SolidWorks基础建模 06旋转特征与COSMOSXpress.docx
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SolidWorks基础建模06旋转特征与COSMOSXpress
[SolidWorks基础建模]06.旋转特征与COSMOSXpress
旋转特征与COSMOSXpress总述
旋转特征与COSMOSXpress实例
操作步骤
本节将创建旋转特征-----轮轴。
这是该手轮零件的第一个特征，由几何体绕轴旋转而成。
选择特征的草图中包含轴对称几何体和一条中心线（作为轴）。
在合适的情况下，也可以用草图直线作为中心线。
步骤1 新建零件
使用Part_MM模板打开新零件。
步骤2 绘制矩形
右键单击右视基准面，选择【插入草图】。
创建一个偏离原点越高50mm、宽30mm的矩形，如图6-2所示。
步骤3 创建构造线
选择如图6-3所示的垂直线，并在草图工具栏上单击【构造几何线】，将该线转换为构造线。
步骤4 插入三点圆弧
把光标置于左侧的垂线上，沿这条边向下拖动一定距离后释放鼠标，然后选择并向这离开草图的方向拖动圆弧曲线上的点，结果如图6-4所示。
步骤5 剪裁草图
使用【剪裁】中的【强劲剪裁】选项，坚持掉圆弧内侧直线部分，结果如图6-6所示。
步骤6 标注圆弧尺寸
如图6-6所示，选择竖直线然后按住Shift键选中圆弧的圆周为圆弧标注尺寸。
标注的尺寸是圆弧的切线到直线之间的距离。
使用Shift键可以使尺寸标注在圆弧的弧线上而不是标注在圆心。
步骤7 修改标注尺寸
修改【数值】为4mm，结果如图6-7所示。
步骤8 标注垂直尺寸
使用【垂直尺寸】，标注如图6-8所示的线性垂直尺寸。
使用【智能尺寸】标注也可达到同样的效果。
步骤9 中心线对称标注
在中心线和外侧竖直边之间添加一个水平线性尺寸。
先不要单击鼠标放置尺寸。
注意观察出现的尺寸，然后放置尺寸，将会得到半径尺寸标注，如图6-9所示。
步骤10 转换为直径尺寸标注
把鼠标移到中心线右侧，尺寸标注变为直径尺寸标注，如图6-10所示。
步骤11 完成标注
单击尺寸文字位置，改变数字为25mm，并按【Enter】键，结果如图6-11所示。
通常直径尺寸前面应该有直径符号Ф，这里为Ф25。
当利用草图创建旋转特征后，系统会自动在25mm前添加直径符号。
步骤12 创建特征
在【插入】中单击【凸台/基体】/【旋转】，将弹出消息框询问是否自动闭合当前的开放草图。
单击【确定】。
PropertyManager显示如下默认终止条件：
单向，旋转角度360deg。
接受这些默认选项并单击【确定】，如图6-12所示。
步骤13 完成特征
旋转后的实体为此零件的第一个特征。
将其重命名为“Hub”，如图6-13所示。
步骤14 右键单击Hub，从快捷菜单中选择【编辑草图】，如图6-14所示。
步骤15 正视于视图
在标准视图工具栏中单击【正视于】 来改变看到视图的确切形状和大小。
步骤16 绘制草图圆角
选择【绘制圆角】工具，设置圆角值为5.000mm，确
认【保持拐角处约束条件】被勾选，如图6-15所示。
步骤17 选择端点
选择箭头所指的两个端点，每选中一个端点，都会生成一个圆角。
其尺寸标注只在第一次选择的地方显示，如图6-16所示。
因为在所绘制圆角的终点上有尺寸标注，所以在原来尖角的位置会出现【虚拟交点】符号，用来代表裁剪掉的尖角。
虚拟交点可用于标注尺寸或者添加几何关系，如图6-17所示。
关闭PropertyManager。
步骤18 重建模型
单击【重建】，使改动生效，重建模型，结果如图6-18所示。
步骤19 绘制草图
在右视基准面上新建草图，并定义模型视图到这个方向。
步骤20 绘制水平中心线
在模型的任意位置绘制一条短的水平中心线，如图6-19所示。
步骤21 顶端加盖等距
选择中心线并勾引如图6-20所示的【双向】、【顶端加盖】和【圆弧】选项，取消【添加尺寸】选项的勾选。
步骤22 添加尺寸
如图6-21所示给草图添加尺寸。
选择时按住Shift键可将尺寸标在圆弧的圆周上。
步骤23 添加点
单击【点】，在中心线中点添加一个点，如图6-22所示。
步骤24 绘制旋转轴
用【中心线】工具添加一条放置在中心的中心线，并设置为【竖直】，如图6-23所示。
该中心线将作为旋转轴。
步骤25 添加尺寸
添加中心线到点的尺寸和圆弧原点到轮轴边的尺寸，如图6-24所示。
步骤26 完成特征
选择竖直中心线。
从下拉菜单中选择【插入】/【凸台/基体】/【旋转】，定义旋转角度为360.00deg，如图6-25所示
步骤27 设置草图
草图设置如下：
● 用右视基准面来创建一个新的草图。
