求解步骤:
1) 绘制三个齿轮的草图分度圆,直径尺寸用模数*齿数的表达式
2) 给三个圆添加两两相切的几何约束
3) 添加A-C齿轮水平中心距约束尺寸125mm
4) 添加A-C齿轮垂直中心距约束尺寸10mm
5) 标出B齿轮与A的水平、垂直中心距的计算尺寸;这就解得了所要的数据。
以后只要修改A-C齿轮的中心位置尺寸,B的参考尺寸就能自动更新。
3. 点评CAGD
可见,CAGD功能已经超出了单纯绘图的范畴。实际上,Inventor草图中的相关功能就是经典数学模型自动解析的程序实现方法,也就是说,只要用给定了充要条件,就能精确生成相关图线;而只要画了出来,就解得出相关的几何参数或工程数据。因为草图的参数化特性,使得CAGD功能在Inventor中表现的更加顺畅和优秀。
在设计中,工程师早已习惯于用图解法求解设计数据。在传统设计中,这样做的结果因为是手工绘图而不精确。在CAD软件中,精确程度完全不必考虑,可以认为结果没有误差。
并且Inventor把关系和大小分开来讨论,加上“参数化/变量化”数据处理的核心算法,就能很容易地做到“只要模式相同,参数具体值可以很容易地更改”,并立即求解出需要的设计数据。
这样在草图中进行概念设计,还没有建立具体模型与进行装配,就已经在有效地解决设计中的问题了,这就是概念草图的优势所在。
2.2.4. 几何图元的投影
我们使用草图进行概念设计的目的在于在后续设计中引用概念设计的结果作为设计蓝本。这些结果可以是驱动尺寸,计算尺寸,也可以是几何图元。对于几何图元的引用,Inventor提供了衍生和投影两类方式。投影包括二维草图的投影几何图元
、投影剖切边
和投影展开模式
,三维草图的包含几何图元
、三维相交曲线
和将曲线投影到曲面
。
在概念设计中对同一零件草图间的几何投影能起到关联草图间的位置,引用需要的几何图元,准确进行关联设计的作用。在多草图中关联作图也使设计有了“层”次,方便日后的衍生。
为了确定零部件间的装配关系,Inventor提供在装配设计中跨零件投影,如在位创建零件,投影已有零部件的轮廓。这样,新零件的设计中就可以定义相对于其他零部件的尺寸,做到关联设计,也在一定程度上避免了干涉。一旦布局图被更改,相应的零部件会随之更新,避免了在总装中由更新导致的(大量的)配合错误。
2.2.5. 概念设计结果的衍生
在客观存在的设计过程中,有一种极为常见的构思想法:新设计的零件是在某现有零件上添加一些结构、或者依照现有零件设计新的零件;而原有零件的改变,应当在新零件上同步反映出来。
这里有两个最主要的实质机制:继承和关联。对于继承,做起来不难,打开现有零件,修改后另存为新零件,这就有了继承的意思;但这样并没有关联,原零件的改变不能引发新零件的关联更新。而设计需要的意图是继承与关联两者同时存在,在Inventor中实现这种需求的机制就是“衍生”,原零件的内容作为“基础结构”。
衍生,就是使用Inventor 零件作为基础零件创建新的衍生零件。基础零件中的实体、可见二维和三维草图、定位特征、曲面、参数和 iMate 都可以加入到衍生零件中。可以将衍生零件相对于原始零件按比例放大或缩小,或者用基础零件的任意基准工作平面进行镜像。衍生几何图元的位置和方向与基础零件相同。装配时由于衍生了定位特征和iMate,采用对齐定位特征的方式或使用iMate能方便地组装部件,避免了装配约束对具体几何造型结构的依赖,在后期设计调整和管理模型上提高效率。
任何CAD软件的基础功能,都是“关联与表达”,因为设计参数的关联,是所有客观的设计过程中的必然涉及到的、基本的功能要求。但是,这种关联可能不是很具体的数据,而是某个图样。例如总体设计提出了一种方案,而表达方法是一个二维的草图,并保存为“概念草图.IPT”文件。
有好几个并列进行的具体零部件设计,都与这个总体设计的意图相关,我们希望做到:“多个几乎同时进行的设计,共同基于这个草图;并且在这个草图发生改变之后,所有的相关设计能够跟随改变”。
如果可以实现,就能做到“一个设计数据,有一个人、在一个位置上说明,大家同时关联使用”。这就可以借助Inventor的衍生零件功能很贴切地完成数据关联。当总图设计修改了这个原始草图之后,所有利用这个草图衍生的零件,都将做到关联修改,这正是通常的设计管理所需要的结果。改变原零件的参数,下游零件会跟随关联改变各自的形状,这就实现了原始设计意图的传递与执行。
2.2.6. 平动机构
图2-7所示是一个能产生精确的直线运动的杆系的模式图,设计目标是杆系最右边的端,能沿着右边50mm高的竖直线运动。附件中有“平动机构的设计过程\概念.AVI”,播放这个文件,可见设计的最终要求(杆系的运动情况)。

本案例所有模型与AVI均见“平动机构的设计过程”文件夹。