齿轮泵基座全参数化建模结果

1.问题描述

本实例为某一齿轮泵基座，其相关参数在建模过程中体现。试用SpaceClaim建立全参数化的齿轮泵基座。

2.模型创建过程

（1）启动Workbench 18.0 在“开始”菜单中执行【ANSYS 18.0】→【Workbench 18.0】命令。

（2）创建几何项目

①在工具箱【Toolbox】的组件系统【Component Systems】中双击或拖动几何创建项目【Geometry】到项目分析流程图，如图2-79所示。

②在Workbench的工具栏中单击【Save】，保存项目工程名为Gear pump.Wbpj。如模型文件保存在D：\AWB\Chapter02文件夹中。

（3）进入SpaceClaim环境 在几何创建项目上用右键单击【Geometry】→【New SpaceClaim Ge-ometry…】进入SpaceClaim环境。注：可以执行【ANSYS 18.0】→【SCDM 18.0】命令，直接进入中文界面。

图2-79 创建几何项目

（4）创建泵体

①单击平面图定向命令，使栅格平面正面朝向自己，然后单击【Design】→【Sketch】→【Rectangle】激活画矩形命令。移动光标放置到草图坐标原点，然后出现“小圆球”（为自动约束），单击左键，拖拉鼠标向右上方移动，直到向上的尺寸显示30mm，向右的尺寸显示为56mm为止（如不便，可单击空格键输入或直接分别输入30mm、56mm），单击左键完成绘制。

②单击【Design】→【Sketch】→【Three Point Arc】激活画圆弧命令。画下圆弧，第一点单击草图坐标原点，第二点沿56mm直线到端点，第三点在圆弧上，显示圆弧弧度为180°。同样，画上圆弧，位置在下圆弧对边。

③单击【Design】→【Sketch】→【Trim Away】激活删除命令，分别选择两条56mm直线并删除。

④单击【Design】→【Edit】→【Move】激活移动命令，使草图原点坐标位于草图中心。双击草图边线选中草图，在草图中心显示移动图标，然后单击移动导向工具直到图标，再单击草图原点坐标，原点坐标即移到草图中心位置，如图2-80所示。

⑤单击【Design】→【Edit】→【Pull】激活拉动命令，选择草图平面，然后在弹出的微小工具中选择同时拉两侧图标，沿Y轴拉动24mm，单击尺寸旁出现的“P”使之参数化（蓝色变橙色），如图2-81所示。注意：虽然单击草图尺寸也可参数化，但实际上参数管理窗口不识别。

图2-80 泵体基本草图

图2-81 拉动成实心泵体

⑥单击【Design】→【Sketch】→【Rectangle】，进入草图模式，单击栅格，然后单击平面图定向命令。画矩形底座，移动光标放置到草图下半圆左侧，然后出现“小圆球”（为自动约束），单击左键，拖拉鼠标向右下方移动，直到向右的尺寸显示90mm、向下的尺寸显示15mm为止单击左键完成绘制，如图2-82所示。

⑦标注尺寸，单击矩形长边上边，然后选择草图导向工具移动尺寸基点图标，移动带圆圈及小圆点尺寸线端到草图原点坐标，输入距离值42mm。单击矩形长边下边，然后选择草图导向工具移动尺寸基点图标，移动带圆圈及小圆点尺寸线端到草图原点坐标，输入距离值50mm。单击矩形短边左侧边，然后选择草图导向工具移动尺寸基点图标，移动带圆圈及小圆点尺寸线端到草图原点坐标，输入距离值45mm。单击矩形短边右侧边，然后选择草图导向工具移动尺寸基点图标，移动带圆圈及小圆点尺寸线端到草图原点坐标，输入距离值45mm，如图2-83所示。

图2-82 画底座草图

图2-83 标注底座草图几何尺寸和位置尺寸

⑧单击【Design】→【Edit】→【Pull】激活拉动命令，选择草图平面，然后在弹出的微小工具中选择同时拉两侧图标，沿Y轴拉动16mm，单击尺寸旁出现的“P”使之参数化，如图2-84所示。

⑨单击【Design】→【Edit】→【Pull】激活拉动命令，双击选择泵体外边，如图2-85所示；然后在弹出的微小工具中选择复制边图标，沿着位于平面内黄色方向箭头往泵体平面边线拉动10.5mm，如图2-86所示；最后选择新形成的内平面，拉动去除材料，如图2-87所示。

图2-84 拉动底座

图2-85 选择泵体外边线

图2-86 拉动复制选择泵体外边线

图2-87 拉动成泵体

（5）绘制进出油口

①选择泵体外侧面，单击【Design】→【Sketch】→【Circle】，单击栅格，进入草图模式，然后单击平面图定向命令。画圆形进油口，移动光标放置到草图原点坐标，然后出现“小圆球”（为自动约束），单击左键，拖拉鼠标向任意方向移动，直到尺寸显示24mm为止单击左键完成绘制，如图2-88所示。

