淺談如何利用CAXA實體設(shè)計制作減速器

趙瑩

摘?要：CAXA實體設(shè)計軟件具有強大的三維設(shè)計功能，本文簡介了減速器中軸、齒輪、箱體等零件的建模方法，介紹了如何利用無約束裝配和動畫功能生成拆裝動畫的方法。

關(guān)鍵詞：CAXA實體設(shè)計;減速器;拆裝

CAXA實體設(shè)計是我國自主研發(fā)的，是集創(chuàng)新設(shè)計、工程設(shè)計、協(xié)同設(shè)計、二維CAD設(shè)計于一體的新一代三維CAD系統(tǒng)解決方案，包含三維建模、協(xié)同工作和分析仿真等各種功能，易學易用、快速設(shè)計和兼容協(xié)同是其最大的特點，符合中國人的設(shè)計思路，滿足中國國家標準要求。本文簡單介紹利用CAXA實體設(shè)計軟件完成減速器造型與拆裝動畫的制作步驟。

一、零件建模

CAXA提供了“堆積木”式實體設(shè)計和自定義實體設(shè)計兩種主要實體設(shè)計方式，同時提供實體變形設(shè)計、參數(shù)化設(shè)計、鈑金設(shè)計等方便零件造型的方法。

軸類零件結(jié)構(gòu)簡單，可以通過“堆積木”的形式，從“圖庫”拖入圓柱體并改變其尺寸，完成軸的主體設(shè)計。在從設(shè)計元素庫中拖出孔類鍵，利用智能捕捉放置于軸的主體造型相應(yīng)的軸段外表面上，利用包圍盒功能更改鍵槽尺寸，利用三位球工具，調(diào)整鍵槽位置，即可完成鍵槽的定位。軸類零件也可以先繪制主體部分草圖，然后通過旋轉(zhuǎn)增料的方式完成造型。

齒輪零件的建模比軸類要復(fù)雜一些，齒輪的主體可以利用元素庫中的齒輪一項，只要填寫準確的齒輪參數(shù)即可獲得齒輪的主體。需要注意的是，齒輪的齒廓形狀復(fù)雜，不能直接采用倒角功能進行倒角。具體操作步驟是利用旋轉(zhuǎn)除料工具，繪制如圖所示的倒角截面形狀，選擇角度360°，完成倒角設(shè)計。

箱體造型首先是利用元素庫元素完成主體形狀，利用拉伸增料功能完成凸緣設(shè)計，利用型腔工具完成內(nèi)控腔。吊耳、肋板、油塞等可以利用元素庫與三維球結(jié)合的方式進行造型。必要時可以單獨完成某結(jié)構(gòu)的造型，再利用布爾運算功能形成整體。

二、虛擬裝拆

（一）軸及軸上零件的虛擬拆卸動畫設(shè)計與運動仿真

低速軸拆卸動畫設(shè)計為例，打開低速軸實體，點擊“插入零件/裝配”圖標，插入“平鍵”，并利用三維球工具調(diào)整其位置。用鼠標右鍵單擊三維球定向控制柄，選擇“與面垂直”選項，然后鼠標左鍵單擊軸上鍵槽的底面，插入的平鍵高度方向與軸中鍵槽底面垂直，再利用三維球工具通過智能捕捉方式將平鍵與軸進行無約束裝配。選擇平鍵，利用智能動畫功能，添加動畫“高度方向移動”數(shù)值為50;平鍵的動畫設(shè)置完畢。采用同樣的方法可以將齒輪、套筒、擋油環(huán)、滾動軸承進行裝配，并添加“高度方向移動”、“寬度方向移動“，注意數(shù)值大小應(yīng)與零件的位置有關(guān)。

（二）減速器整機虛擬拆卸動畫的設(shè)計與運動仿真

打開減速器裝配文件，添加動畫之前需要將設(shè)計樹做一定的調(diào)整，將裝配時添加的同一系列的螺栓、螺母、墊片等組成新的裝配。選擇裝配后的連接件，按前述步驟設(shè)置動畫，此時被裝備的6個螺釘按相同的軌跡運動。按拆裝順序，將減速器整機中所有的零部件設(shè)置動畫，必要時可以在設(shè)計樹上將其他零件壓縮，此時被壓縮零件在繪圖區(qū)不顯示，以避免干擾。裝配后的減速器如圖1所示。

在所有零件動畫設(shè)置完畢之后，打開“智能動畫編輯器”，調(diào)整每個零件的動畫播放、結(jié)束時間，保證視頻中的各個零件拆卸動畫與實際工作相一致。設(shè)置后的動畫播放最后一幀效果如圖2所示。同理，將拆卸動畫過程“反轉(zhuǎn)”即可生成裝配動畫。

三、視頻生成

打開一個已經(jīng)設(shè)置好動畫的實體文件，在文件工具欄中“輸出”工具選擇“動畫”命令可以輸出動畫視頻素材，確定視頻保存的路徑和文件名之后會彈出的“動畫幀尺寸”對話框中，設(shè)置必要的參數(shù)。其中渲染風格可以根據(jù)用戶需要選擇渲染類型，“光滑渲染”和“真實感圖”都是常用的類型，如選擇“陰影”、“光線跟蹤”、“反走樣”等選擇，可以提高輸出視頻的真實感，但是輸出時間較長，但不影響輸出視頻的播放速度。同樣在“輸出”工具中可以選擇“圖像”命令，即可輸出圖片素材，確定圖像保存的路徑和文件名之后會彈出的“輸出圖像大小”對話框中，設(shè)置必要的參數(shù)保證視頻效果。

CAXA實體設(shè)計還提供了曲面造型等多種造型方法，提供了渲染、材質(zhì)等功能讓零件展示更加生動直觀，其輸出的視頻可以借助其他軟件進行二次編輯以錄入解說語音以及字幕等。

參考文獻：

[1]袁瑩瑩.CAXA實體設(shè)計2013應(yīng)用教程[M].北京：機械工業(yè)出版社，2018.

[2]于志偉，韓海玲.CAXA實體設(shè)計從入門到精通[M].北京：人民郵電出版社，2010.