● 显示Hub和Rim特征的草图。
● 改变显示方式为【隐藏线可见】
步骤28 绘制直线
从轮轴草图边界内的中心线开始绘制一条水平直线，如图6-26所示。
步骤29 绘制切线弧
从如图6-27所示的直线端点起绘制一个切线弧。
绘制的时候不需指定尺寸。
步骤30 连接切线弧
保持在绘制切线弧命令状态，使用一个圆弧的终点作为起点，继续绘制一个圆弧，使这个圆弧与上一个圆弧相切，并使圆弧的终点保持水平相切，如图6-28所示。
步骤31 绘制水平线
绘制最后一条水平直线，长度通过以后的尺寸标注来确定，如图6-29所示。
步骤32 添加几何关系
拖动直线的左端点与轮廓草图上的点重合，添加【重合】几何关系。
在直线的另一端和圆弧中心也添加【重合】几何关系，如图6-30所示。
步骤33 返回上色模式显示草图
单击【上色】 并隐藏Hub和Rim草图。
步骤34 标注尺寸
给圆弧添加【相等】几何关系，并添加尺寸来定义外形，如图6-31所示。
添加尺寸的时候点取端点和中心点会有更多的选项。
步骤35 等距实体
选中任意一条草图实线，单击【等距实体】 ，按图6-32所示设置相应参数和选项。
步骤36 拉伸基体/凸台
在特征工具栏中单击【拉伸基体/凸台】 ，按图6-33所示设置相应参数和选项。
单击【确定】创建特征。
步骤37 查看结果
命名新的特征为“Spoke”。
实体
（2）文件夹的消失反映了实体已经合并成了一个，如图6-34所示。
步骤38 显示临时轴
从下拉菜单中选择【视图】/【临时轴】，显示临时轴，如图6-35所示。
步骤39 阵列轮辐
单击【圆周阵列】 ，选中临时轴作为阵列旋转的中心。
单击【要阵列的特征】列表使其处于激活状态，选择轮辐。
设置【实体数目】为3，并选择【等间距】选项。
单击【确定】，结果如图6-36所示。
步骤40 选择视图
单击【旋转视图】工具并选择模型的中心线。
拖动鼠标使模型绕着轴线旋转，如图6-37所示。
如果需要改变模型的旋转中心，只要在其他轴线或者合适的几何体上单击即可。
关闭临时轴。
步骤41 添加圆角
向高亮显示的面添加3mm的圆角，完成模型，如图6-38所示。
选中了一个面就选中了面的所有边。
面选择方便模型更好地进行尺寸修改。
步骤42 添加倒角
在Hub特征的顶边上添加一个【倒角】特征，输入如图6-39所示的距离值。
步骤43 打开RealView图形功能
单击【RealView】，激活真实预览功能。
右键单击轮辐的拉伸特征，选择【压缩】，暂时只显示轮轴和轮缘。
步骤44 设置外观与布景
从【外观】/【油漆】/【粉层漆】文件夹中，选择【黑粉层漆】外观并拖放到手轮模型上。
从【布景】/【工作间布景】文件夹中，选择【雾状蓝色石板】布景并拖放到图形窗口。
效果如图6-40所示。
步骤45 设置颜色
右键单击顶层零件，从快捷菜单中选择外观【外观】/【RV外观】选项。
在颜色样快类型中选择【暗淡】项。
在颜色块中点选白色或浅灰色。
单击【确定】，如图6-41所示。
步骤46 关闭RealView图形功能
单击【RealView】，关闭真实预览功能。
步骤47 保存并关闭零件。
步骤48 打开已有零件HW_Analysis
关闭当前零件后，打开已创建的零件HW_Analysis。
这个零件添加了一些特征，以用于本例的应力分析。
教程的模型文件稍作些改动，用户理解好以下步骤后，可以发挥自己的的操作能力，按照步骤进行全新的分析和优化。
步骤49 编辑材料
在零件设计树中右键单击如图6-42所示位置，然后单击【编辑材料】，在【编辑材料】对话框中选择【红铜及其合金】/【铝青铜】，如图6-43所示。
步骤50 查看属性
【属性】由所选材料确定，如图6-44所示。
步骤51 查看外观
【外观】由所选材料确定，包括【材料颜色】、【纹理】、【材质剖面线】。
单击【应用】，如图6-45所示。
FeatureManager将自动更新零件材料的名称，如图6-46所示。
步骤52 计算质量特性
从【工具】菜单中选择【质量特性】，【密度】沿用【铝青铜】设置。
如图6-47所示，对话框中显示了计算结果。
针对不符合正确物理描述的零件，用户可以使用【指派的质量特性】选项。
该选项包括【质量】/【引力中心】的值，如图6-48所示。
步骤53 修改设置
单击【选项】，选择【使用自定义设定】选项，设定所需要的材料属性，如图6-49所示。
此操作只会改变当前计算的质量特性，而不会影响【材料编辑器】中设定的实际材料特性。
单击【确定】。
步骤54 设置文件属性
单击【文件】/【属性】，然后单击【自定义】选项卡，在【属性名称】文本框中输入“质量”系统自动显示【类型】为文字。
在【数值/文字表达式】下拉菜单中选择【质量】来给质量特性赋值。
系统新建一个SolidWorks特有的属性，并自动计算出【评估的值】，如图6-50所示。
COSMOSXpress
COSMOSXpress是SolidWorks为用户提供的初步应力分析工具，利用它可以帮助用户判断目前设计的零件是否能够承受实际工作环境中的载荷。
COSMOSXpress是COSMOSXWorks的子集。
使用设计分析向导可以指导用户一步一步地完成分析步骤。
步骤55 启动COSMOSXpress
单击【工具】/【COSMOSXpress】，打开设计分析向导，如图6-51所示。
步骤56 设置【选项】
如图6-52所示，设置单位为英制（IPS）并勾选【在应力图解中为最大和最小值显示注解】复选项。
单击【下一步】。
步骤57 指定材质
在SolidWorks中已选择的默认材料是【红铜及其合金】列表中的【铝青铜】，如图6-53所示。
在列表中选择其他的材料会覆盖当前材料。
这个列表和【编辑材料】命令弹出的列表相同。
单击下一步
步骤58 查看提示性信息
单击【帮助】按钮，即可得到在线帮助，如图6-54所示。
单击【下一步】。
步骤59 选择约束面
如图6-55所示，选中形成D型孔的一个圆柱面和一个平面。
勾选【显示符号】选项，查看约束的可视化效果，如图6-56所示。
单击【下一步】。
步骤60 添加约束
用户可以通过对话框上的按钮来【添加】、【编辑】或【删除】约束组，如图6-57所示。
单击【下一步】。
步骤61 查看提示性信息
如图6-58所示，本例使用【力】作为载荷类型。
单击【下一步】。
步骤62确定载荷类型
如图6-59所示，单击【力】作为载荷的类型。
单击【下一步】。
步骤63 选择受力表面
如图6-60所示选择圆柱面作为受力表面，单击【下一步】。
步骤64 确定力的方向
勾选【与参考基准面正交】选项，并选中右视基准面。
设置力的值为700磅，如图6-61所示。
勾选【显示符号】复选框，确保模型的载荷方向正确。
如果方向不正确，用户可以勾选【反转方向】复选框。
本例方向并不重要。
单击【下一步】。
步骤65 完成载荷设置
将上一步骤的载荷命名为“载荷1”，并显示在列表中。
与约束的设置方向类似，可以编辑或删除载荷。
单击【下一步】。
步骤66 查看分析提示
如图6-62所示，所需信息齐备且分析器准备就绪。
单击【是】（推荐），然后单击【下一步】。
步骤67 开始分析
单击【运行】开始分析零件。
这时将出现一个状态窗口，显示分析过程的过程耗时。
步骤68 查看安全系数
【安全系数】是材料的屈服强度与实际应力的比值。
●安全系数小于1，表示该位置的材料已经开始屈服，设计不安全。
●安全系数等于1，表示该位置的材料刚开始屈服。
●安全系数大于1，表示该位置的材料尚未屈服。
图6-63中列出的安全系数（FOS）小于1，表明零件的这个区域应力过大，设计不安全。
单击【显示样例】，显示模型的安全系数上色图。
该图表明模型每个位置的安全系数，红色的区域表示安全系数小于1.单击【下一步】
步骤69 优化选项
单击【确定】和【下一步】开始优化过程。
选择【安全系数】（FOS）选项并采用默认值1，如图6-64所示。
单击【下一步】。
步骤70 选择要更改的尺寸值
选择尺寸14mm（椭圆的长轴）作为要更改的尺寸。
如图6-65所示设置【下界】和【上界】的值，单击【下一步】。
步骤71 查看结果
经过若干次的运算校核，完成优化。
最终的更改结果在稍微增加了一些重量的条件下达到了安全系数的预期要求，如图6-66所示。
单击“最终设计”后面的【设定】按钮，然后单击【下一步】。
步骤72 保存并关闭
单击【关闭】。
系统询问是否保存COSMOSXpress数据时，单击【确定】。
步骤73 更改尺寸值
优化生成的值并不是一个圆整后的值。
将尺寸值增加到20mm并重建模型，如图6-67所示。
步骤74 重新分析
再次启动COSMOSXpress并注意向导的变化。
【分析】和【结果】选项卡上显示有错误标记，如图6-68所示。
在重新分析该零件以前，约束和载荷也会有所变化。
单击【分析】选项卡，然后单击【下一步】，开始【运行】分析。
步骤75 查看结果类型
绕过安全系数和优化对话框。
通过图6-69所示的方式也可以查看应力、位移和变形结果。
下面列出了不同方式显示的结果，【应力分布】和【变形形状】可以显示为动画，保存为 *.avi文件，并可以演示这些动画。
★应力分布（见图6-70）
★位移分布（见图6-71）
★变形形状（见图6-72）
★HTML报告（见图6-73）
★分析结果的eDrawings（见图6-74）
旋转特征与COSMOSXpress【练习题】
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