Как сделать пружину в автокад
Добавил пользователь Skiper Обновлено: 04.10.2024
Содержится информация о преимуществах системы Autodesk Inventor перед традиционными способами разработки конструкторской документации. Освещены общие вопросы несоответствия изображений, получаемых с помощью программы Autodesk Inventor, изображениям пружин согласно требованиям Единой Системы Конструкторской Документации (ЕСКД). Особое внимание уделено моделированию пружины с полностью поджатым крайним витком, зашлифованным на ¾ дуги окружности и получению изображения этой пружины на чертеже по ЕСКД. Для студентов, изучающих курс компьютерной и инженерной графики, а также может быть полезно для слушателей факультета повышения квалификации и начинающих молодых преподавателей в качестве вспомогательного материала в работе со студентами.
Ключевые слова: модель пружины, чертеж пружины, компьютерная графика
В настоящее время все интенсивнее внедряются в учебный процесс системы твердотельного моделирования и создания электронных чертежей. Стоит отметить неоспоримые преимущества данных систем перед традиционными способами разработки конструкторской документации: возможность визуализации (наглядность), высокая производительность и точность построения чертежа, удобство хранения и редактирования электронной модели с последующим автоматическим изменением чертежа. Основным конструкторским документом для деталей является чертеж. А правильность его составления целиком зависит от квалификации исполнителя (студента, инженера, проектировщика), от качества созданной им модели и от знания им требований Единой системы конструкторской документации. Основой правильности чертежа является его соответствие требованиям ЕСКД (Единой Системы Конструкторской Документации).
Кроме того, и в ЕСКД ещё не сформулированы в полной мере требования и допущения в оформлении различных чертежей, получаемых с помощью графической системы и базирующихся на модели.
- Редактирование штриховки при выполнении разреза на чертеже детали, имеющей ребра жёсткости, попавшие в продольный разрез;
- Редактирование штриховки в общей зоне двух резьбовых деталей при выполнении разреза на чертеже сборочной единицы;
- Оформление чертежа пружины;
- Есть несоответствия российским стандартам в изображениях и размерах компонентов Библиотеки стандартных изделий и элементов и др.
В дальнейшем речь пойдет о моделировании пружины с полностью поджатым крайним витком, зашлифованным на ¾ дуги окружности и получении изображения этой пружины на чертеже по ЕСКД.
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 [5], [6].
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
Ограничимся вопросами создания электронной модели и чертежа пружины сжатия.
В качестве примера рассмотрим создание электронной модели и чертежа пружины сжатия по известным геометрическим параметрам. Сразу следует отметить, что моделирование пружины с полностью поджатым витком по номинальным размерам не представляется возможным. Это связано с самопересечением поджатого витка с не поджатым. В качестве решения этой проблемы предлагаем воспользоваться размерами на пружины с допусками, что позволит обеспечить зазор между поджатым и не поджатым витками [7].
Из [5] воспользуемся изображением пружины (рис. 1, 2).
В качестве входных параметров пружины принимаем следующие.
Длина пружины: L0 = 42 мм;
Диаметр проволоки пружины: d = 4 мм;
Наружный диаметр пружины: D = 24 мм;
Число рабочих витков: n = 4,5;
Число общих витков: n1 = 6,5.
Данную пружину будем моделировать из трех частей: рабочая основная часть – несжатая (длина пружины рабочих витков), опорные части – сжатые и подшлифованные.
Зазор между концом опорного витка и соседним рабочим витком при поджатии целого опорного витка определим из [7]. Для пружины, с поджатыми по одному с каждого конца витками, зазор a между концами опорных витков и соседними рабочими витками в свободном состоянии не должен превышать 0,2*f3,
где f3 = t – d, t - номинальный шаг навивки рабочих витков.
Для нашего случая t = (L0-1,5*d) / n.
Подставляя исходные данные, получим:
t =(42-1,5*4) / 4,5 = 8 мм.
Для зазора а примем коэффициент 0,025, следовательно
Необходимо помнить, что зазор между концами опорных витков и соседними рабочими витками в свободном состоянии необходимо учитывать с двух сторон пружины.
