Создание модели и чертежа пружины сжатия типа 2 в системе autodesk inventor

Обновлено: 04.07.2024

Этим уроком мы продолжаем серию приемов работы в Autodesk Inventor.

В этом уроке будет рассмотрен прием создания конструктивного элемента Пружина.

Команда «Пружина» палитры «Конструктивные элементы» используется для создания элементов спирально-винтовой формы. Команда позволяет построить, например, винтовую пружину или резьбу.

1. Для построения пружины необходимо создать новый эскиз, представляющий сечение будущей пружины. Затем, проецируем ось «Y» начала координат в качестве оси симметрии будущей пружины.

Так же в качестве оси симметрии можно использовать отрезок. Для облегчения дальнейшей работы с элементом, базовые построения и размеры рекомендуется привязывать к проекции точки центра координат (см. предыдущие уроки).

Далее выполняем построение сечения будущей пружины при помощи команды «Окружность». Размерами определяем диаметр пружины и диаметр сечения (см. Рисунок 1).

2. Переходим к построению самой пружины. Для этого нажимаем кнопку «Возврат» и попадаем в палитру конструктивных элементов. Вызываем команду «Пружина». В качестве эскиза указываем сечение пружины, а в качестве оси – спроецированную координатную ось «Y» (см. Рисунок 2).

Так же в диалоговом окне «Форма» присутствуют кнопки «Направление». Они необходимы для выбора направления навивки пружины (Правое или левое).

3. В закладке «Размеры» доступны четыре способа задания пружины: Шаг и число витков; Число витков и длина; Шаг и длина; Спираль. При выборе того или иного способа задания Inventor активирует те или иные поля для ввода значений. При способе задания «Спираль» поле «Угол конуса» недоступно. Поле «Угол конуса» предназначено для построения конусных пружин (см. Рисунок 3).

4. В закладке «Граничные условия» устанавливаются параметры построения начала и конца пружины: Плоская (Пружина плоская на одном или обоих концах, которая может вертикально стоять на плоской поверхности); Натуральная (Концы пружины не имеют переходной части). (см. Рисунок 4).

Длина переходного участка указывается в градусах. Как правило, устанавливается значение, меньшее полного витка. Длина плоского участка так же указывается в градусах. Плоский участок следует после переходного участка, на нем шаг между витками равен нулю. Он используется для построения плоского торца пружины.

6. Часто возникает необходимость построения пружины с подрезанными торцами. Команда «Пружина» из палитры конструктивных элементов Inventor не позволяет выполнять подобные построения. Ниже рассмотрим порядок построения подрезанных торцов пружины.

Первым шагом необходимо выбирать плоскость построения для нового эскиза. В нашем случае используем стандартную плоскость «XZ», которая проходит через центр сечения первого витка (см. Рисунок 6).

Проекция точки центра и привязка к ней всех базовых размеров и построений, сделанные в начале построения пружины (см. выше), позволяет нам использовать стандартные плоскости, не прибегая к дополнительным построениям. Если есть необходимость выполнить подрезку торца пружины не по центру сечения первого витка, то необходимо выполнить построение дополнительной рабочей плоскости, смещенной от стандартной плоскости «XZ» на необходимое расстояние.

7. Создаем эскиз на выбранной плоскости. Для удобства построения переходим в каркасный режим отображения модели. Проецируем точку начала координат и строим относительно неё окружность, определяющую диаметр подрезки пружины. Диаметр окружности должен быть не меньше диаметра пружины плюс диаметр сечения пружины.

Задать диаметр окружности удобнее использую таблицу параметров (см. Рисунок 7).

В таблице параметров задаем диаметр окружности подрезки (d12) равным двум радиусам пружины (2*d2) плюс диаметр сечения пружины (d0). После закрытия окна параметров необходимо нажать кнопку «Обновить» в панели инструментов, чтобы выполненные изменения вступили в силу.

8. Для выполнения подрезки торца пружины используем конструктивный элемент «Выдавливание». В параметрах элемента определяем эскиз, направление и тип построения – вычитание. Глубина выдавливания формируется исходя из параметров модели, и в нашем случае равна половине диаметра сечения пружины (см. Рисунок 8).

