1.广西南宁市真唯特自动化设备有限公司；2广西农业机械研究院有限公司 530007
摘要：本文以换向器部件为研究对像，基于SolidWorks 三维建模软件为平台，对换向器的外壳、齿轮轴、圆锥齿轮、法兰零件进行了三维设计与建模，并且建立装配体模型，利用干涉检查功能，快速检查出壳体的设计缺陷，以及各零件之间安装合理性，有效性，提高设计水平及设计效益。为其他机械产品的三维化设计提供了一个很好的范例。
关键词：换向器、三维建模; SolidWorks
1 前言
换向器一般根据助力形式和结构形式不同分类，本文以机械式常用的锥形齿轮换向器为例进行建模设计分析。此换向器包括外壳、法兰、齿轮轴、齿轮以及轴承等零件。换向器的主要作用是改变动力传输方向和减速。换向器广泛应用于各种行业各机构上，工作环境复杂，本研究利用SolidWorks 三维软件对换向器结构设计、建模和装配，有效避免产品设计缺陷，为机械产品结构设计的三维化设计提供了有效参考。
2换向器各零件设计及3D建模
SolidWorks 软件提供强大的基于特征的实体建模功能。通过拉伸、旋转、扫描、切除、特征阵列以及打孔等操作来实现产品零件外壳、法兰、齿轮轴、齿轮零件的设计（图1至图6）。本文研究的换向器各零件材料在零件建模设计时可通过材料库选定，设计完成后可通过质量属性查询零件的体积、重量、质量、表面积等产品属性。此外，也可以通过 SolidWorks 软件的特征树，修改零件以及设计建模时设定的参数。
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图1 外壳 图2 法兰1
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图3 法兰2 图4 齿轮轴1
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图5 齿轮轴2 图6锥齿轮
3三维装配建模
SolidWorks软件中建立装配模型的方法主要分为两种，自下而上设计方法和自上而下设计方法。本换向器使用自下而上设计方法，即先完成各零件的设计并建立模型，然后在装配文件中插入设计好的零件模型，接着使用配合来定位零件（图7）。同时可利用SolidWorks提供的智能零件技术自动完成重复设计，用来完成诸如将一个标准的螺栓装入螺孔中，而同时按照正确的顺序完成垫片和螺母的装配，从而大大提高设计效益，缩短设计周期。
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图7 换向器装配图
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图8 干涉检查
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图9 爆炸图
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图10 工程图
4装配体干涉检查及爆炸视图
SolidWorks 可以动态地查看装配体的所有运动，并且可以对运动的零部件进行动态和静态的干涉检查。干涉检查用来验证产品零件之间装配关系的合理性，以及及时发现设计零件时的失误而导致产品安装时发生干涉问题，从而有效提高产品设计质量。本研究转向器各零件的装配关系为静态关系，因此用静态干涉检查各零件之间的安装关系（图8）。
如图8所示，换向器不存在干涉。因此各零件装配关系设计合理。通过静态干涉检查，验证了产品结构设计的合理性。
爆炸视图直观的表达了装配件各零件之间的位置以及安装装配关系，方便装配工人看图，提高工作效益，缩短产品生产周期（图9）。
5二维工程图
SolidWorks三维软件提供由3D模型自动生成完整的、可用于加工生产使用的详细工程图。工程图与3D模型是全相关关系，当修改3D模型时，相应二维工程图纸各视图以及装配图自动更新。三维模型中自动产生工程图，包括视图、尺寸、标注、功能（图10）。
6结语
使用SolidWorks三维软件设计建立换向器产品模型，让设计过程从简单的二维图转化为可视三维动态图，软件特征树完整记录设计师的设计过程和设计意图，为了解设计意图和提供产品修改提供了方便。三维图更直观的展示了产品各零件的内部结构、装配图的装配配合关系。对零部件之间的相对运动部件以及零部件之间的具有固定安装位置的静态部件的干涉检查，可及时发现设计过程中的缺陷，及时优化产品结构。三维软件进行3D设计与建模，生成三维实体后，可自动生成二维工程图，而且二维工程图与三维实体全相关，对三维实体进行修改，二维工程图和装配图会自动更新，大大提高了设计效率，缩短了产品的设计周期。本研究利用SolidWorks 软件对换向器的零件外壳、齿轮轴、锥齿轮、法兰零件进行了3D 设计与建模，建立了换向器的三维装配体模型，最后利用SolidWorks 软件的干涉检查功能，检查了换向器的装配关系及相关设计的合理性，有效提高了设计质量和设计效率，缩短产品设计周期，降低设计成本，为企业创造更多价值。
参考文献
［1］生信实维编译．SolidWorks基本建模技术：零件与装配体［Ｍ］．北京：清华大学出版社，2003.
【作者简介】霍军1976- ），男，广西南宁市真唯特自动化设备有限公司，研究方向：机械设计与制造
罗红（1976- ），女，广西农业机械研究院有限公司，工程师，研究方向：机械设计与制造