Inventor

Inventor（通用9篇）

Inventor 篇1

0 引言

对于工业化批量生产制造的企业而言, 工业设计就是一种技术美。艺术美感如果脱离了技术水平, 对于企业来说就是零价值。我们培养的学生是为了服务中国企业还是国外企业?因为每个国家都有着不一样的国情。如果是为了服务于中国企业, 那么我们就需要根据中国的国情与企业的现实状况进行学生的培养, 这样的培养理念是合理的也是最能符合宏观经济发展的。下面我将介绍一下工业设计中的一款软件Inventor的使用心得与技巧。

1 Aftereffects软件使用的技巧

1.1 纸张草图与电脑草图的结合。

1.1.1 花上一两个小时随意画一画, 得到多种备选方案。

这也是设计中非常重要的一步。在用电脑制作之前, 在纸上画一画能够节省很多时间。虽然在电脑上也可以画草图, 但在纸上描绘头脑中的想法要快的多。快速生成概念通过画草图可以快速的集成概念之后, 在电脑上绘制草图。其中, 在“尺寸标注”方式下可单击尺寸, 在“选择”方式下可双击尺寸, 对单个尺寸进行编辑。也可选择“参数"工具条, 对所有尺寸进行编辑。如果在编辑零件时打开此对话框, “模型参数”内会显示模型已有参数的参数名、单位、值或参数关系式等, 如果在部件环境下时, 此对话框中会显示部件中的约束关系参数。通过向某参数的“公式”栏中添加像“ (a/2) +1” (a为另一参数的名称) 这样的参数关系就可以实现参数间的关联。“/p”可以在“用户参数”中作为公用参数的变量, 方法是:先选中“用户参数”标签, 再单击对话框下面的“添加"按钮, 就会增加一个用户自定义的参数。当然, 也可以事先在Excel表中定义一系列的参数, 方法是从Excel表的第一行、第一列开始, 第一列为参数名;第二列为数值或公式;第三列为单位:第四列为备注。然后在“参数”对话框中单击“链接”按钮来查找并连接此Excel表, “参数”对话框中会出现Excel表的路径, 路径下列出了所有的Excel表内的参数。这样就可以指画出一个常用的零件, 从而通过改动参数达到快速的出图。

1.1.2 可以和其他软件相结合。

当把AutoCAD的Dwg图形转换为Inventor草图后, 尺寸线显示不出来。可在原来的Dwg文件中使用“炸开”命令, 选择每个尺寸标注后回车, 存盘后再向Inventor中转换就能解决问题。也可以下载“invprep.zip”补丁文件, 在AutoCAD中加载并执行invprep.lsp, 再用Inventor打开, 所有尺寸线即可显示出来。在AutoCAD的Dwg图形转换为Inventor草图后, 进行草图特征操作时, “设计医生”可能会对草图提出一些问题, 使得操作无法进行。这是因为图形转换时, 没有将“打开DWG文档选项”对话框最下端的“约束端点”选择框选中, 从而使形成的草图不闭合。因为大的工程图中的投影线复杂, “约束端点”选择框选中后会使形成的草图难以修改, 因此“约束端点”选择框后有提示:“对大的工程图不建议使用”。

1.2 制作零件

零件造型时如使用缺省坐标系, 以原点作为中心点, 则在建其他特征时可以更方便地使用参考坐标平面。“工作平面”具有智能推理功能, 比如选一平面, 拖动, 推理成与该平面平行一给定距离的平面;选一平面及其外一平行直线, 推理成过直线与平面成一给定角度的平面;选一条直线和一个圆柱面, 系统就自动推理成一个过所选直线并与圆柱面相切的工作平面;选一个点和一条直线 (或工作轴) , 系统就自动推理成一个过所选点与所选直线 (或工作轴) 垂直的工作平面;用户选择了一个面和一个点, 系统自动推理成一个过所选点与所选平面平行的工作平面等。作构造线、点推理工作平面, 完成后设为不可见, 但不能删除。三维扫掠时草图轮廓与路径 (工作轴除外) 必须在同一草图平面内。扫掠需要两个以上可见的未被使用过的草图。在浏览器中, 选择特征点击右键, 选“复制”菜单, 在图形窗口中点击右键, 选“粘贴”或直接把特征拖入到图形窗口时, 需给定一个草图平面进行定位。

1.3 制作装配图

零件必须在部件中, 才能设为自适应, 过程为选零件〉点击右键〉选“自适应”菜单。展开该零件, 选择自适应的特征或草图, 点击右键, 选“自适应”菜单。最终要自适应的对象必须有适当的约束, 又不能全约束, 才能保证按设计自适应。并且一个零件, 只有一个引用可以设为自适应。如果零件一个引用已设为自适应, 其他引用的“自适应”菜单不可选。装配重组特征使用户可以用最佳的方式表达自己的设计要求。用户可随心所欲地在各子装配之间拖动所需要的零件, 以更加快速地进行装配的重新设计。把零部件移入子部件叫降级, 把零部件移出子部件叫升级。在浏览器中选择零部件, 按TAB键降级, 按Shift+TAB键升级, 或点击右键, 选“降级”或“升级”。在Inventor中用户可以激活自动约束。通过自动约束, 用户只需要把组件拖到一起就可以快速地配合, 不用输入约束命令。另外, 新增了“零件装配外部参照”, 它用存储在零件中的预定义知识来判断如何与部件中的其他零件进行连接。当用户插入该零件, 系统智能地捕捉插入位置。也可以保留这些智能约束而用其他零件替换该零件。

1.4 制作工程图

在不同的图纸上创建视图、新视图时, 首先选择父视图, 然后点击右键选“新建图纸”按钮。新图纸被激活, 并可以预览视图的放置位置。在放置剖视图的同时按住ctrl键, 以便使它不与父视图对齐。放置剖视图可作阶梯剖、旋转剖、斜剖和局部剖。“工具对齐视图”有“断开”选项, 创建子视图时有与父视图“断开”的选项, 可将子视图与父视图断开。工作平面可以用于创建通过内部的临时剖切视图。进行钣建工程图时, 可通过点选“附加视图”把展开图关联进来。在浏览器中, 通过拖动可重新排列图纸的顺序, 可拖动视图到另一个图纸上, 但必须在光标移动到图纸的名称或图标上时放开鼠标, 才能使视图的拖动有效。在视图或图纸上, 点击右键选“复制”可把它粘贴到另一个工程图中。

1.5 与其他软件比较

Inventor生成的DWG格式工程图, 用相同版本的AutoCAD是可以直接打开的。另外, 现在的Inventor也可以直接复制AutoCAD的图形和尺寸到Inventor的草图里进行建模。而且, 最新的Inventor2011还可以对复制的AutoCAD图形添加约束。Autodesk基于Inventor提供的数字样机解决方案, 相比Solidworks也要更全一些。

2 结束语

通过不断使用Inventor软件, 我们会发现更懂的使用技巧帮助我们提高和完善设计产品的效果。但在提高软件使用和设计产品的效率的同时, 还要推动与之相关的服务系统的发展:考察产品对于用户的必要功能, 延长产品的寿命;对于产品整个系统的可持续性的发展的设计, 比只对产品本身的设计更为重要。S

摘要：在我们感受工业设计的艺术美的同时, 我们把工业设计提高到更深层次, 为企业创造更多价值的的技术美。Autodesk公司出品的Inventor三维设计软件界面友好、简单和真实的优点, 附带大量的常用标准零件资源库, 不仅使得用户能够迅速的创建完整的模具。而且较真实的反映出作品设计效果。

关键词：Inventor软件,使用技巧

参考文献

[1]胡仁喜.Autodesk Inventor Professional2010中文版从入门到精通.机械工业出版社, 2010, 01.

[2]过小容.Autodesk Inventor Professional R9/R10培训教程.化学工业出版社, 2006, 01.

[3]欧特克.Autodesk Inventor`2011高级培训教程.电子工业出版社, 2011, 01.

Inventor 篇2

通过根底培训，我们已经初步掌握了运用Autodesk

Inventor进行设计的流程和方法。在本教程中，通过假设干个练习，使我们深入地学习Inventor的造型、装配等有关内容。

课程安排如下：

序号

培训内容

培训用时

草图绘制能力

20分钟

打孔

15分钟

拔模斜度

15分钟

零件分割

20分钟

抽壳

20分钟

圆角与倒角

25分钟

扫掠

20分钟

螺旋扫掠

20分钟

放样

30分钟

螺纹表达

15分钟

加强筋和腹板

30分钟

构造曲面

20分钟

设计元素

25分钟

鈑金设计

30分钟

表驱动零件

30分钟

部件约束〔运动〕

20分钟

自适应部件装配

20分钟

衍生部件

20分钟

合计：6小时35分钟

1.草图绘制能力

1.绘制如下草图：

2.退出草图编辑状态，在“特征〞工具栏中单击“拉伸〞工具。选择对称拉伸方式，距离5mm，截面如下：

3.拉伸成功之后，在浏览器中生成“拉伸1〞特征。该特征包含先前绘制的草图，右键单击该草图图标，选择“共享草图〞，然后再次使用拉伸工具。选择对称拉伸方式，距离20mm，选择截面如下：