9. Выполняем построение подрезки торца пружины нажав на кнопку «Оk» (см. Рисунок 9).

Используя предложенный подход при построении пружины с подрезкой, Вам не придется в дальнейшем вручную перестраивать её геометрию в случае изменения её параметров. При изменении размеров пружины все параметры подрезки будут меняться автоматически.

Автор:

Используйте элементы пружины для создания пружин сжатия или резьбы на цилиндре.

Для пружины создайте эскиз профиля, представляющего поперечное сечение пружины, наложите профиль вокруг оси вращения и укажите настройки размеров и конечные условия.

Для создания резьбы необходимо сначала построить цилиндр, рабочую плоскость и рабочую ось для размещения профиля резьбы, а затем создать и разместить профиль для резьбы и вырезать ее.

Создание цилиндрической пружины

Постройте эскиз профиля, представляющий поперечное сечение элемента пружины. Затем с помощью команды "Отрезок" или "Рабочая ось" создайте ось вращения пружины.
Выберите эскиз в обозревателе и щелкните вкладку "3D-модель" панель "Создать" Пружина .

Если в эскизе только один контур, он выделяется автоматически. В противном случае выберите профиль эскиза. Контуры могут быть замкнутыми или нет.

Тело . Создание твердотельного элемента на основе разомкнутого или замкнутого сечения.
Поверхность . Создание поверхности на основе разомкнутого или замкнутого сечения. Это может быть вспомогательная поверхность, используемая для ограничения других элементов, либо как инструмент для разделения детали.

Соединить . Добавление объема, созданного лофт-элементом, к другому элементу или телу.
Вырез . Удаление объема, созданного лофт-элементом, из другого элемента или тела.
Пересечение . Создание элемента из общего объема лофт-элемента или другого элемента. Удаление материала, который не входит в общий объем.
Создать твердое тело . Создание нового твердого тела. Если лофт является первым элементом твердого тела в файле детали, то этот параметр устанавливается по умолчанию. Используйте эту команду, чтобы создать тело в файле детали, в котором уже имеются другие твердые тела. Каждое тело представляет собой набор независимых элементов, не связанных с другими телами. Тело может иметь общие элементы с другими телами.

Шаг. Расстояние между соседними витками пружины.
Длина. Расстояние между центрами профилей начала и конца пружины.
Число витков. Число витков пружины. Значение должно быть больше нуля, оно может быть дробным (например, 1,5). В числе витков учитываются все конечные условия, которые можно указать.
Угол конуса. Угол конуса (при необходимости) для всех типов пружины, кроме спирали.

Плоская. Создание перехода на шаге пружины. Введите значения в полях "Переходная часть" и "Плоская часть" (до 360°), например, чтобы пружина стояла вертикально на плоской поверхности.
Натуральная. Завершение пружины без перехода.
Переходная часть. Длина переходного участка в градусах. Как правило, устанавливается значение, меньшее полного витка. В примере показана пружина, в верхней части которой выполнено построение методом "Натуральная", а в нижней части задан переходный участок в одну четверть витка (90 градусов), но без плоской части.
Плоская часть. Длина плоского участка в градусах. Плоский участок следует после переходного участка, на нем шаг между витками равен нулю. Он используется для построения плоского торца пружины. В примере показана пружина, аналогичная предыдущей, но с плоской частью в половину витка (180 градусов).

Создание резьбы на цилиндре.

Создайте цилиндр и рабочие элементы для размещения резьбы. Разместите рабочие элементы по центру цилиндра и перпендикулярно его основанию.

Создайте профиль с помощью команд на вкладке "Эскиз".
На вкладке "3D-модель" панели "Создать" нажмите "Выдавливание", чтобы выдавить контур для образования цилиндра.
В браузере щелкните значок "Начало", выберите рабочие плоскости по умолчанию, щелкните правой кнопкой мыши и выберите "Показать".

Постройте эскиз профиля резьбы.
Спроецировать на плоскость построений силуэт цилиндра, его верхнее или нижнее ребро, а также рабочую ось.
Чтобы расположить форму профиля относительно цилиндра, настройте зависимость и нанесите размеры. Как правило, следует сместить контур относительно основания цилиндра, чтобы резьба правильно располагалась в верхней части цилиндра.

