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基于Inventor的斗轮堆取料机的设计

2015/1/4    来源:互联网    作者:张宝国  张起伟  黄曙光      
关键字:Inventor  斗轮堆取料机  
本文研究了利用Inventor附带的有限元分析工具对所设计产品的零部件进行有限元应力及变形分析,进行了装配后的部件和整机的干涉检查,讨论了设计后期工程图文档的生成过程,有效地解决了传统设计中电气布线的问题,完成了基于Inventor的斗轮堆取料机的整体没计,人人缩短了技术改造及新产品的开发时间,提高了设计效率,设计结果安全可靠。

    斗轮堆取料机是一种大型、连续、高效的散料装卸机械,适用于堆、取粒度小于300mm的散状物料,是大中型火力发电厂、码头、矿山、冶金、化工和大型水利工地等工矿企业储料场专用的堆取散状物料的优良设备。它是在小型斗轮挖掘机的基础上发展起来的堆、取合一的轨道式装卸设备,具有堆取料能力大、料场占地面积小、操作方便、容易实现自动控制等优点。

    随着火力发电厂、港口码头、水泥、钢铁、矿山等散料输送系统的迅猛发展,斗轮堆取料机开始向大型化、自动化的方向发展,用户所需的设计及交货工期也呈逐渐缩短趋势,如果企业在中标之后不能及时设计制造并顺利交货,可能会带来相当大的损失。这时,仅仅依靠传统的二维设计已经不能满足企业的设计需要,合理利用三维软件进行新产品的研发和技术改进,不仅可以克服传统二维设计的某些不足,还可以通过在三维状态下的装配检验及应力分析检验实现产品的最优性能。利用Autodesk公司开发的三维设计软件Inventor设计斗轮堆取料机产品,可充分解决上述问题。该软件集设计、运动轨迹校核及有限元分析于一体,实现了快速、直观建模,并能充分显示出各部件运动中相互之间的定位关系。本文论述了以该软件为基础的斗轮堆取料机产品的设计过程:首先利用Inventor对斗轮堆取料机各零部件进行三维建模,在此基础上进行虚拟装配,并运用Inventor的相关特性进行检验,实现了边检验边修改的产品动态设计,使产品达到了最优的性能。

1 Inventor简介

    Autodesk Inventor是Autodesk公司推出的第3代机械设计软件。它强调自上而下的设计流程,以产品的功能要求作为设计的导向,根据装配约束关系进行相关零件的设计,这与实际的设计思维方式一致,能更好地支持工程师的设计思维,代表着当今设计软件的发展方向,使直接进行三维设计成为可能。Inventor具有优秀的三维设计解决方案,杰出的三维参数化尺寸驱动系统,产品零部件的各个视图和图纸数据的关联性,独特的自适应技术,优秀的工程图功能,在各种CAD软件家族中处于领先地位。Inventor是强大的适合于集成和协作环境的开放型应用软件,在Inventor中创建的目标可以被其它的应用软件使用。Inventor中零件的参数是相关联的,所以在一个模块中对对象的修改会在另外的模块里反映出来。例如,一个零件可以在零件模块里造型,在这种造型方法里,可以在绘图模块中创建正交工程图。另外,这个零件可以在组件模块中和其它零件一起装配。在零件、绘图或者组件模块中,零件的参数都可以修改,经过重建,这个修改可以在显示这个零件的其它模块中反映出来。

2 绘制草图并建模

    Inventor包含建立复杂零件模型所需的完整的实体造型特征。造型从草图开始,用点、线、圆弧和样条曲线来交互式地定义轮廓截面,复杂的几何特征可以用拉伸、旋转、放样和扫掠等方法进行创建,复杂的造型特征如倒角、孔等可以轻松创建。所有特征是完全参数化的,在Inventor零件环境中可以很方便地完成复杂形体的造型并生成,ipt文件。由于篇幅所限,本文仅以斗轮堆取料机门座架的建立过程为例予以说明。

    门座架是斗轮堆取料机的关键部件,它的建模过程很有代表性,其它零件建模过程与此类似。

    在开始界面中单击“新建”操作按钮,双击Standardipt图标,自动进入到草图设计的模式。因Inventor强调自上而下的设计理念,在设计中应首先确定好整体的某些关键尺寸,以便能与其它部件的接口一致。对于门座架,其主要技术参数由轨距、基距及整体高度决定。在设计中,首先就要确定上述参数,以保证门座架的大体轮廓。在草图模式下,首先绘制下盖板的轮廓草图,并标注尺寸实现尺寸上的约束;然后退出草图模式,选择“拉伸”特征,按照设计板厚拉伸,完成门座架下盖板的绘制;接着,以已绘制完成的下盖板的上平面为基准平面,新建支腿座的工作平面,并在此工作平面上根据相关技术参数绘制支腿座的草图并拉伸,建立支腿座这一零件特征;之后,分别以下盖板、支腿座为基准,建立门座架支腿、上盖板等相关特征,完成门座架整体轮廓的建立。完成整体轮廓建立后,通过选取恰当的工作平面或以已建立的平面为基准新建工作平面,建立门座架环内隔板、人孔、锚定座等其它细节特征。至此,完成了门座架的建模(见图1)。

斗轮堆职料机门座架

图1 斗轮堆职料机门座架

    需要说明的是,对于某些结构对称的零件(如回转平台),在建模时可考虑只建立模型的一半,之后通过镜像完成整个部件的设计。

责任编辑:程玥
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