Длину рабочей части H определим по формуле:
H=42-1,5*4-2*0,1 = 35,8 мм.
Создание рабочей основной части пружины
На плоскости XY создаем эскиз (рис. 4).
Далее нажимаем клавишу Принять эскиз и запускаем команду Пружина. В одноименном диалоговом окне вводим следующие параметры (рис. 5):
Рис. 4. Начальный эскиз
Рис. 5. Задание параметров основной части пружины
Способ задания – Число витков и длина;
Число витков – 4,5;
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
Далее нажимаем клавишу Принять эскиз и запускаем команду Пружина. В одноименном диалоговом окне вводим следующие параметры (рис. 8):
Способ задания – Число витков и длина;
Число витков – 1;
Длина – 4,1 (длина равна d+a);
Рис. 8. Задание параметров поджатого участка пружины
Полученный результат представлен на рис. 9.
Далее создаем опорную плоскость пружины, отрезая от поджатого витка ¾ его высоты. 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 по (высоте) толщине витка составляет 1 мм (рис. 10).
Рис. 9. Результат создания поджатого участка пружины
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
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.
Полученные размеры с десятыми и сотыми долями миллиметра объясняются обеспечением зазора между полностью поджатым витком и соседним не поджатым. Чтобы решить данную проблему можно понизить точность размеров. Для этого необходимо подвести курсор мыши к размеру и нажать правую кнопку мыши, затем выбрать строку Точность и установить нужную точность. Полученный результат представлен на рис. 15.
Рис. 14. Проверка геометрии пружины
Рис. 15. Результат редактирования геометрических параметров пружины
Чертеж пружины представлен на рис. 16.
Рис. 16. Чертеж пружины
Следует отметить, что по ГОСТ 2.401-68 при изображении пружин применяют целый ряд условностей и упрощений, а чертёж, полученный на базе ранее созданной модели, этим требованиям несколько не соответствует:
П1.1. «При вычерчивании вида винтовой цилиндрической или конической пружины витки изображают прямыми линиями, соединяющими соответствующие участки контуров.
Сечения витков пружины продольной плоскостью изображают в виде кругов.
П1.5. На сборочных чертежах пружины, изготовленные из проволоки диаметром 2 мм и менее, изображают одной сплошной толстой основной ломаной линией.
Все эти условности позволяют повысить производительность чертёжно-графических работ при выполнении их традиционным способом – карандашом.
Система Autodesk Inventor позволяет быстро получить точное изображение пружины - лекальные кривые, соединяющие поперечные сечения витков проволоки (Рис. 14).
Выводы
На базе описанного материала можно обучать студентов выполнять модели и чертежи пружин различных типов.
Список литературы
Вопросы и комментарии к выступлению:
По Вашей статье о современном 3d методе построения чертежа пружины, то есть, начиная с ее 3d модели. Все правильно, современно. Но несколько замечаний.
Все-таки ГОСТ на чертежи пружин Вы нарушили, показав проекции витков не прямыми линиями, а как они есть – синусоидами. Можно ли это делать? Мы так же строим чертежи пружин по 3d, но в этом случае вынужденно требуем стереть синусоиды и провести касательные к окружностям сечений и соблюсти морально-устаревший, но действующий ГОСТ.
Извините, что всем пишу о нашем учебнике. Но ведь модели 3d пружин у нас подробно рассмотрены: А.Л. Хейфец и др. Инженерная 3d компьютерная графика. Учебник и практикум для академического бакалавриата. Изд. 3-е. М.: Юрайт. 2015, 605 с. Там есть большая глава 24 “Пружины”. В ней геометрически-точные 3d модели пружин сжатия с поджатыми и подрезанными крайними витками, пружины растяжения с различными сложными зацепами и теорией их построения как сложных пространственных кривых, пружины кручения и многое другое, в том числе и построений чертежей по этим моделям. Такая же глава есть и во 2-м издании. Эти книги есть во всех библиотеках, ибо по данным издательства их закупили 200 вузов РФ, за что мы и наш ректор за нас (поскольку он нам не мешал) даже получили специальную грамоту издательства.
