Материал: Автоматизированная разработка технического руководства по эксплуатации и ремонту компонентов муфты сцепления мобильной буровой установки

Автоматизированная разработка конструкторской документации

Конструкторская документация включает в себя спецификации, чертежи, каталоги [1]. Она необходима для разработки технологического процесса изготовления изделия.

В графическом редакторе «Компас-3D» имеется возможность создания ассоциативно связанных чертежей с помощью моделей деталь. Связь проявляется в том, что при изменении модели детали изменяется и связанный с ней чертеж.

На ассоциативно связанном чертеже создаются: стандартные виды; произвольные виды; проекционные виды (вид по направлению указанному относительно другого вида); виды по стрелке; разрезы, сечения; выносные элементы; местные виды; разрезы видов.

Последовательность создания чертежа детали.

1. Наладка характеристик листа чертежа. Пример показан на рисунке 15.

Рисунок 15 - Окно настройки параметров

2. Творение связанных видов, творение разрезов. Пример показан на рисунке 16.

Рисунок 16 - Ассоциативно связанные виды

Подобно создаются другие чертежи моделей подробностей (деталей) им сборочных единиц.

Создание связанных спецификаций

В графическом редакторе «Компас-3D» имеются два режима заполнения спецификации: ручной и автоматический. В ручном режиме все графы заполняются вручную с клавиатуры. В автоматическом режиме графы заполняются данными из чертежей или деталей, указанных в качестве источника данных.

Последовательность создания связанной спецификации:

• 1. Создание объекта спецификации для моделей детали.
• 1.1 При создании объекта выбирается раздел «Детали» и создается базовый объект спецификации.
• 1.2 Подключается чертеж детали.
• 1.3 Данные берутся из основной надписи.
• 2. Создание объекта спецификации для сборки.

Для модели сборки создается два объекта спецификации:

• - внутренний - для создания собственной спецификации на данную сборку.
• - внешний - если данная сборка будет входить в более крупную сборку.
• 2.1 Создание внутреннего объекта спецификации для сборки.
• 2.1.1 При создании объекта выбирается внутренний объект, выбирается раздел «Документы» и создается базовый объект спецификации.
• 2.1.2 Подключается чертеж сборки.
• 2.1.3 Данные берутся из основной надписи.
• 2.2 Создание внешнего объекта спецификации для сборки.
• 2.2.1 При создании объекта выбирается внешний объект, выбирается раздел «Сборочные единицы» и создается базовый объект спецификации.
• 2.2.2 Подключается чертеж сборки.
• 2.2.3 Данные берутся из основной надписи.
• 3. Создание спецификации .
• 3.1. Создается новый документ «Спецификация».
• 3.2 Подключается сборка с условием «Передавать изменения в документ». муфта сцепление вал трехмерный
• 4. Создание связи объектов спецификации с позициями на чертеже.
• 4.1 Расставляются позиции на чертеже.
• 4.2. На экран выводятся и спецификация и чертеж.
• 4.3 На чертеже выделяется необходимая позиция, а спецификации необходимая строчка, нажимается кнопка «Редактировать состав объекта».

На рисунке 17 представлена часть созданной спецификации.

Рисунок 17 - Часть спецификации

1. Простановка позиций деталей и стандартных изделий. Пример показан на рисунке 18.

Рисунок 18 - Проставление позиций в каталоге

Автоматизированная разработка конструкторской документации выполняется значительно быстрее, чем вручную. Ее проще создавать и пользоваться.

Разработка разнесенных сборок и каталогов компонентов муфты сцепления

Трехмерная сборка в своем окончательном виде не дает полного представления о взаимном расположении компонентов. Для облегчения восприятия применяется разнесенный вид - в нем компоненты «раздвигаются» в пространстве. Также разнесенные сборки применяются для создания иллюстрированных каталогов.

Разнесенные сборки выполняются в системе автоматизированного проектирования КОМПАС - 3D v15.1. Формируя разнесенные виды, в автоматизированном режиме создается документ, отражающий порядок сборки узлов и агрегатов.

С помощью разнесенной модели механизма можно сымитировать процесс его последовательной сборки и разборки. Для этого необходимо определить, с какой сборочной единицы начинается разборка устройства.

ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ КОМПОНЕНТОВ ВАЛА

Анализ напряженно-деформированного состояния будем производить для детали «вал». Он находится в зацеплении с электродвигателем двигателем , который передает энергию в механическую. Также на валу имеется ведомое колесо прямозубой цилиндрической передачи.

Решение линейных задач теории упругости методом конечных элементов

Точное аналитическое решение возможно только для очень ограниченного круга задач теории упругости. Поэтому для инженерной практики огромное значение имеют приближенные методы. Важность этих методов особенно возрастает в связи с активным внедрением в теорию и практику проектирования вычислительной техники и новейших информационных технологий.

В данной главе мы рассмотрим метод конечных элементов (МКЭ), имеющий наибольшее применение для решения прикладных инженерных задач.