得到如下实体：

2.打孔

1.翻开零件文件“打孔.ipt〞。

2.右键单击上平面，选择“新建草图〞：

注意Inventor会自动将实体边界投影到当前草图中来。然后用草图工具中的“点，孔中心点〞命令绘制一个打孔中心点，结束草图，得到如下草图：

3.在特征工具栏单击“打孔〞工具。选择中间的草图点作为打孔中心，在“打孔〞对话框中各选项卡做如下设置，其余保持缺省值：

选项卡

选项

值

类型

终止方式

贯穿

直孔

螺纹

形状

螺纹孔

螺纹类型

ANSI公制M截面

大小

公称尺寸

在对话框所示孔形中将距离设为3；

4.再次选择上平面新建草图，这次直接利用系统自动投影生成的四个圆弧中心作为打孔中心。

5.在不同的对角处以不同的孔参数打孔：

选项卡

选项

值

类型

终止方式

贯穿

倒角孔

选项

倒角角度

6.对话框所示孔形中，孔径为3mm，倒角处孔径为4。

选项卡

选项

值

类型

终止方式

贯穿

沉头孔

螺纹

形状

螺纹孔、全螺纹

螺纹类型

ANSI公制M截面

大小

公称尺寸

对话框所示孔形中，沉头孔径6mm，沉头深度1mm。

最终得到如下列图所示结果：

3.拔模斜度

1.翻开文件“拔模.ipt〞。

2.单击“拔模斜度〞命令图标，如图指定“拔模方向〞和“拔模面〞，并指定“拔模角度〞为5

deg。

3.确定后得到如下列图所示结果：

4.零件分割

1.翻开零件文件“分割.ipt〞。

2.在零件侧面新建草图，创立如下列图形状的曲线草图作为分割零件的工具，然后退出草图编辑，将文件保存副本为“

.ipt〞，并翻开该副本；

3.单击“零件分割〞命令图标，在对话框中，选“零件分割〞，然后指定分割工具为刚刚绘制的曲线，指定要“去除〞的一边。

分割之后，将文件保存副本为“上壳.ipt〞文件。之后编辑刚刚的分割特征，选择“去除〞另外一侧，然后保存副本为“下壳〞。这样，得到两个能够精确配合的零件：

5.抽壳

1.翻开零件文件“抽壳.ipt〞：

2.单击抽壳命令图标，第一次抽壳1mm，零件上外表为开口面，如图：

得到如下的抽壳结果：

3.编辑该抽壳特征，将下底面设为“特殊厚度〞15mm后确定，如图：

得到如下的抽壳结果：

4.第二次抽壳，上外表仍为开口面，抽壳厚度为1mm。作出隔板如图：

5.编辑第二次抽壳，选反面为开口面。槽改在反面，如图：

6.在上部反面新建草图，捕捉圆心画圆，如图：

7.将此圆做切削贯穿拉伸，在抽壳之后的零件上打一个贯穿孔，如图：

8.在浏览器中将表示孔的“拉伸〞与“抽壳1〞进行特征换序，观察其结果的不同，如图：

6.圆角与倒角

1.创立一个20mmx30mmx10mm的长方体，作为练习圆角和倒角的零件。

2.在特征工具栏中单击“圆角〞工具，首先在“定半径〞选项卡中练习不同的“选择模式〞：边、回路、特征等。

3.选择边界，修改圆角半径，预览将要生成的圆角大小，然后创立圆角看看不同的效果。

4.删除上一步所做圆角，单击“圆角〞工具，选择“变半径〞选项卡，选择一条边，系统自动将两端点设为起点和终点，单击“开始〞点，指定起始点半径；单击“结束〞点，指定终止点半径；在边界上移动鼠标，将出现一个跟随鼠标的圆角预览符号，随意在某位置点击，然后在“位置〞栏中输入从起点到该点的长度与边长的比值系数，并指定该点处的半径值。

得到如下的圆角效果：

5.在特征工具栏中单击“倒角〞工具，根据对话框提示选择边，定义倒角距离为2mm，确定后观察倒角效果，如图：

另外，应该注意倒角中的其他选项，请自己练习不同的倒角选项。

7.扫掠

1.翻开零件文件“扫掠－1.ipt〞如图1，扫掠图中杯把，体会扫掠含义：

2.“扫掠〞杯把：单击“扫掠〞工具，选取矩形为“截面轮廓〞，多段曲线为“路径〞，扫掠斜角为0°，“添加〞方式：

3.将圆柱体抽壳，完善零件造型如图

4.翻开“扫掠－3Dpath.ipt〞，看见有如下草图。

5.过一起点并垂直于起始段直线，创立一工作平面，并在该工作平面上创立一圆形草图，如下：

6.单击特征工具栏中的扫掠工具，分别选中该草图轮廓和扫掠路径，完成如下的管道零件：

8.螺旋扫掠

1.绘制如下列图之简单草图。

2.结束编辑草图，在特征工具栏中单击“螺旋扫掠〞工具，选择相应的截面轮廓和轴线。在“螺旋尺寸〞选项卡中输入螺旋参数：螺距6mm、圈数4。在“螺旋端部〞选项卡中输入：

然后得到下列图的弹簧：

3.将上例的草图由圆形截面轮廓改为矩形截面轮廓，如下：

4.将特征定义改为：

得到如下列图之“发条〞弹簧：

9.放样

1.翻开零件文件“放样.ipt〞,把两平板的对称面(距板的一侧面75mm)设为工作平面,并在此平面上做如下列图的草图后:

〔其中尺寸“28〞是到平板平面距离〕得到如下列图的三个跑道形草图截面用来放样:

2.单击放样命令图标,按对话框提示选择三个草图截面后确定〔如下列图〕，得到如下列图的把手模型：

3.注意修改权值，看看有什么变化。

10.螺纹表达

1.翻开“螺纹.ipt〞：

2.在特征工具栏中单击“螺纹〞工具：

选择在零件的光杆圆柱面上创立螺纹：长度20mm，系统自动找到适合的螺纹参数：

生成如下的零件：

11.加强筋和腹板

1.翻开“加强筋.ipt〞文件：

2.创立一个中间工作平面，并在该平面上创立新草图，如下〔注意使用切片观察方式〕：

3.完成草图，在特征工具栏单击“加强筋〞工具：

4.之后，用特征环形阵列手段制作出对称的加强筋，如下：

12.构造曲面

1.翻开“构造曲面.ipt〞文件：

2.在特征工具栏中单击“放样〞工具，选择该三条曲线，创立一张曲面：

生成如下曲面：

3.在浏览器中将系统的XZ面显示出来，在其上建立如下草图，注意在观察方向上不要超过曲面范围：

4.将草图拉伸形成实体，并选择拉伸终止到曲面上，形成如下实体：

13.设计元素

1.翻开“创立设计元素.ipt〞文件，在特征工具栏中单击“创立设计元素〞工具：

2.选择仅有的一个特征，创立设计元素，在对话框中，双击需要的参数，将其发送到右边的“尺寸参数〞编辑框内，作为插入该元素时可以编辑的参数。最后保存设计元素。

3.翻开“创立设计元素.ipt〞文件，在特征工具栏中单击“插入设计元素〞工具：

4.选择先前创立的设计元素，将其放置到本零件中的工作平面上。通过设计元素的移动和旋转工具，将元素拖动到适当的位置，然后自定义元素参数：

生成如下实体：

然后通过特征阵列，制作出其余对称局部：

14.鈑金设计

我们通过以下步骤，设计一个鈑金零件，该零件的造型过程涉及Inventor的大局部鈑金功能。

1.启动一个鈑金模板，设计第一个草图：

2.完成草图，单击“平板〞：，选择缺省配置，创立第一特征。

3.单击“凸缘〞：，如图选择一条边创立凸缘，距离5mm，90度角。

4.再次单击“凸缘〞工具，如下列图创立另一条边的凸缘，选择终止方式类型为：宽度。注意选择偏移量的起始点。

创立如下鈑金：

5.单击“卷边〞：，以不同的样式：双层和滚边形各卷一次：

卷边对话框：

6.在第一鈑金面的上外表创立如下草图：

7.单击“翻折〞：，按如下参数翻折：

得到下面的鈑金：

8.在翻折侧添加两次凸缘，距离分别为10mm和5mm，得到如下鈑金：

9.单击“拐角接缝〞：选择两条凸缘边。

生成如下鈑金：

10.最后，单击“展开模式〞：，得到展开的鈑金图：

15.表驱动零件

1.翻开文件“表驱动零件.ipt〞，文件中有一个草图，如下：

2.单击特征工具栏中的“旋转〞图标，如下列图选择截面轮廓和回转中心。注意回转中心应该是圆心处的中心线。

单击“确定〞，得到如下零件。

这是一个普通零件。我们通过以下步骤学习将它变成一个表驱动零件，并在部件环境中以特定的参数值进行调用。

3.单击标准工具栏中的图标，显示如下“创立表驱动零件〞对话框：

4.本对话框是我们用来创立表驱动零件的。现在观察一下该对话框，发现刚刚创立的旋转特征显示在“参数〞选项卡的左侧列表框中。双击该特征，系统将旋转特征所包含的三个参数传递到右侧列表框：

5.在对话框的下部参数列表框中，列出了创立这些参数是所赋予的值。我们在第一行单击鼠标右键，从弹出菜单中选择“插入行〞命令，向列表中添加两行。然后双击相应的数值，将其改为下列图所示的数值：