Досадно, что эти работы Вам не известны.
С уважением. А.Л. Хейфец
Коллеги, здравствуйте! Наверно все участники КГП заметили, что представители старейшей и, наверно, самой большой в России кафедры, ведущей геометро - графическую подготовку, активно подключаются к работе КГП! …Спасибо за понятный доклад. Позвольте всего один вопрос для уточнения: нет ли у Вас баз (пусть небольших) ЭМ стандартных деталей, выполненных в том же пакете и доступных студентам? Создаёте ли Вы учебные базы ЭМИ? C уважением. А.О.
Здравствуйте Борис Георгиевич, Алексей Борисович, Людмила Георгиевна, Тимур Рустямович!
В ответах на вопросы по моему докладу я высказывал пожелание о методических разработках по получению ЭМД пружин и почти сразу появился Ваш доклад, очень интересный для меня и, наверное, для всех. Есть несколько вопросов.
Для компьютерной программы одинаково легко построить и прямую и синусоиду. И надо ли заменять синусоиду прямой, если это не нанесет ущерб наглядности изображения, а даже напротив?
Имею самое поверхностное представление об использованной вами САПР. Но в отечественном КОМПАСе есть библиотека для проектирования винтовых пружин в КОМПАС-SPRING
Какое преимущество или отличие дало Вам в данном случае использование Inventor?
С уважением Головнин А.А.
По поводу определения длины пружины в контексте сборки Inventor. В нашем случае,в учебных целях, студенты выполняют сначала эскизы всех деталей,а затем по эскизам делают модели деталей и модель сборочной единицы.Соответственно модель пружины может быть выполнена как режиме "Модель" так и в режиме "Сборка". В первом случае при установке пружины в сборку необходимо отредактировать ее длину и шаг. То же самое происходит и при выполнении модели пружины в графическом пакете SolidWorks(некоторые специальности в МГТУ им.Н.Э.Баумана изучают этот пакет).
По поводу замены синусоиды на прямую-вопрос для дискуссии.
По вопросу преимущества того или иного пакета выскажу личное мнение.Программы Inventor, а особенно SolidWorks,NX более информативны и интересны при изучении студентами САПР, чем Компас.Студенты, что называется начинают чувствовать эти пакеты "на кончиках пальцев" ,даже где-то чисто интуитивно. Но просто для двухмерного черчения "Компас"конечно удобнее.
Учебник,на который ссылается наш многоуважаемый коллега,к сожалению в поле нашего зрения не попал.Но как говориться "идеи витают в воздухе".Так что ,чем больше литературы для изучения предмета-тем лучше.
Алексей Борисович, в связи с Вашей критикой наглядности многомерной геометрии.
Согласен с Вами. Но возьмем чуть шире. Как Вам термины "мнимая геометрия", "мнимые точки и линии". Например, "коника, построенная по 3-м действительным и двум мнимым точкам". Публикаций о мнимостях много, они разрастаются, и здесь на конференции их уже 2-3.
Для нормального восприятия "мнимые" - значит их в нашем пространстве нет, они вытекают из формального решения аналитических уравнений. Хотя за такие слова их авторы (наши "математики") обзывает нас "средневековьем".
Так неприятие мнимого в реальных построениях – это “средневековье” или здравый смысл.
С уважением. А.Л. Хейфец.
Уважаемый Александр Львович!
Конечно же, мы знакомы с Вашими работами, уважаем вклад Ваш и вашего коллектива в наше общее дело, а Ваш учебник (правда, издания 2012г.) есть в моей личной библиотеке.
Что касается стандартов. Мы, конечно же, не противники стандартов, мы были, есть и будем сторонниками их. Мы хорошо знаем, к чему привело введение технического регламента - нормативного акта, обязательного для выполнения, в отличие от Государственного стандарта, который теперь носит добровольный характер. Но!
