虚拟装配设计实例：减速器装配

图9-55为直齿轮传动减速器，现对该产品进行虚拟装配，即在计算机上对已经建立的产品零件按照产品的装配关系完成部件和整机的三维装配模型，并在此基础上应用软件提供的功能，进行装配零件之间的动、静态干涉检查。一旦发现设计不合理之处，应及时调整与修改设计图纸，从而缩短产品制造与装配生产过程的时间，降低产品的装配成本，提高设计质量。

1）确定装配层次

确定装配层次是指确定产品中零部件的组成，并确定各装配单元的基准件。

首先，按照运动关系划分成固定部件和运动部件两大类；然后，按照拆卸运动部件的顺序进行固定部件的细分；最后，按安装顺序将各低级部件依次拆分为零件。

本例中装配层次是指减速器总装配体的子装配体组成，即减速器装配体由几大部件来组成。直齿轮传动减速器主要由减速器下箱、上箱、输入轴组件、输出轴组件与轴承盖等部分组成，如图9-56所示。

图9-55　减速器

图9-56　确定减速器装配层次

2）确定装配顺序

编排装配顺序的原则是：

（1）先下后上、先内后外；

（2）先不动件（机架）、后运动件；

（3）先主动件、后从动件；

（4）先连架杆、后连杆体。

根据减速器的结构尺寸形式和各个部件间的约束关系，确定整个减速器的装配顺序。将大齿轮、键、输出轴装配起来，固定在配套的轴承上面，完成低速轴组件的装配，如图9-57所示。用同样的方法完成小齿轮轴的装配。选定减速器下箱为基准进行装配，接下来依次装配输入、输出轴组件，并完成齿轮啮合装配，然后装配上箱体，最后完成轴承盖（包括闷盖和透盖）和螺钉、垫圈的装配。

图9-57　低速轴组件

3）确定装配约束(https://www.xing528.com)

装配约束是限制零件自由度及各零件相对位置关系的定义，其作用是限制装配体中零部件的自由度，从而保证生成正确的装配。

装配关系包括面约束、线约束、点约束等几大类。每种约束所限制的自由度数目不同，具体的知识可以参照机械原理方面的书籍。每个零件在自由的空间中具有6个自由度。

本例中装配约束是确定基准件和其他组成件的定位及相互约束关系，主要由装配特征、约束关系和装配设计管理树组成。标准配合有重合、平行、垂直、距离、角度、相切和同轴心配合；高级配合有对称、凸轮、宽度和齿轮配合，还有线性马达、旋转马达、线性弹簧和引力。如完成轴承盖的配合，根据轴承盖的轴心和下箱上的轴承孔的重合，完成轴心定位；根据轴承盖的内壁面和下箱的外壁面重合以及轴承盖和箱体上的螺栓孔完成轴承盖的装配。减速器装配顺序如图9-58所示，具体顺序如下：

（1）输入轴组件组装；

（2）输出轴组件组装；

（3）下箱体定位；

（4）输入、输出轴组件装配；

（5）上箱体装配；

（6）轴承盖装配；

（7）其他零件装配。

详见图9-58。

图9-58　减速器的装配顺序

4）设计检查

零件装配好以后，要进行装配体的干涉检查，以便确定装配体中各零件之间是否存在实体边界冲突（即干涉）和冲突发生在何处，进而为消除冲突作好准备。包括以下两种：

（1）干涉检查（静态）；

（2）碰撞检查（动态）。

本例中3D物理模型中的物体在运动过程中很有可能会发生碰撞、接触及其他形式的相互作用。基于3D物理模型的动画系统必须能够检测物体之间的这种相互作用，并作出适当响应，否则就会出现物体之间相互穿透、彼此重叠等不真实的现象。