6.单击“确定〞，就得到了一个表驱动零件。我们可以在特征浏览器中看到增加了一个表：表。该表包含刚刚定义的参数和数值。另外，本零件的图标也变成了：

7.图中打勾号的参数即为当前图形窗口中显示的模型所使用的参数。我们可以将鼠标移到第二组参数的最后一项，单击右键：

8.选择“计算行〞，系统会按照第二组参数值重新建模，我们可以看到图形窗口中的零件图形有所变化。

9.保存本零件。

10.新建一个部件文件，单击图标命令，装入现有零部件，然后选择刚刚保存的“表驱动零件〞。系统提示如下对话框：

11.单击数值：10mm，系统弹出一个小列表框，列出该参数〔d4〕可选的参数值。

12.这些值是我们先前在“创立表驱动零件〞对话框中定义的。选中一个值，该列表框会自动消失。我们按如下参数调用模型：

d4＝10mm、d3＝16mm、d2＝20mm

13.单击“确定〞即完成调用。

注意：我们无法分别指定各个参数的数值。实际上，这些参数值表达出一组一组的关联性。这种只包含预先定义好的成组参数的表驱动零件称为“标准表驱动零件〞。

为了能够在调用表驱动零件时指定个别参数值，我们进行如下操作：

14.翻开先前保存的“表驱动零件.ipt〞，在浏览器中右键单击表，选择“编辑表〞，进入“创立表驱动零件〞对话框：

15.用鼠标右键单击右侧参数表中d4旁边的钥匙符号：。选择“自定义参数列〞，系统将d4包含的数值列填充以较深的颜色表示。

16.保存文件。

17.在部件环境中再次调用该零件，系统提示的对话框变为：

18.我们可以看到：d4已经和d3、d2分开列出，单击d4的值，可以将其改为任意合理的数值，比方9mm。然后回车，系统将孔径为9mm的零件插入部件环境。

注意：指定数值后，对话框中的参数行均被填充以颜色，不可以立即更改。

这种在被调用的时候，可以由用户自定义个别参数值的表驱动零件称为“自定义表驱动零件〞。

16.部件约束〔运动〕

1.翻开部件文件：凸轮机构.iam，得到如下的部件环境：

2.练习拖动配合：按住Alt键，拖动零件到所需的位置。系统会在拖动的过程中自动捕捉可以相互配合的元素。

3.在凸轮外表与连杆端部圆柱外表之间添加相切约束，注意凸轮外表是NURB曲面。

4.参照凸轮机构js.iam，将各零件装配成如下列图形：

注意：应该在主动轮和凸轮之间添加转动类型的运动约束。

5.单击“添加装配约束〞按钮，按下列图对话框进行。

注意：中选中主动轮外表和凸轮绿色圆柱外表时，系统会自动计算二者之间的传动比。

6.约束完成后，驱动主动轮使之转动，观察连杆零件的运动。

17.自适应部件装配

1.翻开部件文件：zsy.iam：

2.我们可以很容易地将该部件直接约束为下列图：

3.但是如果需要事先确定两个机架部件之间的角度，然后进行装配的话，系统会提示不能添加约束。

观察部件浏览器：

发现本部件是由四个子部件组成的。在添加装配约束的时候，系统将子部件作为一个整体来移动。如果设定了两个机架〔zsy_frame.iam〕之间的角度的话，连接子部件zsy_boom.iam的当前长度不一定刚好满足装配的需要。实际上，我们通常希望在装配zsy_boom.iam子部件的时候，其内部零部件的装配位置发生适当的调整，以便改变两端铰点的距离，满足上级部件的装配需要。

4.将两个机架〔zsy_frame.iam〕之间的角度约束为某个值，如70度。

5.在浏览器中，右键单击子部件zsy_boom.iam，从弹出菜单中选择“自适应〞，使之显示为下列图所示的状态：

6.现在，添加轴线配合约束，使zsy_boom.iam连接两边的机架。zsy_boom.iam的装配长度发生变化，如下列图：

18.衍生部件

在零件造型过程中，我们学习了特征布尔运算。实际工作中，有时需要将不同的零件组合在一起，形成新的零件。比方铸造用的模型或者诸如某些机箱所用的箱体等一些组焊件。我们把这种将零件组合起来，生成新的零件的方法称为零件布尔运算。

1.新建一个零件文件，先直接结束当前草图，进入特征命令状态。

2.单击“衍生零部件〞图标：，系统弹出“翻开〞对话框。

3.选择部件文件：衍生部件.iam，并将其翻开。

这时，该部件被引用到零件环境中。显示如下对话框：

4.单击对话框中的图标，可以使之循环显示为、、三种符号。

表示对该零件进行“并〞运算。

表示对该零件进行“差〞运算。

表示将该零件排除在外，既不进行“并〞运算，也不进行“差〞运算。

5.按下列图进行：

在图形窗口，我们看到引用的部件变为：

6.单击“确定〞，系统经过计算，得到如下实体：

7.将此状态的实体保存为“下模.ipt〞。然后在浏览器中找到该衍生特征，单击右键，予以编辑。按下列图进行：

8.单击“确定〞，系统经过计算，得到如下实体：

Inventor 篇3

它是什么？

App Inventor是一个傻瓜化的App生成软件，既不需要高深的计算机科学开发背景，也不需要花费大量的时间编程，只要你对App充满热情，就能轻松创建Android应用程序。你需要的只是一个Google账号、一台Mac或者PC，还有这款免费的App Inventor for Android软件。

运行原理？

用它做开发完全不需要你拥有广博知识和编程技能。事实上，它几乎没有任何科技背景需求。只要你在电脑上打开浏览器，键入App Inventor网址就会出现右图界面，所有功能项都建构在表格方块中了。你需要做的只是像拼图一样把相应方块拖拉进你的Android应用程序里。网站上还有更完整的教程，可以指导你进一步学习。

我能创建什么样的App？

Google建议大家从简单的App开始做起，比如扩大音效的App，然后循序渐进。理论上说空间广阔，你尽可以大施身手、各显其能。在开发过程中，你可以随意将GPS、文本-语音转换、加速计等先进的手机功能加入到你的App中，因而机会无限，能创建的App五花八门、无穷无尽。

一旦自创出了App，我还需要专门找一台 Google Nexus One手机来做测试吗？

技术上来说，你完全无须用Android平台手机测试App，尽管它们测试效果确实出色。AppInventor for Android软件自带测试模拟器，但这肯定比不上你把设计好的App传到自己的手机上亲自测试。此外，模拟器也不支持对基于动作感应的功能进行测试，原因显而易见。

我能依靠这款软件赚到钱吗？

现在还不行。不过你可以通过该网站与其他App开发者分享你的源代码，让他们试用你的成果。目前Google也正在研究Android Market的一体化解决方案。一旦成功并运行起来，你也有可能开发出类似《愤怒的小鸟》的优秀App，那百万富翁的梦想就一夜成真了。前景诱人啊。

Stuff点评

操作简单，功能可不简单。极客们又有值得埋头苦干的事情了！

给你点颜色瞧瞧

Nook Color

海外参考价 约合2500元 | barnesandnoble.com

当一款电子书阅读器甚至连拼写colour（英国用法）都出错，硬是拼写成color（美国用法）的时候，我们通常只能睁一只眼，闭一只眼，不去管它。究其原因，部分是因为这台电子书阅读器是美国产的，更重要的是它比对手们采用的单色E ink屏幕可华丽很多！Nook Color电子书拥有7英寸IPS彩色屏幕，让你在阅读时既不费眼睛，又获得美好的视觉享受。给它充电一次可使用8小时，还能接入Wi-Fi无线网络。真希望B&N能早日把它带到世界各地。

打印机上有平板

HP Photosmart eStation

海外参考价 约合3800元 | hp.com

打印机常常给人带来如同观看James Blunt在米色墙上涂鸦一样的兴奋感，可惠普的新产品Photosmart eStation还有一个秘密武器，让见多识广的极客们目瞪口呆。打印机的顶部安放着一个可分离的、7英寸的平板装置，采用Android 2.0操作系统，极客们可以通过它浏览网页、使用来自Facebook或者路透社一类网站的应用程序，还可以通过Wi-Fi从任何地方把任务传送到打印机上。要是它提供米色的机型就好了……

百岁生日快乐

天龙Ceol

海外参考价 约合6000元 | denon.com

Inventor 篇4

关键词：齿轮油泵,Inventor,关联设计

1 引言

Inventor是一种基于Windows的机械设计系统，它具有基于特征的参数化实体造型新技术。在机械设计的过程中，零件的许多尺寸往往都和其配合的其他零部件有着密不可分的关系。

在齿轮油泵设计中这种密不可分的关系体现得尤为明显，为此本文采用三维设计软件Autodesk Inventor对齿轮油泵进行参数化特征造型和零件间关联设计的尝试，以弥补传统设计之不足。

2 参数化关联设计在齿轮油泵中的应用

参数化建模是指用几何约束来表达零件模型的几何形状，定义一组参数以控制设计结果，通过调整参数来修改设计模型[1]。

2.1 主动轴的创建

在Inventor草图环境下，打开FX参数表，在表中添加轴径1、轴径2、轴径3、轴径4、销孔径等用户参数。设置这些参数是用以驱动模型参数d1、d2等的尺寸和传递模型参数“等式”中的函数表达式的功能需求,以便系统自动完成参数值的计算(如表1)[2]。这样便可以通过改变草图中的一个或几个尺寸参数的值来实现对零件甚至装配体的驱动。

2.2 齿轮的创建

在设计齿轮时具有大量的设计参数(如图1),在这里我们只考虑模数m、齿数z、压力角α、h*、c*等原始参数,并且假设齿轮均为标准渐开线齿轮,在FX表中列出以上参数(见表2),并且赋予初始值,建立简化齿轮草图,使草图中的齿根圆直径,分度圆直径,齿顶圆直径均与以上列出的原始参数相关联。草图完成后使用拉伸特征,与阵列特征生成齿轮三维模型。在不要求十分精确的环境下,可把这个零件作为创建其他齿轮零件的一个模板,如果要创建不同模数、齿数和齿厚的齿轮时,可通过在参数表中修改对应的参数,然后对零件进行更新,就可得到想要的齿轮零件了[3]。

齿轮建模完成后，需要在齿轮上打出轴孔与销孔。由于轴孔与销孔需要主动轴上的轴径与销孔径相配合，通过链接参数的方法将已在主动轴零件模型内建立好的轴径、销孔径参数链接至齿轮模型中，便可在齿轮零件模型中使用主动轴零件模型的参数，参数能保持关联性。

2.3 泵盖底部轴孔的创建

泵盖底部的轴孔是与主动轴的一段轴径相配合的，故此也可使用链接参数的方法将位于主动轴零件模型中的轴径参数链接至泵盖模型零件中，方法与齿轮创建中链接参数的方法相同，不予赘述。

3 自适应方法在齿轮油泵创建中的作用

传统的CAD系统提供了一种称为交互式参数化的机制，交互式参数化对于简单的情况工作良好，但对于复杂零件和无法预料的变化则很难奏效[4]，且参数过多，容易造成混乱。为此，Inventor提供的自适应功能可以在无需建立尺寸的条件下在装配体环境中通过约束来实现零件与零件间的关联构型。

自适应功能是利用自适应零部件中存在的欠约束几何图元，在该零件部件的装配条件改变时，自动调整零部件的对应特征以满足新的装配条件。

自适应特征：在欠约束的几何图元和其他零部件的完全约束特征之间添加装配约束时，自适应特征会改变大小和形状。可以在零件文档中将某一特征指定为自适应。

自适应零件：如果某个零件被指定为自适应的零件，那么欠约束的零件几何图元能够自动调整自身大小，装配约束根据其他零件来定位自适应零件，并根据完全约束的零件和其他零件特征调整零件的拓扑结构[5]。

3.1 创建齿轮上的轴孔

在上文我们介绍了使用参数来创建轴孔的方法，这里另提供一种方法：在齿轮模型创建完成后，在齿轮端面建立草图并画出轴孔草图，但是不对轴孔草图标注尺寸(如图2)，随后拉伸出轴孔。将此拉伸特征属性调整为自适应，所依附的草图也随即变为自适应草图。

在装配环境下，放置已建立好的带轴孔齿轮与主动轴。利用配合约束，使主动轴相应的轴段圆柱面与齿轮轴孔内部圆柱面相配合。此时，没有尺寸约束的轴孔直径便自动与主动轴相应的轴端相配合。改变主动轴相应轴段的直径，轴孔直径也随之改变。

3.2 创建泵体上的齿轮槽

在泵体上通过切削的方式拉伸齿轮槽时,给予一个任意的拉伸长度。拉伸完成后,将此拉伸特征的属性改为自适应,同时,所依附的草图也随即变为自适应草图。在装配体环境下,装入泵体与齿轮零件,由于两个零件是分别在其零件环境中创建的,所以齿轮的宽度和齿轮槽的深度不一定相等[6](如图3)。将齿轮的上下端面分别于齿轮槽的上下端面放置配合约束。此时齿轮槽的深度便和齿轮的宽度相配合(如图4)。改变齿轮的宽度,齿轮槽的深度也随之改变。

4 衍生的方法在齿轮油泵建模中的应用

Inventor中所提供的衍生功能，不仅可以实现在现有零件基础上创建新的衍生零件，并保持衍生零件与基础零件的相互关联，而且可以在总装配中实现子装配的衍生。这样，不仅简化了跨零件关联的条件，提高了装配约束的可靠性，而且将子装配处理成更为简单的零件，并能在最后的总装配中得到及时准确的反馈更新[6]。

4.1 从动轴的创建

从动轴的结构与主动轴的结构相类似，在创建从动轴模型中，利用衍生的方式将主动轴的实体衍生进来(如图5)，通过切割的方式保留结构一致的部分。主动轴相应尺寸改变的同时，也会使衍生方式建立的从动轴相应的尺寸发生变化。

4.2 泵体的创建

在齿轮油泵中泵盖与泵体的接触面是相互配合的，在创建泵体零件模型时，通过衍生的方法将泵盖的曲面体引入泵盖零件中。在泵体曲面体的端面创建草图，将泵体端面轮廓与销孔，螺纹孔投影至该草图上(如图6)。利用该草图建立泵体的模型。此时，泵体的端面与泵盖的端面是相配合的，改变泵盖的端面尺寸，泵体面尺寸也相应改变，两者具有一定的关联关系。

5 结论

关联设计提高了零件间的关联性，可以极大改善图形的修改手段，提高设计柔性。

同时，关联技术可提高设计质量，缩短设计周期，降低设计成本，加快产品更新换代的速度以适应多变的市场需求。

参考文献

[1]李建平,刘俊峰,冯晓静,等.轴类零件三维实体建模的应用研究[J].煤矿机械,2008(8):102-103.

[2]王小玲.基于Inventor的参数化驱动的方圆管接头展开研究[J].机械工程师,2010(6):50-51.

[3]胡仁喜,康士廷,刘昌丽,等.Autodesk Inventor Professional2010中文版从入门到精通[M].北京:机械工业出版社,2009.

[4]胡进,陈晓勇.Inventor中创建自适应零件浅析[J].机械工程师,2006(9):132-133.

[5]胡仁喜,康士廷,刘昌丽,等.Autodesk Inventor Professional2010中文版从入门到精通[M].北京:机械工业出版社,2009.143-144.

Inventor 篇5

盘形凸轮由于其形状简单,应用极为广泛。传统凸轮轮廓曲线的设计方法费时耗力,其设计效率往往不尽如人意。在制造业信息化迅猛发展的背景下,产品设计领域从早期运用计算机绘图到三维设计再到今天的结合数字样机实现设计信息化。本文以直动滚子推杆盘形凸轮机构为例,介绍了在Inventor 2009运动仿真平台下,盘形凸轮轮廓的参数化设计方法。

1盘形凸轮的参数化设计

常用图解法、解析法设计凸轮轮廓曲线。图解法由于绘制简单、方便,因此在设计早期应用较为广泛,采用反转图解法绘制凸轮轮廓曲线时,由于是手工绘制凸轮,其精度受到位移曲线、制图工具、人为因素等影响,即使借助于绘图软件,由于是基于普通原理,其实际操作也很困难麻烦。而采用解析法设计凸轮轮廓曲线就是建立凸轮轮廓曲线的数学方程式,计算出凸轮轮廓上各点的准确坐标值,据此对凸轮进行数控加工和检验。

1.1 解析法设计凸轮轮廓曲线

采用解析法设计凸轮轮廓,就是根据工作要求合理地选择从动件的运动规律,按照具体要求及结构所允许的空间,逐步确定凸轮的基圆半径r0,绘制凸轮的轮廓曲线。

本文实例中的盘形凸轮机构运动要求如下:设计一滚子直动推杆盘形凸轮机构,凸轮以等角速度ω逆时针方向转动,凸轮转动一周,推杆实现简谐运动。由于正、余弦函数互为导数,因此位移、速度、加速度均为连续函数。推杆的位移为:

undefined。 (1)

其中:h为推杆的最大位移;θ为控杆运动曲线自变量。

设δ为凸轮转角,θ与δ的关系为:

undefined。 (2)

其中:δ0为半程凸轮转角。

将式(2)代入式(1)并求导,得推杆的位移、速度和加速度为:

undefined

。 (3)

推程位移、速度、加速度如图1所示,回程时把s中“-”改为“+”,即回程时位移为:

undefined。 (4)

因为a为余弦变化,故称为余弦加速度运动,在两端a有突变(变化量为有限值,故有柔性冲击)。

1.2 凸轮基圆半径确定

以偏心机构为例,如图2所示,其P点(瞬心)速度vP为:

undefined。 (5)

凸轮基圆半径r0为:

undefined。 (6)

其中:α为压力角;e为偏心距。图2中,n-n为接触点公法线,P点为接触点公法线与凸轮轴线水平线之交点(瞬心),s0为推杆初始位移。

r0变小时,压力角α增大;α变大时,r0减小。当α取[α](极限压力角)时,r0最小。故有:

undefined。 (7)

式(7)中,当偏心距e和瞬心P点在同侧时取“-”,异侧时取“+”。取“-”号时,tanα小,压力角α比对心机构的α小,对传动有利,用于推程;取“+”时,压力角α比对心机构的α大,故用于回程(力锁合)。

确定r0时,先给定一偏心距e值,取一个运动周期不同凸轮转角δ值,由公式(4)、式(5)得到一系列s及ds/dδ,代入式(7)得到一系列r0值,取最大值,此为一可用值。再给定一定范围内的几个偏心距e值,分别重复以上步骤,可得到几个可用值r0,取最小值为最终r0值。

小的r0不仅可使机构尺寸变小,还可使驱动力矩变小,运转一周的能量消耗也少,相对运动速度降低,磨损下降,但不能使压力角α大于[α]。

实际设计中,根据空间大小、结构尺寸、凸轮轴直径,初步确定r0值,设计完成后校核压力角,满足压力角α<[α]即可。

1.3 凸轮轮廓的数字化设计

运动仿真是设计过程中重要的优化设计手段之一,本文中采用Inventor 2009在装配环境下进行运动仿真,如图3所示。凸轮机构基本参数选择见表1,进入装配环境并装入部件,选择“运动仿真”,添加或插入运动约束。

设定推杆运动,推杆位置点坐标值见图4,推杆运动曲线见图5。单击“运动连接”,选择平移,在两个零件间插入运动类型,Inventor 2009的运动类型如表2所示。

打开“自由度”选项卡,设定自由度。打开输出图示器,定义扇区基准点、范围和函数曲线,如图6所示。

点击完成运动仿真,导出凸轮轮廓轨迹,可以在z=0的平面内绘制凸轮轮廓曲线,计算出凸轮轮廓的n个离散点位置坐标,如图7所示。然后添加滚子直径d值,完成实际凸轮轮廓的设计,如图8所示。

从三维模型中生成工程图,并利用捆绑的AutoCAD Mechanical 软件完成二维机械绘图。

2结论

本实例介绍了基于Inventor 2009运动仿真环境下盘形凸轮轮廓的参数化设计方法,提出的凸轮建模方法简单易行,思路清晰。机械设计人员灵活使用Inventor 2009平台可以提高机械产品的设计效率和质量,为实际设计工作提供了参考,同时也可以为其他零部件的建模提供借鉴。

参考文献

[1]许睦旬.Inventor 2009三维机械设计应用基础[M].北京:高等教育出版社,2009.

[2]黄劲枝,程时甘.机械分析应用基础[M].北京:化学工业出版社,2006.

[3]高常青,曹树坤,王潍,等.基于SolidWorks的盘形凸轮和运动仿真[J].现代制造技术与装备,2008(5):60-62.

Inventor 篇6

关键词：创客,创新思维,创客教育,微课,App Inventor

一、“创客”和“创客教育”

(一)什么是“创客”

“创客”一词源于英文单词“Maker”,是指勇于创新,不以盈利为目的,努力把各种创意转变为现实的人。它最初源于美国麻省理工学院的一个实践课题,课题以创新为理念,包括创新意念、创新设计、个人制造等广泛内容。在全国第十二届人大会议上,李克强总理首次指出,要大力推进“大众创业、万众创新”。“创客”第一次写入政府工作报告。

在我国,当前“创客”包含有着更广泛的意义:“创客”者将创新性思维所构想出来的结果,通过各种各样方法转变为现实。他们有的是电子领域爱好者的创客、有的是木工模具领域的爱好者、有的是纺织艺术领域的爱好者等。“创客”有一个共同的特点,就是各个领域具有“创新思维”的实践者。

(二)创客教育的核心理念“创新思维”

“创新思维”是一切创客活动的思维基础和行动出发点。创新思维是人类复杂的、高级的心理活动过程之一,是人们对现存事物的一种综合性思考和提升。它源于生活,高于生活,人们通过对日常生活、事物的接触,产生一定的思考反馈,它的存在推进着生产科技的进步,提高人们日常生活水平。

在中小学和职业中学开展创客教育,应该将重点放在“创新思维”培养方面。中小学生正处于身体和心理迅速发育时期,他们有各种梦想和奇思妙想,需要培育和鼓励。创客教育需要一个可实施的平台,引导青少年进行创新思维的锻炼,让他们充分发挥主观能动性,让青少年进行实践探索,去实现自己的梦想。

二、创客教育“做中学”理论分析(如下图)

“创客”有一个共同的特点,就是各个领域“创新思维”的实践者,笔者认为:创客教育核心理念是锻炼学生“动手”和“动脑”,其过程是“做中学”。该理论源于杜威的“教育即生活”理论依据。杜威的教育理论是现代教育理论的代表,区别于传统教育“课堂中心”“教材中心”“教师中心”的“旧三中心论”,他提出“儿童中心(学生中心)”、“活动中心”和“经验中心”的“新三中心论”。

教育是人类积累的经验传递的过程,人类丰富的经验和内容,传授给下一代,指导其生活和适应社会发展。广义地讲,人们在社会生活中相互接触、相互影响、逐步扩大和改进经验,养成道德品质和各种生活生产知识技能,就是教育。人们各种经验和生活紧密结合为一体,而经验积累能促使个人成长,教育家杜威总结“教育即生活”、“教育即生长”,教育即为“经验改造”。

常规的计算机教育课程,特别是中学阶段的计算机课程,多数是在计算机上进行各种算法、逻辑讲述和程序调试等,少有跟实际生活结合起来;程序的编写过程比较容易出错,通常学生写错一两个字符后,程序就出错,不能顺利往下走。枯燥的程序课程、容易出错的编程等都挫伤了学生的兴趣。

目前,有不少培养创造性思维的工具陆续出现,如常见的Scratch积件式图形编程;App Inventor安卓应用设计,Arduino电子面包板,AI人工智能,增强与虚拟现实技术等。这些工具都是面向学生进行开发,易于学习,具有可视化的目标导向和免费开源的特点。而App Inventor是由Google和麻省理工学院共同开发,为培养学生的创造能力为目的的安卓系统App应用工具,学生使用App Inventor平台,可以在短时间内编写安卓应用,将构思变为现实。是“动手”+“动脑”的创客教育结合体。

App Inventor是电子设备、Arduino手机应用程序在线开发平台,是一款锻炼学生创新思维的极佳工具。它采用了先进的堆叠法进行应用开发,开发者只需按照他的设计思路,用积木式的编程界面搭建程序。App Inventor避免了编程过程中因个别编码或指令错误而耽误开发者的进程。它内置了蓝牙、GPS、光电、加速度等传感器模块,开发者只需要直接添加参数调用这些模块,就能实现他们所设想的功能。其周边开发领域包括手机应用、Arduino电子面包板、智能机器人、开源电子元件等。

App Inventor创作好的应用程序能直接在各种Arduino电子面包板、安卓手机上运行,调用手机上众多的传感器。如:加速度传感器、GPS传感器、摄像头、麦克风、指南针、光电传感等,传感器跟现实生活结合起来,能真正实现学以致用的目的,是与“教育即生活”的有机结合。

三、App Invnetor创客教育应用场景分析

APP Inventor通过传感器与外部设备进行通信,可以设计出各种不同的创客作品,如:(1)智能校园与智能家居应用(智慧课室监测与控制);(2)生活和工作类助手(智能跑步、开车手机助手);(3)学习工具类(乒乓球比赛记录圣手、App Inventor遥控LEGO EV3小车)等。设计的应用领域包括日常生活,工作和学习。下面就以《“智能机器人”创客制作》微课为分析案例,详细介绍App Inventor在创客实践中的应用。

(一)“智能机器人”问题提出

自从Google的阿尔法机器人跟韩国围棋大战以后,智能机器人的热点又推上了一个新的台阶。人工智能从来没有这么热闹。笔者利用App Inventor、蓝牙无线通信模块和机器人模块等也设计出了自己的智能机器人。

现在市面上供选择的智能机器人模块和类型有很多,比如一直都致力于机器人领域的美国乐高机器人,我国的中鸣机器人,还有国内很多使用Arduino电子面包板组装的各类机器人小车等。他们的外形各异,但都可以通过程序进行指令传输。无论什么类型的机器人,只要赋予它一个懂得思考的“大脑”,机器人都可以获得人工智能。数据通信的类型通常有蓝牙模块、WIFI模块、USB模块等。在本例中,选取蓝牙模块实现数据传输。

(二)问题具体分析

无论是集成或者组装的机器人,其源代码一般都是公开的,并且有一定的参考资料可以阅读了解。EV3通信协议包括系统指令(Sys Cmd)和直接指令(Dir Comd)两种类型。直接指令是指通过通信协议,直接控制EV3外部零件(光电、电机、拾音器、传感器等)。这里利用App Inventor实现对EV3的远程控制,并将制作过程拍摄成微课视频,形成系列微课,供教师和学生在网上进行学习。

(三)解决思路

根据EV3机器人的通信协议和编码规范,将直接指令和系统指令编写为多个App Inventor内子程序(Procedures)。例如对电机控制的输出功率(power-out)控制子程序、输出启动(Start-contol)和传感器数据读取(Read-input)等,学生根据需要调用不同的子程序。

安卓端与EV3机器人之间通信则由App Inventor的蓝牙模块(Bluetooth Client)或者Wifi模块实现,通过调用相应的控制子程序,安卓端可以通过蓝牙直接发送指令(DC)到EV3机器人。同时,安卓端接收到蓝牙的反馈信息也由传感器获取,再传输到CPU大脑进行处理。

(四)实现过程

手机作为机器人的大脑,对EV3机器人的控制一般包括“建立连接”、“指令发送”、“数据读取”三个过程组成。具体就是手机与EV3控制器间建立蓝牙连接,然后向机器人发出采集数据指令,读取EV3机器人传回的传感器数据,手机进行数据处理,最后对机器人发出相应的指令。如果加上GPS指南针传感器、自然语言识别等,通过无线就可以实现对机器人的远程控制。不需要控制机器人本身,机器人就能按照预定的轨迹行进或者交互。这让EV3机器人真正变成了有智能的机器人。

1. 建立通信连接

App Inventor通过蓝牙客户端(Bluetooth Client)与智能机器人的蓝牙端口建立连接,使用蓝牙客户端组件获取设备列表(Addresses And Names),然后使用读取列表组件的选取功能读取在列表中已经连接成功的EV3地址和设备。

2. 发送指令

通过查询相关资料,EV3的直接控制指令(Direct Command)已经将其封装在多个子程序(Procedures)里面。包括输出功率(Power-out)、输出启动(Startcontol)、输出停止(Stop-contol)以及输入读取(Read-input)等子程序。

(五)应用

App Inventor对EV3机器人前进后退的控制,可以设定单个电机驱动还是多个伺服电机一起转动。当需要驱动一个电机转动时,将模块的端口(Port)参数设为对应伺服电机的端口值即可,例如需要A电机单独驱动,设置Port值为1。当需要驱动多电机时,则需要将Port设为电机端口值之和。例如C、D口电机需同时转动,则Port值为4+2=6。

如需要进行语音指令交互和图像处理技术,则需要使用手机的语音传感器和图像传感器与EV3机器人进行交互。读取摄像头采集到的前方障碍物距离的数值,结合距离传感器和GPS传感器,可以预先计划机器人行走路线,然后机器人自动避开障碍物。

同时可以使用国内百度、科大讯飞等语音识别技术,通过在蓝牙或者WIFI进行服务器数据交互,就可以让EV3机器人听懂人们说的话,然后做出语音对答。一个真正的智能机器人就出现了。

同样的案例还有很多,比如自动诊疗机器人,人脸识别、老人陪伴机器人等,都是创客们发挥“创新思维”结合实体动手能力创作出来的实用作品。

四、结束语

教育即生活,生活即教育。让教育回归生活的本质,是值得教育工作者思考的问题。“创新思维”是人们在日常实践中不断反思总结,对现存事物一种提高、升华的思想活动过程。运用创新思维,提高能效性,让它更方便服务于人群。在不断地反思,提高过程中,影响日常生活的事物。它源于生活,并反馈于现实生活,根据生活所需要,做一些实用的小发明和小创作。App Inventor电子应用平台就是一个很好的创作平台,它能将创新思维与动手能力很好地结合。创客作品应贴近生活,以解决生活实际问题为依归。创客教育将会是中小学“创新思维”的锻炼方式,也是职业学校培养实用性人才的一个崭新方向。教师为学生提供丰富的入门材料选择,智能机器人组件,Arduino电子面包板等,鼓励学生进行创意活动。只要在创客教育中坚持“动手”+“动脑”的核心理念,未来学校将会涌现更多、更优秀的人才和创客作品。

参考文献

[1]刘燕.创客文化的特质与教育变革[J].中国青年研究,2016,(1):79-83.

[2]刘德才.论大学生科技创新能力培养[J].中国成人教育,2016(1):81-83.

[3]谢伟平.激发创新思维,培养学生的信息素养[J].教育信息技术,2012,(5):44-45.

[4]章雪梅.基于项目的学习及其教学设计[J].教育信息技术,2009,(2):52-53.

[5]李天琴.回归教育本质绽放教育之花—浅析“三生教育”在语文教育中的渗透[J].课程教育教学研究,2012,(24):30-35.

Inventor 篇7

关键词：Inventor,有限元,三维建模

0 引言

南方生姜收获主要以人工收获及少量机械化收获为主,现有的机械化收获多是借助马铃薯或花生收获机兼收为主,专业的生姜收获机品种少,但现有的挖掘铲对生姜块茎损伤率较高。生姜收获作业中土壤板结严重,机械工作阻力大,工作条件复杂恶劣等诸多因素,要求挖掘铲既要有较高的强度和碎土能力,也要具备减少阻力和避免拥堵的疏排能力。挖掘铲结构直接影响机具的作业性能。因此可根据生姜种植的农艺特点,利用Auto Desk Inventor2015三维实体造型模块建立挖掘铲的三维模型,并利用附带的有限元分析模块对其进行分析,以获得应力分析、安全系数和变形位移指标,设计出合理的挖掘铲。

1 生姜挖掘铲的结构与工作原理

生姜挖掘铲主要由左右两铲刀和疏导栅条组成,如图1所示。挖掘铲通过螺栓固定到拖拉机液压升降臂上,工作时液压升降臂放下,随着拖拉机前进,牵引着挖掘铲切断垄土壤底层,将生姜掘起,同时土块沿着铲的疏导栅条滑行分离并进一步破碎,从而分离生姜和土块。

2 建立生姜挖掘铲模型

Inventor是一款面向机械设计的CAD三维软件,用于创建三维模型和二维制造工程图。与同类型软件相比,Inventor具有操作用户界面简单、三维运算速度快以及着色功能齐全的特点。其有限元分析模块能够通过零件载荷分析,得出变形量、安全系数以及应力分布[1]。创建挖掘铲有限元模型前,先创建三维实体模型,根据铲的使用和性能要求,对挖掘铲进行初步设计。由于挖掘铲最终整体是焊接成型,而Inventor 2015能够进行焊接体的有限元分析,所以在建模过程中将挖掘铲作为一个焊接部件进行建模,使用焊接件模块进行分析。生姜挖掘铲部件如图2所示。

2.1 选择铲刀材料

选择挖掘铲的材料必须在确保性能的前提下减轻质量,同时节省成本。本挖掘铲铲刀选用65Mn弹簧钢,它有弹性好耐磨损等优点;铲刀厚度为5mm的65Mn弹簧钢,其材料属性如表1。

2.2 Inventor中65Mn弹簧钢材料的设定

Inventor应力分析模块中,分析对象的材料只能在软件自带的材料库中进行选择[3]。由于材料库中仅有常用的几种材料,没有65Mn弹簧钢材料,故只能把材料力学性能相近的材料修改为65Mn材料。由Inventor提供的应力分析仅适用于线性材料特性。在这种线性材料中,应力和材料中的应变成正比例,即材料不会永久性地屈服[4]。为确保分析结果的可靠性,本文作如下假设:挖掘铲材料为各向同性的线性材料,与挖掘铲结构尺寸相比,挖掘铲变形量很小。本文选择对Inventor材料库中的普通碳钢物理参数进行修改,调整为65Mn钢物理特性参数,见图3。

2.3 挖掘铲受力分析

2.3.1 施加载荷

生姜收获机配套的拖拉机的功率为5.88 k W,工作行驶速度为1.2 km/h。挖掘铲所受的力主要是土壤中随着前进方向所受矢量力,理想状态下受力为均布载荷,如图4所示。根据设计要求,载荷的单方向最大值为3 200 N。

2.3.2 约束固定

挖掘铲实际是靠螺栓固定在拖拉机液压升降臂上的。本文在挖掘铲模块中设定为固定于侧边,近似地模拟约束条件,如图5所示(注:图示中红色变亮部分为加约束表面)。

2.4 挖掘铲网格划分

Inventor 2015有限元分析设置中一般平均元素大小默认值为0.100,可根据需要对网格平均元素进行划分。根据需要的结果精度,确定合适的网格划分精度。数值越小网格精度越高,分析结果越精确。本文设置为默认值0.100精度网格,如图6所示。

2.5 分析求解

按照Inventor有限元分析模块的要求,完成所有的前期设置后,点击分析求解。系统会根据模型所受应力大小,网格的疏密、约束条件以及设定的材料物理特性,进行自动计算。

2.6 结果分析

Inventor 2015的有限元分析以图表的形式输出,提供了等效应力、第一最大应力、第三最小应力、变形、安全系数等报告,本文选取了典型的等效应力和位移及安全系数的表达图,计算结果见图7-9。

3 结论

利用Inventor 2015的有限元应力分析模块,对生姜挖掘铲模型进行分析后得到的分析结果较合理。从挖掘铲总体应力分布图可以看出,等效应力主要分布在挖掘铲中间的突起部位以及栅条末端,应力分析所得数据最大等效应力729.5 MPa低于材料特性值785 MPa;变形分析最大位移量0.423 mm,且出现在栅条末端,数值很小几乎可忽略;安全系数为15 UL较高。分析结果与现场生姜挖掘试验结果如表2。

现场试验证明,设计的生姜挖掘铲能满足设计要求,该铲具有结构简单,挖掘效果好,能有效解决生姜收获作业中损失率高、土壤板结、工作阻力大和工作条件复杂恶劣的因素。利用Inventor 2015附带的有限元分析模块对相关的部件进行静力学分析能大大提高设计效率,同时获得较好技术指标,计算的结果对设计工作具有指导意义。

参考文献

[1]陈伯雄,董仁扬,张云飞.Auto Desk Inventor Professional 2008机械设计实战教程[M].北京:化学工业出版社,2008.

[2]冶金工业信息标准研究院.弹簧钢GB/T1222-2007[S].北京:中国标准出版社,2008.

[3]李现友,段伟.Inventor有限元分析模块的实例应用[J].包头职业技术学院学报,2009,10(4):20-22.

Inventor 篇8

关键词：Inventor,风管系统,三通管,参数化,建模

在集中抽风除尘管网系统中, 通常需要使用气流汇合部件—三通管。在绘制风管工程的系统平面图和轴测图时, 由于三通管交线的复杂性以及其在风管系统中使用规格的多样性, 从而导致其系统工程图的绘制工作量十分繁重, 效率较低[1]。利用Inventor软件对三通管进行参数化、变量化建模[2], 当系统中采用不同规格的三通管时, 仅需要修改相应的参数与变量, 便可快速地生成三通管的模型以及系统平面图和轴测图。

1 斜插管三通管的结构参数设计

对于集中抽风管网系统中所采用的合流三通管, 当两支管的气流速度不同时, 会发生引射现象, 同时伴随有能量交换, 即流速大的失去能量, 流速小的得到能量, 但总的能量是损失的。若忽略流量损失, 那么干管流量应为两支管流量之和, 即V=V1+V2。为了减小三通管的阻力, 应尽量避免出现引射现象, 设计时最好使两个支管与总管的气流速度相等。即干管截面面积等于两支管截面面积之和, 对于圆形管道而言, 干管与两个支管的直径便存在如下关系:D2=D 21+D 22。实际确定管道直径尺寸时, 还要根据风速和流量情况, 并进行阻力计算, 在保证使用效果的前提下, 使输送气流的能耗最小。

气体在截面由小变大 (渐扩角) 的管道中流动时, 会产生冲击能量损失。这种损失将随着渐扩角的增加而增大, 这是由于当渐扩角扩大时, 气流因惯性作用而来不及随之扩大而形成涡流区所致。为了减小渐扩管的阻力损失, 通常采用较小的渐扩角, 以使气流在管道中平滑过渡。但渐扩角越小, 渐扩管的长度L便越大, 一般取L=2D。因此对图1而言, 取L=L1=2D。除此以外, 三通管的阻力还与气流方向有关, 当干管与支管的夹角α较小 (一般取15°—30°) 时, 则气流畅通, 阻力损失较小。所以, 此处取夹角α为30°。弯头是连接管道的常见构件, 其阻力大小与弯管直径d、曲率半径R以及弯管所分的节数等因素有关。曲率半径R越大, 阻力越小。但当R> (2—2.5) d时, 弯管阻力不再显著降低, 而占用的空间则过大, 使系统管道、部件及设备不易布置。设计中一般取R= (1—2) d, 此处取R=2d。根据实际需要及阻力计算, 确定干管大端直径D=300mm、支管直径d=150mm, 而干管小端直径。

2斜插管三通管的参数化建模流程

2.1支管和干管草图截面以及放样特征的创建

根据斜插支管的左、右端口形状都是圆形、且互不平行的结构特点, 拟采用“放样”工具来创建其特征。在“原始坐标系”的XY坐标面上草绘出D (干管大端直径) =300 mm的圆 (见图2) 。接着, 过X轴创建与XY坐标面成30°夹角的工作面1, 以此面为基础作L1距离的偏移, 从而创建出工作面2。然后在其上草绘出d (支管直径) =150 mm的圆。在浏览器“零件特征”面板下, 点击“放样”选项便可打开[放样]对话框, 选中“曲线”选项卡后, 指定以上两个草绘的圆截面作为放样截面。此时系统将指定所选两截面的中心的连线作为默认的放样轨道, 并同时亮显放样结果。由于实际斜插支管与所显示的结果吻合, 所以, 点击“确定”后便完成了实心斜插支管的创建。按照上述相同的程序, 可对干管进行类似的“放样”建模。然后, 再对干管与斜插支管的组合实心体进行“抽壳”操作, 便可创建出空心的干管与斜插支管。

2.2参数化、变量化建模设计

在零件特征面板中选择“fx参数”按钮, 便可打开[参数]对话框 (见图3) , 单击“添加”按钮, 逐行添加“干管大端直径D、支管直径d”等到“用户参数”表中。设置这些用户参数是用以驱动模型参数L1、L及D1的尺寸和传递模型参数函数表达式的功能需求3。另外, 系统在建模过程中会把所添加的约束尺寸以及创建有关特征 (如拉伸、镜像等) 时所产生的尺寸, 自动添加到“fx参数”表中, 其默认的参数名称为dx, 而x一般按特征创建的先后顺序递增, 例如d0、d1等。为了便于理解与识别, 设计者可以将这些参数名称进行修改, 重新命名为“支管长度L1”等。在参数的“等式”栏中, 要尽量输入由Inventor所能识别的语法和所支持的数学运算符等构成的函数表达式。例如:在L1和L“等式”栏中输入2D;在D1“等式”栏中输入sqrt ( (D) ^ 2 ul - (d) ^ 2 ul) , 以便将这些参数表达为变量的函数, 从而有利于系列化模型的快速生成。还要注意, 由于弯管及法兰需要利用支管和干管的直径参数来衍生零件, 所以此时就应把这些参数 (D、d及D1) 栏中的“输出参数”复选框钩选, 以便于将其添加到模型的自定义特性中。

2.3弯管及法兰特征利用“衍生”工具造型

由于弯管、干管与斜插支管 (简称组合管) 均与法兰连接, 且它们在连接处其管口大小相同, 因此, 弯管以及法兰特别适合借助“衍生”工具来造型。为了将组合管的管口圆、相关定位特征等衍生到弯管及法兰零件中, 须先对组合管的管口圆执行“投影几何图元”操作, 并将有关定位特征设置为“可见”。新建零件文件, 紧接着“返回”退出草图。单击“特征”工具栏上的“衍生零部件”工具, 然后选择组合管。在[衍生零件]对话框中将“草图”、“定位几何图元”及“输出的参数”三项的显示符号设定为被包含在衍生零件中的状态。然后, 草绘出弯管的中心线圆弧作为其扫掠路径 (见图4) , 执行“扫掠”操作后, 再“抽壳”, 便可创建出弯管。

对结构相对简单的法兰而言, “衍生”操作后, 执行“拉伸”命令便可完成其造型。

2.4组装生成斜插管三通管模型

新建部件文件, 通过“装入零部件…”工具分别将组合管、弯管及各个法兰导入到装配环境中。然后, 将它们的有关定位特征设置为“可见”, 以便为装配约束定位提供基准。再按各部分间的相对位置及连接关系, 分别“添加装配约束…”, 即可创建出斜插管三通管的组装模型 (见图5) 。当然, 组装过程也可以按如下顺序进行:“装入”一个零件后, 仅让相关的定位特征“可见”, 紧接着对其“添加”与之相邻的零件的约束。如此连续进行下去, 直至装完最后一个零件。应该说, 后一种装法目标更明确、过程更清晰, 也就更不易出错。

3结论

Inventor是一个参数化、变量化的特征建模三维设计软件, 利用它可生成复杂的圆形管件模型。只需将此模型的有关参数进行修改, 便可快速地生成系列化管件模型。另外, 借助软件的三维与二维的关联功能, 便可直接生成其系统平面图和轴测图, 因而可提高风管工程的系列化设计水平。

参考文献

[1]于国清.建筑设备工程CAD制图与识图.北京:机械工业出版社, 2005

[2]胡仁喜, 董永进, 郑娟, 等.Inventor10机械设计高级应用实例.北京:机械工业出版社, 2006

Inventor 篇9

关键词：Web零件库系统,Inventor二次开发,ADO.NET数据库,访问接口,可视化

0 引言

随着市场竞争的日趋激烈与制造业信息化程度的加深, 企业间对获取与共享信息的效率愈来愈高。据美国先进制造研究公司 (AMR) 的一项研究结果表明, 产品中外购零件的比重正在逐渐上升, 已经从五年前的40%上升至80%甚至更多[1,2]。因此, 建立零件库系统是必要的。目前国内外研究机构或企业已经开发出了很多零件库系统原型并已经投入商业运营模式, 其中比较典型的有[3]:国外:3D Content Central系统、Trace Part系统、Web2CAD系统、In Part系统;国内的有:3DSource云应用中心、中国机械网等零件库系统。这些系统, 大多数都采用了B/S构架, 同时支持多种主流三维CAD建模软件, 如Pro/E、Catia、Solid Works等;系统采用不同的方式构建数据库, 有“参数+模板”、大量数据形式存储等方式;用户可以使用网络浏览器访问系统, 也可以在线预览零件模型。总之, 这些系统可以为用户提供快速引用零件资源的平台。但是, 就每个单独的系统而言, 都或多或少的存在着缺点。比如:3DSource云应用中心系统, 使用户无法快速定位到自己所需的零件模型资源, 下载的3D模型没有设计参数, 不利于用户的后续设计工作;中国机械网零件库图库目前只能提供对UG和Solid Work两种三维软件的接口[4]。

因此, 本文通过研究Inventor的二次开发技术和数据库接口访问技术, 建立了一个Web三维零件库系统。系统中, 综合应用ASP.NET、ADO.NET、Web3D等技术, 采用“参数+模板”的模式, 开发出了基于Inventor的Web三维零件库系统。

1 系统结构

1.1 系统开发工具的选用

作者开发该系统时采用的开发工具概括如下:

三维CAD软件:Autodesk Inventor Professiona2012;

编程调试软件:Visual Studio.NET 2008 (以.NET Frame Work 3.5为基础、IIS 6.0为服务器, 选用C#作为服务端语言、Java Script作为前台脚本语言) ;

数据库软件采用Microsoft SQL Server 2005。

1.2 零件库系统总体结构

Web三维零件库系统采用了B/S结构, 也就是所谓的三层体系结构, 即表现层、业务层和数据层。系统的总体框架如图1所示。

表现层是对用户接口的展示, 是与用户进行交互 (数据交互) 的窗口。用户可以通过这一层在浏览器上浏览信息, 同时, 用户可以通过鼠标或键盘, 提交各种请求, 实现用户想要的功能。业务层和数据层都是由服务器端应用程序组成。业务层是系统的中间层, 也是过程层。数据层是整个系统的内容和支撑, 该层将根据业务层的需要调用相应的数据, 它以数据表的形式存储了零件库中的所有零件参数信息和零件描述信息, 并存储了零件模板文件 (* .ipt) 数据和零件的浏览文件 (* .wrl) 数据以及标准格式文件 (* .stp) 数据。

2 系统的实现

2.1 系统的设计思路

本零件库系统利用Inventor软件的参数化建模方法, 按照模型模板+参数系列的形式构建模型数据库, 当用户想要使用零件模型时, 系统通过在线调用Inventor二次开发接口, 即时实现参数化驱动获取用户所需的模型。

2.2 系统开发的关键技术

2.2.1 基于.NET平台下的Inventor二次开发技术

为了让用户能够更好地实现二次开发技术, Inventor软件提供了强大的API二次开发接口。Inventor API是一种以面向对象的方式提供应用程序对象功能的应用程序接口。它提供了Inventor的各种对象的内在功能, 并且各个对象间是一种相互继承的关系, 该继承关系的关键在于根对象Application, 通过获取对Application对象的访问权, 调用与其相关的其他对象[5]。针对Inventor API, 用户可以用支持自动化 (OLE Automation) 技术的各种高级语言来控制Inventor的各种对象与其相关属性和方法, 进而开发出自己需要的应用程序。

在Inventor Professional 2012版本中, Inventor API for.NET提供了多个DLL文件, 但是, 对于Web零件库系统的开发功能的实现, 只需要在.NET平台下引用Autodesk.Inventor.Interop.dll文件, 通过声明根对象Application以及库文件的其他对象, 就可以以面向对象的方式利用C#语言的语法调用各种功能函数, 来完成Inventor的绝大部分操作, 如生成VRML文件, 对零件的参数化驱动等。

在本系统中, 通过引用COM组件对象, 也就是Inventor的二次开发接口类库Autodesk Inventor Object Library, 获取对Application的访问权, 利用C#语言以面向对象的方式编写应用程序来完成对Inventor三维零件图形的各种操作, 如打开/关闭三维零件模型文件、导出VRML文件、零件参数化驱动、下载/上传等。具体过程详见Inventor二次开发步骤流程图 (如图2所示) 。

2.2.2 基于ADO.NET的数据库访问接口

ADO.NET是一组用于和数据源进行交互的面向对象类库, 提供了对关系型、XML和应用程序数据的访问[6]。在.NET框架中, ADO.NET类库位于System.Data命名空间下。所以, 在Visual Studio开发平台中, 必须先引用System.Data.dll文件, 才能使用ADO.NET中的数据库访问对象。

在本系统中, 以SQL Server 2005为开发工具, 利用ADO.NET的数据访问接口技术, 实现了数据库的查询、添加、修改及删除等功能;并减轻服务器负担, 提高了系统的运行效率, 为用户提供更好的Web应用程序。

2.3 系统功能模块的实现

2.3.1 三维CAD模型的可视化

在本系统中, 结合了最新的Web3D技术, 实现了在Web页面中显示Inventor的三维模型, 同时用户可以对模型进行移动、旋转、缩放等操作。

目前比较流行的W e b 3 D技术主要有:VRML, JAVA3D, SHOCKWAVE3D, X3D等。综合比较几种Web3D技术, VRML的数据文件所描述的数据包括三维网格数据, 场景信息, 灯光材质及交互信息, 能够较为真实的还原模型的外形信息, 能够在三维场景中与用户进行交互, 其描述3D场景的能力较为出众[7]。所以, 本系统采用了VRML (Virtual Reality Modeling Language, 虚拟现实建模语言) 插件。

在本系统的开发过程中, 通过对Inventor的二次开发把三维模型文件格式 (*.ipt) 格式转化为模型浏览文件格式 (*.wrl) 。在应用程序中, 安装VRML浏览器插件 (如BS Contact VRML) , 然后可通过HTML语言中的标签把插件嵌入网页中, 并指定其控件识别码 (ID) , 便可以在网页中动态的显示三维模型的浏览文件[8]。

2.3.2 在线参数化驱动

所谓在线参数化驱动, 就是用户可以在系统界面中填写或者修改已有的模型设计参数, 进而实现快速的变形设计。这样, 不仅可以减少数据库的信息存储量, 而且能够满足用户的特殊要求。

系统中零件在线参数化驱动的过程, 如图3所示。用户登录系统, 进入首页后, 可以直接从树形菜单中选择零件名, 浏览器把用户的选择提交给服务器, 服务器从数据库中读取相应的零件的所有信息 (包括三维可视化模型、二维尺寸标注图、产品实物图、驱动参数表达式等) , 并把信息返回给客户端。用户根据自己的需求在系统的要求范围内修改模型文件的原始参数, 并将修改后的参数提交给服务器, 服务器利用Inventor二次开发接口函数启动Inventor应用程序, 调用库中的三维零件模型模板文件和用户提交的修改后的参数值, 更新原始模型模板文件, 完成零件的在线参数化驱动;然后, 在服务端保存更新后的零件模型文件 (*.ipt) , 导出零件的VRML文件 (*.wrl) ;最后, 服务器将更新后的新零件模型的浏览文件 (*.wrl) 更新到客户端供用户浏览, 而存于服务端的模型文件则供用户下载。

2.3.3 零件资源的动态扩充

三维零件资源是整个系统的内容, 是系统正常运行的支撑和保证。对三维零件资源的动态扩充, 即三维零件资源入库 (文件上传) 。该操作包括文件上传、Inventor的二次开发接口程序的调用以及数据库的访问等操作, 过程比较复杂。系统对三维零件资源的扩充分为两种模式:单一零件资源入库和批量零件资源入库。两种模式下, 基本原理是相似的, 具体的实现过程略有不同。由于单一零件资源入库的过程比较简单, 下面以管理员批量零件资源文件上传为例, 说明整个过程。

系统中采用ZIP压缩包的格式实现批量文件的上传, 故在ASP.NET应用程序中需添加ICSharpCode组件来完成文件的压缩和解压。管理员登陆后台管理系统后, 选择需要上传的文件, 以ZIP格式进行压缩, 把压缩后的文件上传给服务器;服务器接收到文件后, 遍历目录文件中的所有节点, 确定当前入库的资源是否已经存在, 若不存在, 开始上传;服务端利用ICSharp-Code组件对上传的文件进行解压, 通过服务端应用程序读取逐一被解压的文件夹或文件, 对所有的零件资源进行统一的零件级编号, 保存能到零件库中[9]。然后, 通过Inventor二次开发接口启动Inventor应用程序, 提取相关的数据, 导出WRL格式文件, 并保存到VRML文件库中。最后, 通过ADO.NET数据库访问接口连接服务端数据库, 将零件的所有数据信息存储到数据库中, 完成零件资源的入库。

3 零件库系统实例

系统根据不同类别划分了多个子库, 包括滚动轴承零件库、标准齿轮零件库、连接件与紧固件零件库、组合夹具零件库等。Web三维零件库系统首页如图4所示。

用户在该系统注册登录后, 点击各子零件库标签就可以进入相应的图库系统。如图5所示为常用滚动轴承图库, 该系统包含了大量的有关常用滚动轴承的三维零件图形。

进入子零件库后, 用户可以根据需要对现有零件模板进行在线参数化驱动, 如图6所示, 零件在线参数化驱动页面。

4 结论

1) 本文以Inventor的二次开发技术为核心, 通过网络编程, 把ASP.NET、ADO.NET、可视化技术以及数据库访问技术综合与一体, 实现了基于Web的Inventor-3D资源零件库系统的研究与开发。

2) 基于该系统, 在不需要安装Inventor软件的情况下, 用户可以进行三维零件模型的在线浏览、在线参数化驱动、下载等操作。

3) 用户可以在系统中快速搜寻自己所需的零件并下载包含设计参数的3D模型, 以进行相关零件产品的二次开发和再设计, 实现资源信息的共享。

参考文献

[1]秦广泰.基于Web的参数化跨平台零件库系统研究[D].西安:西安工业大学机械工程学院, 2012.

[2]Dan Liu, Qing-Sheng Xie, Xin-Jian Gu.Research on the Integration Method to Web-Based Parts Library[J].Proceedings of the Fourth International Conference on[1]Machine Learning and cybernetics.2005.Vol.4:2296-2301.

[3]钟佩思, 栾倩, 刘梅, 王景林, 辛纪光.面向网络化资源共享的零件库系统研究与实现[J].机械设计与制造, 2010, 2 (2) :249-251.

[4]孙浩.基于Web服务的零件库的研究与实现[D].济南:山东大学, 2008.

[5]黄汨.参数化图形驱动及Web零件库的研究与开发[D].上海:上海交通大学, 2009.

[6]令狐克志, 王转, 程国全.Inventor API在货架参数化三维造型中的应用[J].机械工程与自动化, 2005, (1) :26-29.

[7]王宏伟, 孙文磊, 何丽.AJAX技术在Web零件库系统中的应用研究[J].制造业自动化, 2011, 33 (12) :107-110.

[8]何丽, 孙文磊, 王宏伟.异构CAD平台网络零件库系统的研究与实现[J].机械设计与制造, 2012, (2) :266-268.