А в том, что касается раздела Условности и упрощения и некоторых других требований ЕСКД, мы согласны с мнением Алексея Алексеевича – они разработаны для традиционного способа (карандаш и бумага) оформления К.Д. и служат для ускорения, упрощения и облегчения выполнения чертежей. Если приводить чертежи, полученные с помощью таких графических пакетов как Inventor, в соответствие с ЕСКД, то это требует значительных усилий и времени. Можно спрятаться за П.5.1. Но, кроме того, при таком редактировании мы разрушаем ассоциативную связь между моделью и чертежом, что является не только нарушением (см. П.7.11), но и просто свидетельствует о нерациональном использовании инструмента.
Простите великодушно за задержку с ответом и за многословие.
С уважением, Полубинская Л.Г.
Уважаемый Александр Олегович!
Спасибо Вам за интерес и внимание к нашей работе и за поддержку в начавшейся полемике с уважаемым Александром Львовичем.
С уважением, Полубинская Л.Г.
Уважаемый, Александр Олегович!
Спасибо за приветствие, мы понимаем, что это не нам, а нашему ВУЗу.
С уважением, Полубинская Л.Г.
Алексей Алексеевич! Простите. простите. простите.
Ответ Вам адресовала Александру Олеговичу. Простите! Будьте снисходительны и великодушны!
Спасибо за Ваш ответ, я разобрался где он. Не переживайте, вы ни в чем не виноваты :-)
Inventor позволяет вставлять пружины в сборку, и выполнять их расчет. Создадим новую сборку.
Видеокурс по этой теме
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.
Почему AutoCAD такой дорогой?
Стоимость обусловлена тем, что это программное обеспечение очень сложное, его трудно разрабатывать и поддерживать, а клиентская база относительно невелика (это не продукт массового рынка/потребительского уровня). Если вы используете AutoCAD для своей работы, то лицензионный сбор оплачивает работодатель. Для программного обеспечения, такого как AutoCAD, это, вероятно, 95% их лицензий.
Сложно ли изучить AutoCAD?
Многие думают, что изучать AutoCAD сложно. Это не. … Но использовать AutoCAD несложно. Суть в том, что вам нужно учиться шаг за шагом.
В данной статье рассмотрим построение квадратной или прямоугольной пружины круглого сечения (хотя может быть любым) средствами программы Inventor. Созданная пружина будет полностью параметрическая и любой ее параметр (размеры, число витков, шаг, сечение) можно в любой момент поменять.
Начинаем как и всегда с создания эскиза который будет определять габаритный профиль будущей пружины. В нашем случае он представляет собой прямоугольник с скругленными углами.
Получившийся эскиз ВЫДАВЛИВАЕМ как поверхность (не тело).
Далее создаем еще один эскиз на той же плоскости, что и предыдущий на котором рисуем линию привязав один ее конец к точке, соответствующей середине прямоугольника созданного ранее. Длина линии должна быть такой чтобы заведомо пересекала габариты предыдущего прямоугольника.
С помощью команды ПРУЖИНА создаем профиль пружины с заданным шагом и общей длиной, для создания пружины используем созданный ранее эскиз с отрезком, а в качестве центральной оси используем стандартную ось проходящую через центр прямоугольника.
В результате выше приведенных операций должны получиться две пересекающиеся поверхности, одна получилась выдавливанием эскиза с прямоугольником, другая при выполнении команды ПРУЖИНА для эскиза с линией.
Далее создаем 3D эскиз с помощью команды СОЗДАНИЕ 3D ЭСКИЗА, в режиме создания 3D эскиза выбираем команду КРИВАЯ ПРЕСЕЧЕНИЯ.
Результатом выполнения команды КРИВАЯ ПЕРЕСЕЧЕНИЯ будет эта самая кривая получившаяся в результате пересечения двух ранее созданных поверхностей.
Создаем эскиз перпендикулярный получившейся кривой в котором будет находиться сечение пружины в нашем случае окружность диаметром 4 мм.
С помощью команды СДВИГ выдавливаем построенное сечение по пути являющимся кривой пересечения двух поверхностей.
Читайте также: