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基于SolidWorks的E型叉车三维设计

2017/9/14    来源:e-works    特约撰稿人:武晓光      
关键字:SolidWorks  E型叉  叉车设计  
三维设计技术的应用,可以大大缩短产品设计周期,降低设计成本,避免设计偏差导致的大量资源浪费和工期延误,本文将结合作者工作实践,介绍三维设计软件SolidWorks在E型叉车设计中的应用。

引言

    随着计算机辅助设计技术的飞速发展与功能的不断完善,工程技术人员的设计方法和手段越来越丰富。三维设计具有形象、精确、快速的特点,在新产品开发的方案设计、结构分析、产品性能的评估、确定和优化物理样机参数过程中能够起到决定性作用,并为新产品研发一次成功,提供了强有力的技术支持。

    目前,我国工程机械行业已经广泛地开始采用三维软件进行产品的研发和制造以及工程分析。三维设计技术的应用,可以大大缩短产品设计周期,降低设计成本,避免设计偏差导致的大量资源浪费和工期延误,本文将结合作者工作实践,介绍三维设计软件SolidWorks在E型叉车设计中的应用。

1 E型叉车三维设计

    1.1 E型叉车简介

    E型叉车是根据国内物流业快速发展,为了满足大型货物通过集装箱内转运的需求而研发设计的新产品,其主机结构吸取了货场叉车和港口牵引车辆等产品的相关优点,对整体结构进行优化,克服整机转向灵活性、工作机构稳定性、司机室人机工程等方面的缺点,研发设计出满足进集装箱作业的E型叉车,整机具有高效、环保、可靠性强、性价比理想,符合人机工程等优点。该叉车主要参数:额定起重量7000Kg,空载/满载(起升速度)20/380mm/s(二级门架),额定载荷下降速度≤600mm/s,最小转弯半径3620mm,门架倾角前/后8/10°。

    1.2 E型叉车三维设计方法

    在SolidWorks中,机械零件的参数化设计主要通过两种方法实现,一是利用在内嵌的Excel工作表中制定参数,创建多个不同配置的零件装配体;二是利用编程语言作为开发工具,对SolidWorks进行二次开发,用程序实现参数化设计。装配体的设计方法有自上而下设计和自下而上设计两种设计方法,也可以将两种方法结合起来。传统的产品装配大多以零件几何模型为基础,先生成零件并将之插入装配体,然后根据设计要求配合零件,这种设计方法称为自底向上的装配方法。但是对于较为复杂的工程机械而言,零件数目达上千个,如果先把这些零件逐一设计好再自底向上地进行装配,不仅装配思路繁杂、而且零件装配关系之间互相依赖,不利于研发设计者在前期组织并行工程,并且后期设计修改非常困难,这种设计思路并不可取。

三维产品树状结构示意图

图1 三维产品树状结构示意图

    在工程机械产品的装配设计过程中,采用树状结构模型来定义各级组件的接口及装配空间等重要设计需求,图1为产品设计所采用的产品树状结构示意图,可以清晰表明产品的设计布局及层次安排。该树状结构为一个特殊的零件模型,通过三维设计草图定义各级组件的3D布局。首先采用自顶向下(TOP-DOWN)的设计方法,即设计人员首先构建产品的整体框架(总装配),然后在各层次加入对应的组件或零件,在进行零件的具体特征的造型,自顶向下设计方法有利于管理大型组件,同时有效地掌握设计意图,在设计团队间能够便于并行设计,实现资源信息共享。

    1.3 E型叉车三维设计树状结构

    以E型叉车设计为例,其产品树状结构是一个逐级确定各层次相应内容的环节。第一层次主要包含车架总成、门架总成、护顶架总成、驱动桥总成等几大部分,而车架体总成包括左车架、右车架,后车架和防护板等几部分,其中上述各部件又可以进一步细分至下一级组件和零件。这样逐级分解设计,顶至整车,而底至每一个零件,该装配结构就形成一个具有庞大分支的树状结构。图2为E型叉车树状设计结构图。

    整车作为顶级组件,逐层向下设计,确定各层次纵、横向的布局,搭建起一个完整的E型叉车产品结构树,采用树状结构传递和掌控组件之间的相互关系,修改工作也简易可行。

E型叉车树状设计结构图

图2 E型叉车树状设计结构图

    树状结构布局下的装配组件在产品设计过程中的任一时刻,都可根据具体工艺及生产组织等特点,对主装配结构和空间位置作适当调整。采用自下而上(DOWN-TOP)设计方法的零部件是独立设计的,与自上而下设计法相比,零部件的相互关系及编辑修改更为简单,而使用自下而上设计法则可以使设计人员专注于单个零件的设计工作。在应用SolidWorks产品设计过程中,生成新的零件可以直接参考其他零件并保持这种参考关系。在装配体界面内可以更加方便地设计和修改零部件,对于设计大型工程机械产品的装配体,使用SolidWorks软件,产品的研发效率得到极大的提高。

责任编辑:程玥
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