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3D大赛优秀作品分享:中望3D轻松设计陶瓷盘式制动器
发布日期:2014-08-14 15:34:41 阅读:
       我是一名机械专业的高校学生,在学校学的是UG、Pro/e,一次偶然机会发现身边同学在用中望3D这款三维CAD软件参加全国3D工业设计大赛,于是我抱着尝试的心态开始学习并使用中望3D参赛。那时离比赛投稿结束时间只剩下不到一个月了,没想到最后我不仅按时交了稿还获得学生组的优胜奖。中望3D虽然是国产三维CAD软件,但是丝毫不比国外三维CAD软件逊色:不仅功能强大,而且易学易用。尤其是中望3D的参数化设计、装配设计和混合建模方面的出色表现,让我在保证质量的同时又有如此高的效率。这次参赛除了感谢身边老师和同学的帮助,也非常感谢中望3D“线上互动培训”的技术专家奉老师在软件的学习和使用上给我提供了大量指导。希望通过这次作品的设计经历分享给更多的人,互相学习,也希望收到更多的指导建议。

       由于一直对汽车结构非常感兴趣,而且我本身学习的是机械设计,这次的作品主题就定位在我本人较感兴趣的汽车刹车系统领域。
目前主流的汽车刹车系统的制动器主要有:鼓式制动器和盘式制动器两种。鼓式制动器发展最早,现在已经逐步减少应用,中高端的汽车都是用盘式制动器,但是盘式制动器一些问题:在连续高速制动时,制动盘会产生相当高的温度,传统的制动盘是有金属材料制造的,耐热性较差。而这个陶瓷盘式制动器则是为了解决这个问题的,除了传统的机构外,这个制动器的制动盘是使用碳纤维材料制造,代替了传统的金属材料,大大提高耐热性与耐磨性。
 
 
       在整个三维建模当中,都是使用中望3D设计的,其中除了单个零部件的参数化设计,还使用了自下而上和自上而下的两种混合装配建模,这确保了主体零件之间保持了很好的参数化关联驱动,而像螺栓、油嘴等标准零件则是从标准件库直接插入进行装配。

      下面分享一下使用中望3D设计过程中的关键要点:

      1. 轮胎的快速设计。轮胎的设计其实是这个制动器中还不是最关键的要素,不过为了呈现作品的完整性,方便制动器机构的展示,最后还是决定把轮胎画了上去。
      其中在画轮胎花纹的时候,主要使用了中望3D的阵列和替换面的功能,简单几步就在旋转主体上面做好了复杂的花纹,这是令我觉得很好的地方,整个轮胎的设计在中望3D特征树不超过15步,让我节省了很多时间,使得后面能重点关注在制动器机构的设计。


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      2. 轮毂的设计通过表达式控制尺寸,实现参数化设计。中望3D方便快捷的表达式驱动在整个轮毂设计中发挥了很大的作用,因为这个轮毂分别有13 inch和14 inch,而在这个作品中,只要建立相关的表达式,通过简单的数值输入就能快速生成两种尺寸的轮毂。而更关键的是其它刹车钳、联接轴等模型全部关联到此参数,只要轻松的修改,整个制动器的机构尺寸大小都会一起发生变化。

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      3. 制动盘的设计还是主要使用了大量的草图进行旋转。而不得不提的是中望3D里面的预制草图功能,里面有一些现成的常用的草绘线框,无需从头绘制,只需直接调用标注尺寸即可,这也大大节省了我的设计时间。

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      4. 刹车钳的设计花了不少时间,一方面是刹车钳的工程要求较高,对强度刚性有要求;另一方方面自己对曲面建模不是很熟悉。但是设计下来发觉中望3D的曲面还是相当不错的:首先单个零件支持多实体设计,其次实体和曲面的混合建模,显得更灵活自由,也确保能够获得想要的造型。最后中望3D在一些细节特征的设计上如倒圆角、孔等也表现出色,很好的在复杂的边缘倒圆角成功并且创建出符合GB的各种螺纹孔。

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     5. 加力泵的设计大量参考了来自刹车钳的面和边缘,进行创建,这有赖于中望3D在装配环境下不同部件的参考引用,能够快速复制来自外部部件的图素进行部件间建模,而且能够很好的保证两个部件之间的关联关系,只要刹车钳已修改,加力泵也随之更新。

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      6. 装配设计对于主零件的设计运用的是自顶而下的设计方式,中望3D在这一块我认为表现非常优秀,特别是提供了不同的部件间建模的命令,能够快速切换不同工作零件,并且互相建立关联参考。而对于螺钉、油嘴、轴承这样的标准件在中望3D中可以直接从Partsolution的标准件库里面进行导入,无需从头建模,这也节省了我大部分的时间。

      同时中望3D的装配约束和装配管理器符合主流软件的设计思想,这让使用NX的我很快就掌握了装配的使用,为整个设计添加完整的装配约束,并且创建相应的爆炸视图。


 
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     7. 最后是渲染:这一次渲染的工作直接在中望3D中完成,包括添加材质灯光等。 
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       结语: 经过这次三维CAD设计经历,我个人觉得再好的想法和原理,要制造样机,也必须借助专业三维CAD设计工具。在参加大赛之前,我曾经犹豫过选择中望3D还是其它CAXA或者山大华天等三维CAD软件,但是安装试用之后,还是觉得中望3D在操作习惯、参数化建模、特征树装配树管理上面,更接近我以前学习的其它NX,Pro/E软件,更容易实现我的想法。中望3D果然没让我失望!通过两个星期的边学习边设计,我最终完成了个陶瓷盘式制动器的设计,并且获得了学生组的优胜奖。真心希望中望3D能够发展得更好更快,尽快走入校园,造福更多理工类专业的学生!