巧用Solidworks零部件阵列实现链条快速建模

巧用Solidworks零部件阵列实现链条快速建模

关键字: Solidworks链传动建模零部件阵列

本文介绍了Solidworks中链条的三维造型是实现链传动建模的难点，长期以来得到了广泛的关注。利用“零部件阵列”实现了链条的快速建模，节省了大量的建模时间，为机械产品设计时的虚拟装配、干涉检查与展示交流提供了可能，具有一定的实际应用价值。

0 引言

链传动结构紧凑；没有弹性滑动和打滑，能保持准确的平均传动比；需要的张紧力小，作用于轴的压力小，可减少轴承的摩擦损失；能在温度较高、有油污等恶劣环境条件下工作；广泛用于交通运输、农业、轻工、矿山、石油化工和机床工业。

三维模型是现代机械产品设计、制造、装配、仿真等一切工作的基础。Solidworks中链条的三维造型是实现链传动建模的难点，长期以来得到了广泛的关注。目前，只有袁彬等人提出了导入全部链节进行装配的链条建模方法。这一方法让链条装配得十分美观，为以后设计链传动打下了坚实的基础。但是，这种方法链条的整体装配关系很复杂，要求计算机具有较高的硬件配置且操作比较繁锁，容易出现装配关系过定义等出错的情况。本文根据多年使用Solidworks建模昀经验，提出了建立一个链节单元，在装配体环境中利用“零部件阵列”实现链条快速建模的方法。

1 链轮建模

根据工作要求，取小链轮齿数17、大链轮齿数38、节距31.75。查机械设计手册，利用Solidworks拉伸、旋转、切除、阵列等基本造型方法可以得到主动链轮与从动链轮的零件模型，如图1-2所示。

图1 主动链轮

图2 从动链轮

2 链节建模

滚子链由内链板、外链板、销轴、套筒和滚子组成。查机械设计手册得到图3所示20A型链节相关尺寸，在SolidWorks 2010中分别将这几个零件单独进行建模然后进行装配，可以得到一个链节装配体（如图6所示）。为简化建模过程，本文的链节仅由一个内链节（如图4所示）与二个外链节（如图5所示）组成。

图3 20A型链节尺寸

图4 内链节

图5 外链节

分页此外，还需在内链节与外链节零件中绘制点草图，如图7所示的三个点（这将用于与轨迹零件的配合，以确定链节的位置）。

图6 链节

图7 点草图

3 建立链传动装配体

新建链传动装配体，插入主动链轮与从动链轮零件，添加三个配合，如图8所示。其中距离配合用于确定中心距，根据机器设备结构尺寸初定中心距950。

图8 链传动装配体

4 轨迹建模

在链传动装配体中，新建立—轨迹零件，这是链条运动的轨迹。首先如图9所示，在链轮齿宽中性面上，根据实际传动参数绘制草图。然后，进行对称的“曲面拉伸”得到如图10所示的轨迹零件。在这里，需要注意的是不能使用“套合样条曲线”功能，将四个线段套合成一个样条曲线。因为，在装配体环境中没有“曲线驱动的阵列”，只有“线性零部件阵列”与“圆周零部件阵列”。

图9 轨迹零件草图

图10 轨迹零件

分页

5 采用“零部件阵列”生成链条

(1)在链传动装配体中插入一链节，放在下直线端，设定与轨迹的四个配合，如图11所示。利用“线性零部件阵列”，选择要阵列的零部件和方向，输入阵列的距离和实例数，即可生成下直线段链条，如图12所示。

图11 链接与下直线段的配合

图12 线性阵列下直线段链条

(2)再插入一链节，放在小圆弧端，设定与轨迹的三个配合，如图13所示。利用“圆周零部件阵列”，选择要阵列的零部件和方向，输入阵列的角度和实例数，即可生成小圆弧段链条，如图14所示。

图13 链接与小圆弧段的配合

图14 圆周阵列小圆弧段链条

分页(3)此时得到的两段链条是活动的，如图15所示可分别沿着相应的轨迹移动。用同心配合联接下直线段与小圆弧段，如图16所示。

图15 得到的下直线段与小圆周段

图16 用同心配合联接两段链条

(4)插入一链节，如图17所示设定三个配合，过渡到上直线段。

图17 过渡到上直线段

(5)与步骤(1)相似，插入一链节，设定4个配合，线性零部件阵列得到上直线段链条，如图18-19所示。

图18 链节与上直线段的配合

图19 线性阵列上直线段链条

分页(6)与步骤(2)相似，插入一链节，设定3个配合，圆周零部件阵列得到大圆弧段链条，如图20-21所示。

图20 链节与大圆弧段的配合

图21 圆周阵列大圆弧段链条

(7)插入一链节如图22所示，用于联接上直线段与大圆弧段。添加四个配合：同心（链节与直线段），重合（内外链板平面），重合（点与圆弧轨迹），同心（链节与圆弧段）。

图22 联接上直线段与大圆弧

(8)插入一链节如图23所示，用于联接下直线段与大圆弧段。设定三个配合：同心（链节与直线段），重合（内外链板平面），重合（点与圆弧轨迹）。

图23 联接下直线段与大圆弧

(9)调节中心距。一般情况下，最后联接的部分存在偏差，这需要调节链轮的中心距大小，从图23可知要增大中心距，才能正好安装一个链节。此时，通过改变两链轮距离配合的距离值来改变中心距，如图8所示。增大中心距至960，如图24所示，发现中心距嫌大。经过几次调整，当中心距为957.5时可以实现正确的联接，如图25所示。

图24 中心距960时联接图

图25 装配完成的链条

6 结束语

通过—个链传动的建模实例，详细说明了如何利用Solidworks“零部件阵列”功能，快速建立链条模型。这一方法得到的链条可以与导入全部链节进行装配的链条建模方法相媲美，可用于机械产品设计时的虚拟装配、干涉检查与展示交流。如果能用迈迪三维设计工具集等方法自动生成链轮与链节模型，则链条的建模速度将更加迅速。