②单击【Design】→【Edit】→【Pull】激活拉动命令，选择草图圆，沿黄色箭头方向拉动7mm，单击尺寸旁出现的“P”使之参数化。以同样的方法绘制另外一侧的出油口，如图2-89所示。

③单击【Insert】→【Manufacturing】→【Standard Hole】激活标准孔的创建命令，选择Size为M16×2，选中Tapped（带螺纹），选择标准孔向导放置孔图标，选择进油口圆面，单击完成工具向导图标完成进油口螺纹孔创建；选择出油口圆面，单击完成出油口螺纹孔创建，如图2-90所示。

图2-88 绘制进油口草图(www.xing528.com)

图2-89 拉动成实体进出油口

图2-90 拉动成进出油口

（6）创建连接螺纹孔

①单击【Insert】→【Manufacturing】→【Standard Hole】激活标准孔的创建命令，选择Size为M6×1，选中Tapped（带螺纹），选择标准孔的工具向导使用栅格放置孔图标，选择泵体主面并放置孔，具体位置如图2-91所示，单击完成工具向导图标完成螺纹孔创建；然后单击三维模式。

图2-91 插入连接螺纹及位置

②单击【Design】→【Create】→【Circular Pattern】激活圆形阵列命令，在结构树选项中，Circular Count为3，Angle为180°，选择圆阵列工具向导选择对象图标，选择要阵列的新建螺纹孔，选择方向工具向导图标，选择阵列轴，单击完成工具向导图标完成螺纹孔创建。

③创建辅助平面，单击【Design】→【Create】→【Plane】激活平面命令，移动光标到原点坐标，单击创建三维平面，在结构树中取消选择XZ平面、YZ平面，保留XY平面，如图2-92所示。

④镜像螺纹孔，创建辅助平面，单击【Design】→【Create】→【Mirror】激活镜像命令，选择新创建的辅助平面，然后依次选择三个螺纹孔，依次镜像，然后在结构树中取消选择XY辅助平面，如图2-93所示。

图2-92 阵列连接螺纹

图2-93 镜像连接螺纹

（7）创建底座孔

①选择底座面，单击【Design】→【Sketch】→【Circle】，进入草图模式，单击栅格，然后单击平面图定向命令。分别在底座平面左右端处画圆形，直径为7mm。

②单击【Design】→【Edit】→【Move】激活移动命令，移动光标单击左端面处圆心，选择横向箭头，单击弹出的微小工具标尺图标，标注尺寸圆心到左端面边线的距离为10mm，右端面处圆心与右端面边线距离为10mm，如图2-94所示。

图2-94 底座螺栓孔草图

③单击【Design】→【Edit】→【Pull】激活拉动命令，按住Ctrl键选择新形成的两个圆平面，拉动去除材料。

④选择底座面，单击【Design】→【Sketch】→【Rectangle】，进入草图模式，在结构树中选择Definerectangle from center，然后单击平面图定向命令。移动光标放置到草图坐标原点，然后出现“小圆球”（为自动约束），单击左键，拖拉鼠标纵横移动，直到纵向上的尺寸显示16mm、横向的尺寸显示为44mm为止单击左键完成绘制，如图2-95所示。

图2-95 底座工艺槽草图

⑤单击【Design】→【Edit】→【Pull】激活拉动命令，选择新形成的矩形面，拉动去除材料4mm，单击尺寸旁出现的“P”使之参数化，如图2-96所示。

（8）倒圆角

①单击【Design】→【Edit】→【Pull】激活拉动命令，按住Ctrl键分别选择进出油口与泵体的交界线，拉动形成半径为2.5mm的圆角，单击尺寸旁出现的“P”使之参数化。

②按住Ctrl键分别选择泵体与底座的交界线，底座上表面与两侧面的直角边线，拉动形成半径为5mm的圆角，单击尺寸旁出现的“P”使之参数化，如图2-97所示。

图2-96 拉动成底座工艺槽

图2-97 倒圆角

（9）保存与退出

①单击SpaceClaim主界面的菜单【File】→【Save】，然后命名，导出模型Gear pump.scdoc文件，如模型文件保存在D：\AWB\Chapter02文件夹中。

②退出SpaceClaim环境，单击SpaceClaim主界面的菜单【File】→【Close】退出环境，返回到Workbench主界面，此时主界面的项目管理区中显示的建模项目已完成。单击参数管理窗口【Parameters\Parameters Set】，可以看到所创建的模型参数化尺寸，如图2-98所示。

③单击Workbench主界面上的【Save】按钮，保存所有建模文件。

④退出Workbench环境，单击Workbench主界面的菜单【File】→【Exit】退出主界面，完成建模项目。

点评：本例为SpaceClaim全程参数化三维实体建模实例，介绍了建模中草绘、拉动、移动、标准孔、阵列、镜像等基本命令及参数化方法。在建模过程中，可以体会SpaceClaim建模方法的简便、快捷性。实体是有限元分析常见模型类型，是形成各种实体单元的基础，在工程结构应用、分析中会经常出现。几何模型参数化是模型参数化优化的基础，通过简单地改变模型中的参数值就能建立和分析新的模型。

图2-98 模型参数化尺寸管理窗口