Выберите вкладку "3D-модель" панель "Создание" Пружина .
Укажите профиль и ось вращения.
В группе "Операция" выбрать опцию "Вычитание".
На вкладке "Размеры" используйте меню "Тип" для выбора двух параметров, которые необходимо переопределить, и введите значения для типа пружины.
На вкладке "Граничные условия" выберите метод для определения начала и конца пружины.

Inventor позволяет вставлять пружины в сборку, и выполнять их расчет. Создадим новую сборку.

Видеокурс по этой теме

Видеокурс «Уроки Autodesk Inventor для повышения мастерства»

Назовем ее «Вставка пружин», и сохраним.

На вкладке Проектирование – панель пружина, есть функции для вставки различных пружин. Рассмотрим вставку пружин Сжатие.

Открылось окно для задания параметров пружины.

Для размещения пружины выберем ось. Раскроем папку Начало и выберем ось У.

Начальную плоскость пружины укажем ХZ. В качестве установочной длины – укажем длину пружины при установочной максимальной нагрузке.

Диаметр проволоки пружины установим 10 мм. Далее можно указать начало и конец пружины, торцевые витки, поджатые витки, и шлифованные витки. В качестве длины пружины установим входные значения. L0, n и t. При этом задаем длину пружины в свободном состоянии – 250 мм, рабочие витки – 10 штук, шаг пружины рассчитывается автоматически. Установим наружный диаметр пружины – 70 мм.

На вкладке Расчет можно задать нагрузки для расчета пружины. Укажем максимальную нагрузку – 2500 Н, минимальную нагрузку оставив 500 Н. Рабочая нагрузка – 1700 Н. Далее указываем характеристики материала, нажимаем кнопку Рассчитать. В нижней части окна выводится отчет по расчету пружины. В правой части окна отображаются результаты.

Для создания пружины нажмем ОК – создается пружина с указанными параметрами.

С помощью проверки расстояния – проверим ее длину. Она составляет 186 мм.

В браузере нажмем правую кнопку мыши по названию пружины, и выберем редактировать с помощью мастера проектирования.

Видим, что расчетная длина пружины равна только что измеренной.

Выберем установочную длину при минимальной нагрузке. Расчетная длина пружины 237 мм, нажимаем ОК – пружина изменила свою форму.

Проверим ее длину. Видим, что она равна расчетной длине пружины, сохраним сборку.

На вкладке Расчет укажем нагрузки на пружину: минимальная нагрузка – 600 Н, максимальна – 1600 Н, рабочую оставим 1200 Н. Здесь так же можно указать свойства материала для пружины. Переходим на вкладку Модель, нажимаем Рассчитать.

Видим, что программа выдает ошибку, для ее избегания укажем длину пружины 250 мм, нажимаем еще раз Рассчитать – видим соответствие в подборе расчетов, длина пружины в начале и в конце – изменилась. Нажимаем ОК для вставки пружины.

В браузере нажмем правой кнопкой мыши и выберем редактировать пружину.

Установочную длину пружины укажем при минимальной нагрузке.

Видим, что длина пружины уменьшилась, сохраним сборку.

Далее рассмотрим сборку трельчатой пружины.

Выберем тип пружины – Трельчатую пружину по госту. Далее выберем размеры пружины из предложенных. Выберем пружину из диаметром 100 мм. Для размещения пружины укажем ось: выберем ось У, плоскость – ХZ, и изменим сторону. Установочную высоту диска выберем – Нагруженное состояние, при этом высота пружины равна 7 мм.

Укажем прогиб трельчатой шайбы 2,5 мм, и выполним ее расчет.

Программа выдает ошибку: такой прогиб не допустим. Укажем прогиб – 2 мм и еще раз выполним расчет.

Расчет удовлетворительный, нажимаем ОК для вставки пружины в сборку.

Видим вставленную пружину, отредактируем ее.

Поставим галочку Пакет пружин. Можно вставлять несколько одинаковых пружин в сборку для создания пакета. Выберем Укладка в ряд и параллель. Укажем количество пружин в ряду и параллели – по 3.

Выберем вставленный пакет пружин.