Характерной особенностью МКЭ, относящегося к так называемым прямым методам, является то, что процедуры для отыскания числовых полей неизвестных функций в теле (таких как перемещения, напряжения, силы) строятся на основе вариационных принципов механики упругого тела без непосредственного использования дифференциальных уравнений. Заметим, что в настоящее время МКЭ является самым эффективным прямым методом приближенного решения прикладных задач механики.

В основе МКЭ лежит представление объекта исследования в виде набора некоторых простых с геометрической точки зрения фигур, называемых конечными элементами, взаимодействующими между собой только в узлах. Расположенные определенным образом (в зависимости от конструкции объекта) и закрепленные в соответствии с граничными условиями конечные элементы, форма которых определяется особенностями моделируемого объекта, позволяют описать все многообразие механически конструкций и деталей.

Например, плоскую форменную конструкцию можно смоделировать набором плоских стержневых фигур, рамную - набором объемных стержневых элементов, различного рода пластины и оболочки - множеством плоских треугольников или прямоугольников. Геометрически объемные тела удобно представлять в виде совокупности элементарных пирамид, параллелепипедов и призм, и т. д.

Рамные конструкции, как правило, моделируются набором стержневых конечных элементов. Различного рода пластины и оболочки удобно моделировать набором плоских треугольных, либо прямоугольных элементов, а в отдельных случаях и набором более сложных элементов. Геометрически объемные тела удобно представлять в виде совокупности элементарных пирамид, параллелепипедов и призм.

Такое представление рассматриваемого объекта позволяет решать задачи расчета напряженного и деформированного состояний тела, устойчивости и динамики, нахождения частот и амплитуд собственных и вынужденных колебаний. Кроме того, МКЭ можно с успехом использовать для решения задач стационарной и нестационарной теплопроводности, расчета полей статического электричества и скоростей безвихревого течения жидкости, и т. д.

Практическое использование этого метода во многом зависит от уровня развития компьютерной техники и качества программного обеспечения, реализующего этот метод. Программное обеспечение для решения задач методом МКЭ должно включать в себя следующие элементы: редактор разбивки на конечные элементы, ядро, непосредственно обеспечивающее решение, и визуализатор для демонстрации полученных результатов.

Следует отметить, что МКЭ - это достаточно самостоятельный раздел механики сплошной среды, который динамично развивается и совершенствуется. Для подробного ознакомления с ним можно воспользоваться специальной литературой. Здесь же будут рассмотрены лишь физические основы этого метода на примере решения плоской задачи теории упругости - расчета напряженного состояния тонкой пластины произвольной формы. В качестве конечного элемента примем плоский элемент треугольной геометрической формы.

Использование трёхмерной модели для расчёта изделия методами имитационного моделирования

Имитационное моделирование создание электронной модели проектируемого объекта и экспериментирование с ней при заданных ограничениях. Цель таких экспериментов это определение оптимальных параметров модели.

Различают два метода имитации:

• - Кинематическая имитация процесса движения элемента объекта с целью определения столкновений (коллизий).
• - Динамическая имитация процесса исследования поведения объекта при изменении действующих нагрузок и температур.

В этом случае определяется теплонапряжённое состояние объекта, а также определение напряжённо деформированного состояния объекта.

Последняя задача была решена давно. Для определения напряжённо деформированного состояния могут использоваться методы имитационной физики, достаточно хорошо разработана теория метода математической физики. Эти методы позволяют получить достаточно точные результаты, только лишь при достаточно простой конфигурации объекта. При сложной конфигурации объекта в САПР используется метод конечных элементов (МКЭ).

Расчет напряженно - деформированного состояния детали в среде SolidWorksSimulation

Прежде всего, необходимо создать твердотельную модель детали в среде S o l i d W o r k s .

Проводим исследование напряженно-деформированного состояния, имитируя работу вала под действием сил, действующих со стороны зубчатого колеса и червячного сектора.

Расчет детали «вал» производится с использованием модуля SolidWorksSimulation.Модуль предназначен для расчета напряженно-деформированного состояния стержневых, пластинчатых, оболочечных и твердотельных конструкций, а также их произвольных комбинаций. Модуль SolidWorksSimulation организован таким образом, что в его рамках можно рассчитать все многообразие существующих конструкций, собирая их из вышеперечисленных макроэлементов. Внешняя нагрузка, так же как и условия закрепления конструкции, могут быть произвольными как по характеру, так и по местоположению.

Данный модуль позволяет решать следующие задачи.

• - Тип анализа и их особенности.
• -Линейный динамический: модальный; случайные колебания; гармонический.
• - Нелинейный динамический.
• - Нелинейный с учетом физической и геометрической нелинейности.

Свойства материалов.

• - В нелинейном динамическом анализе для тел и оболочек: пластические по Мизесу, гиперупругие по Муни-Ривлину и Огдену, вязкоупругие, с эффектом памяти формы.
• - В статическом нелинейном анализе - те же, плюс материалы с ползучестью. Поддерживается модель больших перемещений и больших пластических деформаций.
• - В линейных динамических моделях можно определить коэффициенты демпфирования материалов.