图上
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连接叉建模流程
4 绘制拉伸3特征 5 绘制拉伸4特征 6 绘制拉伸5特征
草图平面：前视基准面 特征：单向完全贯穿
草图平面：拉伸1特征的底面 特征：单向拉伸切除5mm
要实现活塞在油缸中的往复运动，利用基于相对距离的改变来实现，该方 法就是为零部件添加距离配合，在动画不同时间点更改距离值，实现零部件 的移动。
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液压扳手动画
制作液压扳手动画关键步骤的详细过程如下： （1）为了使摇臂棘轮子装配体内各零件相对运动，需要 首先解散该子装配。解散后，还要进行以下几方面的工作： ① 使摇臂状态由固定改为浮动； ② 在棘爪与摇臂间添加配合，保证摇臂棘爪无相对运动； ③ 在棘轮棘爪啮合面间添加重合配合，以确定两者间初 始啮合位置，然后压缩该配合。
第8章 SolidWorks综合实例
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本章内容
8.1 液压扳手结构分析及建模设计构思 8.2 主要零部件的建模 8.3 装配体设计 8.4 动画制作 8.5 输出工程图
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教学目标
通过本章的学习，使读者掌握草图、特征、零件、装配体、工 程图、动画制作等功能模块的综合应用，提高对复杂零件的综合分 析和建模能力。
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8.2.1 摇臂
（9）在图形区域中选择拉伸4特征生成的平面，进行草图5的绘制。 （10）完成拉伸5特征的绘制。
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8.2.1 摇臂
（11）在图形区域中选择拉伸4特征生成的平面，单击草 图绘制按钮进行草图6的绘制。 （12）完成拉伸6特征的绘制。
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8.2.1 摇臂
（13）完成圆角1特征的绘制。 （14）保存文件名为“摇臂. sldprt” 。
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8.1 液压扳手结构分析及建模设计构思
功能特点： 螺母拆装作业是单向的间歇运动过程。工作时，调整好反力臂 10，液压泵站的高压油通过油管旋转接头11进入缸筒6，推动 活塞杆（活塞）7、连接叉5，并带动摇臂2转动，摇臂2通过棘 爪4推动棘轮3转动，棘轮3与输出轴套接，从而使输出轴带动 螺母转动，完成拆装作业的单向间歇运动过程。这就要求液压 扳手执行机构重量轻，结构紧凑，便于单人操作；能够输出强 大转矩，作业速度和定力矩可调。
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（2）在打开 “液压扳手总装配体.asm”文件。
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（3）在系统的引导下生成左视图、上视图和轴测视图绘制 。 （4）在推理线的引导下绘制竖直线作为剖切线。
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（5）完成剖面视图的绘制。
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当生成模型时，可包括出详图（尺寸、注释、符号等）， 这些信息可以从三维模型环境下调入，也可以根据需求手动 修改和添加。
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8.2.7 活塞杆
1．建模分析 活塞杆模型结构类似于轴类零件， 活塞杆与活塞一体成型，其主体由四个 同轴心不同直径的圆柱体构成，一端有 螺纹孔与连接叉相连，另一端为空心直 孔，其中1个圆柱体上有两道沟槽，1个 圆柱体的外缘有1.5×45°倒角。建模时， 所用的拉伸、拉伸切除和旋转切除特征 是常见的特征，螺纹孔可以采用异型孔 向导工具绘制。
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具体的操作步骤如下： （1）新建装配体文件，并调入摇臂模型。 （2）调入“连接叉.sldprt”文件。 （3）对摇臂“面1”与连接叉“面2” 进行“重合”配合。
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（4）对摇臂的上视基准面与连接叉的销轴孔轴线 进行“重 合”配合。 （5）调入“棘轮.sldprt”文件。
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（6）对摇臂“面3”与棘轮“面4”进行“同轴心”配合。 （7）对摇臂“面5”与棘轮“面6” 进行 “重合”配合。
草图平面：拉伸2特征的 端面 特征：单向完全贯穿
5绘制拉伸 5特征
6绘制拉伸 6特征
草图平面：拉伸1特征的 一端面 特征：单向拉伸切除 27.5mm
草图平面：拉伸1特征的 另一端面 特征：单向拉伸切除 27.5mm
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8.2.6 反力臂
1．建模分析 反力臂模型结构较为复杂、形状不太规则，上部为带槽的长方体，中部为 带槽的梯形结构，下部为带孔的圆柱体。建模时，需要经过多步的拉伸基体/ 凸台和拉伸切除特征，另外，还采用了放样和旋转切除特征，并建立了多个 基准面作为绘图平面。
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8.1.2 建模分析
•棘轮有多个轮齿，采用在草图中只绘制一个齿，再圆周阵列的方法，以 此提高绘图效率。摇臂通过棘爪与棘轮啮合传递运动，因此棘爪可以采用 自上而下方法来设计，即首先摇臂和棘轮装配起来，这样在设计棘爪时就 可以使用其它装配体零件的几何特征。 •机壳与缸筒之间通过油缸接头进行连接，而油缸接头与机壳是一体成型， 所以采用自上而下方法生成机壳与缸筒的油缸接头实体。 •反力臂的力臂部分由于形状不规则，采用放样特征来生成。最后将各个 零部件实体装配在一起，完成模型的建立。
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8.3 装配体设计
常用配合关系：重合、同轴心、角度、相切、距离、平 行等。
在装配体设计时，根据实际问题，可以选择使用自下而 上的方法，或自上而下的方法，或两种方法相结合的方式。 自下而上设计方法是比较传统的方法。自上而下设计方法优 越性主要在于：在设计零件时可以参考其它装配体零部件的 几何特征，通过与原零部件的几何关系，来控制模型的形状 和尺寸，避免重复性的工作，以此提高设计效率；在设计更 改时，由于设计的零件和原零部件是相互关联的，仅需改变
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（8）保存文件名为“摇臂棘轮子装配体. asm” 。 （9） 插入新零件。 （10）选择摇臂拉伸3特征所生成的平面作为新零件第一个 特征的草图绘制平面。 （11）绘制草图1。 （12）完成拉伸1特征的绘制。
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（13）更改文件名“[零件1^摇臂棘轮子装配体]”，为“棘 爪”。 （14）保存装配体文件，选择外部保存，指定保存的路径。