毕业论文--基于INVENTOR的后水封闸门三维参数化设计

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1、基于INVENTOR的后水封闸门三维参数化设计摘要：本文通过介绍Inventor三维CAD技术在水工平面钢闸门上的应用，重点介绍了应用Inventor软件三维参数化建模的特点和参数化数据库的建立。总结了自己使用Inventor三维设计软件作平面闸门设计时，体会到的优点。关键词：三维设计Inventor软件参数化自适应文件库一、引言Inventor是一款功能强大的三维CAD建模工具。与传统的Autocad等二维工程绘图软件相比，能够相对智能的在原始设计资料变动的情况下，对于同一类型的闸门根据设计要求自动调整模型，生成工程图纸。大大节省手工绘图时的重复工作，节省时间降低工作强度。在今天计算CA

2、D（计算机辅助设计技术）取代二维手工绘图已经得到了日新月异的发展，其中以Inventor、Proe等三维CAD绘图软件为首的三维设计技术得到了广泛的应用，在汽车制造工业、航空航天工业、造船业、电子及电器设计等领域使用越来越广。同时，这些软件的设计领域也向着多元化的方向发展，形成以三维建模为基础多专业化的发展体系，在三维运动仿真、有限元计算、零件渲染、数控加工等领域不断完善，逐步取代二维绘图软件在机械工程设计、加工中的主导地位。二、设计内容概述本文以水工上后水封（潜孔）闸门为例，利用Inventor进行三维参数化建模的基本思路是：先根据孔口大小，通过三维参考面确定闸门中各主要构件的基本定位尺

3、寸，其次在基本参考面上创建模型草图，然后通过特征建模等操作建立三维实体零件并进行装配，最后在二维工程图纸界面中利用生成的三维模型投影生成所需要的工程图。一套参数化三维闸门模型建好以后，就可以通过对关键参数（如孔口尺寸、支承跨度、主梁位置及截面尺寸、水封间距等）改变，使三维模型和二维工程图中的相关联尺寸随关键参数而变化，从而使设计人员的工作时间大大缩短、工作效率显著提高，同时也减少在二维重复绘图中出现的尺寸错误。所以贯穿于Inventor始终的重要思想就是参数化设计，对整个模型的通用性起到关键作用。目前各大设计院设计成果最终是以二维图的形式展现，现就利用本次水工闸门从建立参数模型到生成二维图

4、纸的过程对inventor的三维建模和数据库建立做一些介绍。三、闸门的三维参数化建模本次所建立闸门模型的三维参数化过程，主要分为下面几个步骤：（一）闸门结构型式的确立：闸门主要分为：门叶结构、水封及附属零件三部分，在建模之前，首先根据水工数据通过闸门的电子计算书对模型做基本参数计算（总水压力、门叶结构强度计算、启闭力、主梁稳定计算等）；然后从整体到部分，确定各零部件之间的相互影响关系，是并列关系还是主从关系，从总体框架入手建立模型，切勿从单个零件着眼对模型进行简单堆砌。就针对本套闸门模型结构的建立而言，根据孔口尺寸和闸门支承中心距确定闸门框架的结构定位尺寸。其中，边梁和主梁的位置大小是主从

5、关系，即主梁的长度会适应于边梁支承中心距根据支承中心距的大小而改变。主梁数目与边梁高度是主从关系，即主梁间距确定以后主梁数目根据边梁高度的大小而改变。主梁的截面尺寸和吊耳结构的尺寸是主从关系，即吊耳结构的大小根据主梁高度的改变而变化；闸门门叶结构中的各截面尺寸、滑块尺寸和吊耳轴等是并列关系，其尺寸相对独立、互不影响。可以对这些零件建立零件库统一管理，在本文后面章节中会详细描述。这样就可以分清各零部件之间的装配关系，理清建模思路。（二）零件和部件的参数化建模闸门的结构型式确定以后，就可以对零件和部件的相应结构进行参数化建模。目前，参数化建模的过程在国内广泛使用的三维绘图软件中都有一样的地方，

6、先是绘制草图然后通过实体及特征操作生成三维模型，Inventor也是这样的。在基本参考面上创建模型草图，之后退出草图，在模型设计窗口中对草图进行实体建模操作和特征修饰操作，如：扫掠、旋转、拉伸、倒角、镜像、阵列等，从而生成我们需要的三维零件模型。在单个零件的建模过程中，要一直考虑到产品的结构型式，为零件的自适应性留够充足的自由度。如，对主梁这个零件来说，在零件建模的时候就要考虑到与边梁支承中心距的自适应性，留出主梁轴向自由度。以便装配后主梁的长度根据支承中心距的大小变化而改变。（三）装配设计在零件设计好以后，就可以进入装配单元。在零部件的设计装配过程中，要以整体模型的“通用性”为着眼点，对

7、各零部件之间可以利用阵列、衍生等操作相互参照引用，达到“主要零件尺寸变化以后，其它零件尺寸随之变化”的联动效应，而不需要重新建模。如主滑块一般安装在边梁中心线与主梁轴线相交位置，当主梁的位置改变以后，主滑块的位置和数目将随主梁的位置和数目的变化自动更改；所以，联动效应要能够在模型中实现，设计者在设计过程中要有参照已有的模型零件的意识。下面就以本次后水封闸门设计为例，说明具有自适应特征的参数化模型建立好以后的“通用性”：首