Пружина кручения вставляется подобным образом. Сохраним сборку и закроем ее.

2 Есть несоответствия российским стандартам в изображениях и размерах компонентов Библиотеки стандартных изделий и элементов и др. Рабочий чертёж пружины содержит информацию о геометрии детали (изображение и размеры - диаметр проволоки, количество витков, высота, диаметр пружины и др.) и связанные с геометрией контролируемые силовые параметры, которые представлены в форме диаграммы испытаний, на которой показывают зависимость нагрузки от деформации или деформации от нагрузки [1], [2]. Ряд параметров указывается в технических требованиях. См. рис.1, 2 и 3. Рис. 1. Изображение пружина сжатия по стандарту Рис. 2. Геометрия крайнего витка Рис. 3. Технические требования

3 В графической системе Inventor предусмотрена возможность проектирования и расчёта некоторых деталей и узлов, в том числе и пружин, в среде «Сборочная единица». Диалоговое окно Генератор компонентов пружины сжатия содержит вкладку Модель с набором параметров, определяющих геометрические характеристики, и вкладку Расчёт, где можно ввести силовые параметры и свойства материала. В курсе инженерной графики расчеты, относящиеся к специальным разделам курса «Сопротивление материалов» не проводят и ограничиваются только геометрическими параметрами и на чертеже, и в технических требованиях. Ограничимся вопросами создания электронной модели и чертежа пружины сжатия. В качестве примера рассмотрим создание электронной модели и чертежа пружины сжатия по известным геометрическим параметрам [3]. Из (1) воспользуемся изображением пружины (рис. 1, 2). В качестве входных параметров пружины принимаем следующие. Длина пружины: L 0 = 32 мм; Диаметр проволоки пружины: d = 4 мм; Наружный диаметр пружины: D = 24 мм; Число рабочих витков: n = 3,5; Число общих витков: n 1 = 5. Данную пружину будем моделировать из трех частей: рабочая основная часть несжатая (длина пружины рабочих витков), опорные части сжатые и подшлифованные. Длину центральной части H определим по формуле: H=L 0 -d, следовательно H=32-4=28 мм. Создание рабочей основной части пружины На плоскости XY создаем эскиз (рис. 4). Рис. 4. Начальный эскиз пружины , Инженерный вестник, 09,

4 Далее нажимаем клавишу Принять эскиз и запускаем команду Пружина. В одноименном диалоговом окне вводим следующие параметры (рис. 5): Тип (тип формирования пружины) Число витков и длина; Вращение (число витков) 3,5; Высота (длина пружины) 28. Рис. 5. Задание параметров основной части пружины. Полученный результат представлен на рис. 6. Рис. 6. Результат создания рабочей основной части пружины. Формирование поджатого опорного витка Сначала создаем поджатый участок пружины. Для этого на торцевой плоскости витка создаем эскиз (рис. 7). Эскиз может оказаться пустым, если в настройках не стоит флажок Проецировать геометрию. Рис. 7. Эскиз для создания поджатого участка пружины

5 Далее нажимаем клавишу Принять эскиз и запускаем команду Пружина. В одноименном диалоговом окне вводим следующие параметры (рис. 8): Тип (тип формирования пружины) Шаг и число витков; Шаг (принимаем равным диаметру проволоки пружины) 4; Вращение (число витков) 0,75; Рис. 8. Задание параметров поджатого участка пружины Полученный результат представлен на рис. 9. Рис. 9. Результат создания поджатого участка пружины Далее создаем опорную плоскость пружины. Для этого на торцевой плоскости поджатого витка создаем эскиз (рис. 10). Для данного типа пружины плоская часть составляет ¾ витка, поэтому остается ¼ витка, что составляет 1 мм (рис. 10) , Инженерный вестник, 09,

6 Рис. 10. Эскиз для создания опорной плоскости пружины Далее нажимаем клавишу Принять эскиз и запускаем команду Разделить. В качестве разделяющего элемента выбираем вертикальный отрезок (рис. 11). Рис. 11. Использование команды Разделить для создания опорной части пружины

7 Полученный результат представлен на рис. 12. Повторяем описанные действия для формирования опорного поджатого витка с другой стороны пружины (рис. 13) Рис. 12. Результат создания опорного поджатого витка Рис. 13. Результат создания пружины На базе созданной модели создадим изображение пружины - выполним разрез и проставим размеры (рис. 14), как на рис. 1 и 2. Рис. 14. Проверка геометрии пружины Чертеж пружины представлен на рис , Инженерный вестник, 09,

8 Рис. 15. Чертеж пружины

10 3. Федоренков А.П., Полубинская Л.Г. AUTODESK INVENTOR. Шаг за шагом. М.: Эксмо с. 4. ГОСТ Основные требования к чертежам. Единая система конструкторской документации (ЕСКД). Введен Изменен М.: Стандартинформ с. 5. ГОСТ Электронная модель изделия и общие положения. Единая система конструкторской документации (ЕСКД). Введен М.: Стандартинформ с. 6. ГОСТ Изображения виды, разрезы, сечения. Единая система конструкторской документации (ЕСКД). Введен М.: Изд-во стандартов с

Несмотря на бурное развитие современных методов производства, электронного документооборота и безбумажных технологий, классические двумерные чертежи были и пока остаются самым распространенным и востребованным способом хранения данных об изделии.

Autodesk Inventor дает пользователям возможность автоматической генерации двумерных чертежей по созданным трехмерным моделям, причем поддерживается создание как чертежей деталей по моделям деталей IPT, так и сборочных чертежей по сборкам IAM.

В программе Inventor есть инструменты для формирования любых чертежных видов, разрезов и сечений, так что процесс создания чертежа максимально упрощен и автоматизирован.

В общем случае создание чертежа в Autodesk Inventor состоит из следующих этапов:

Выбор шаблона для чертежа
Настройка формата чертежа
Вставка базового вида модели
Вставка проекционных видов
Создание разрезов и сечений
Создание выносных видов
Создание вида с разрывом, местного сечения и обрезанного вида.

Обратите внимание, что для возможности оформления чертежей по ЕСКД необходимо загрузить расширение «Поддержка ESKD» (на ленте на вкладке «Инструменты» запустите команду «Надстройки»).

Шаблоны чертежей Autodesk Inventor

Чертеж в Autodesk Inventor всегда создается на основе шаблона. В шаблоне созданы первоначальные настройки стилей оформления чертежа по определенному стандарту, а также содержатся соответствующие форматы чертежных листов и рамки с основными надписями.

Для создания чертежа, оформленного в соответствии с ЕСКД, необходимо выбрать папку «Метрические» и указать шаблон ГОСТ.DWG или ГОСТ.IDW. Разница между этими двумя шаблонами лишь в формате создаваемого чертежа. Если выбрать ГОСТ.DWG, то Inventor создаст чертеж в формате Inventor DWG, который можно будет открыть как в самом Inventor, так и в AutoCAD или любой другой программе, которая поддерживает формат DWG. Если же выбрать ГОСТ.IDW, то система создаст чертеж в формате IDW, который можно открыть только в самом Autodesk Inventor. С точки зрения функциональности между этими двумя форматами нет никакой разницы, выбор зависит лишь от необходимости открывания чертежа в сторонних программах.

Настройка формата чертежа

Изменить формат чертежа можно в любой момент работы, но лучше сразу определиться с размерами листа. Если вы знаете максимальные габаритные размеры модели, то можете сразу предварительно оценить размеры чертежных видов в определенном масштабе и выбрать подходящий формат листа.

Для изменения формата, ориентации и основной надписи листа на ленте на вкладке «Пояснение (ESKD)» запустите команду «Формат».

Если чертеж должен состоять из нескольких листов, то создайте новый лист с помощью команды «Создать лист», расположенной на вкладке «Размещение видов». Обратите внимание, что на созданном новом листе по умолчанию располагается основная надпись первого листа, поэтому при необходимости поменяйте ее на надпись «Форма 2а».

Вставка базового вида модели

Как скомпоновать чертежи в Inventor? Проще всего это сделать с помощью команды вставки базового вида, поскольку эта команда позволяет сразу создать все необходимые виды.

Для создания и вставки базового вида, который и будет главным чертежным видом, выполните команду «Базовый» на вкладке «Размещение видов».

После запуска команды на экране отобразится окно настройки вида чертежа, а также, если в Inventor уже была открыта какая-то трехмерная модель, появится предварительно изображение вида на поле чертежа.

Если модель не была открыта или требуется создать чертеж по другой модели, то ее можно открыть с помощью кнопки «Открытие существующего файла».

Для создаваемого вида можно выбрать Стиль: «С невидимыми линиями», «С удалением невидимых линий» или «Тонированный», а также определить масштаб вида. Программа автоматически предлагает подходящий масштаб, но пользователь может его изменить самостоятельно, выбрав нужное значение из списка.

Для смены ориентации главного вида удобнее всего использовать видовой куб. Просто выберите нужный вид, например, «Спереди» или «Сверху», и базовый вид тут же изменится. Для перемещения базового вида нажмите левой кнопкой мыши в пределах зеленой рамки и перетащите вид на требуемое место чертежа.

После размещения главного вида пользователь может переместить курсор в сторону от него и получить все необходимые проекционные виды, например, вид сверху и вид слева.

Для завершения операции и построения видов нажмите кнопку «Ок» в окне настройки вида.

Для перемещения созданных видов по полю чертежа просто щелкните на них левой кнопкой мыши и переместите в нужное место. Обратите внимание, что проекционные виды сохраняют проекционную связь с базовым видом, а также наследуют все его свойства, такие как стиль отображения и масштаб.

Также чертеж можно создавать прямо из модели Inventor. Для этого в открытой модели в браузере нажмите правой кнопкой мыши на имя модели и выберите команду «Создать чертеж», после чего система предложит выбрать шаблон чертежа и автоматически запустит команду вставки базового вида на поле чертежа.

Вставка проекционных видов

Если проекционные виды не были созданы на этапе создания базового вида, то их можно добавить позже с помощью команды «Проекционный» или «Дополнительный». Разница между этими командами в том, что с помощью первой создаются ортогональные проекционные виды, а с помощью второй – виды под любым углом.

При создании проекционного вида необходимо указать базовый вид, а при создании дополнительного – базовый вид и ребро, которое будет определять ориентацию дополнительного вида.

Создание разрезов и сечений

Разрезы и сечения на чертежах Autodesk Inventor создаются командой «Сечение». Запустите команду, укажите вид, который нужно рассечь, нанесите линию сечения, а затем определите настройки и положение сечения. Линия сечения может быть простой, состоящей из одного отрезка, а может быть ломаной.

У созданного рассеченного вида автоматически создается обозначение, а место пересечения плоскости сечения и модели штрихуется в соответствии с материалом, присвоенным модели.

При необходимости линию сечения можно перенести, также изменить расположение рассеченного вида.

Создание выносных видов

Выносной вид можно создавать на базе любого существующего чертежного вида с помощью команды «Выносной вид».

Для создания такого вида укажите центр выноски, форму (круглую или прямоугольную) и масштаб выносного вида. Расположите выносной вид в любом удобном месте на поле чертежа.

Создание вида с разрывом, местного сечения и обрезанного вида

Если на чертеже необходимо разместить вид очень длинной детали, то на него можно нанести разрыв с помощью команды «Разрыв». Создайте вид, запустите команду, выберите ориентацию вида (горизонтально или вертикально) и задайте размер разрыва с помощью ползунка.

Для построения местного сечения на чертежном виде используется команда «Местный разрез». Для построения такого элемента предварительно необходимо поверх существующего чертежного вида создать новый эскиз и в нем построить замкнутый контур, описывающий форму местного разреза. Удобнее всего такой контур строить с помощью сплайна. Далее после запуска команды «Местный разрез» необходимо выбрать чертежный вид, указать созданный контур и ввести глубину местного разреза.

С помощью команды «Обрезка» можно обрезать существующий вид. Просто запустите команду, укажите вид и с помощью рамки выберите ту часть вида, которая должна остаться на чертеже.

Заключение

Создание чертежа в Inventor – максимально автоматизированный процесс. Простые команды с понятным интерфейсом, предварительный просмотр результатов, наглядность процесса формирования чертежных видов позволяют максимально упростить и ускорить рутинную работу по созданию и оформлению чертежей в Autodesk Inventor.

Читайте также: