4.2 裝配配合類型

裝配配合關(guān)系是指零部件之間的幾何關(guān)系,如同軸約束、重合約束等。在SOLIDWORKS裝配設(shè)計(jì)環(huán)境中的“裝配”選項(xiàng)卡中單擊“配合”按鈕,系統(tǒng)彈出“配合”對(duì)話框,使用該對(duì)話框添加裝配配合關(guān)系。

使用“配合”對(duì)話框可以添加三種配合類型:在“配合”對(duì)話框中展開“標(biāo)準(zhǔn)配合”區(qū)域,用于添加標(biāo)準(zhǔn)配合,如圖4?21所示;在“配合”對(duì)話框中展開“高級(jí)配合”區(qū)域,用于添加高級(jí)配合,如圖4?22所示;在“配合”對(duì)話框中展開“機(jī)械配合”區(qū)域,用于添加機(jī)械配合,如圖4?23所示。其中標(biāo)準(zhǔn)配合和高級(jí)配合主要用于產(chǎn)品裝配設(shè)計(jì),而機(jī)械配合主要用于動(dòng)畫與運(yùn)動(dòng)仿真設(shè)計(jì)。本節(jié)主要介紹標(biāo)準(zhǔn)配合和高級(jí)配合,機(jī)械配合將在本書第11章詳細(xì)介紹。

4.2.1　標(biāo)準(zhǔn)配合

標(biāo)準(zhǔn)配合是裝配設(shè)計(jì)中最常用的一類配合類型,主要包括重合、平行、垂直、相切、同軸心、鎖定、距離和角度類型,下面具體介紹。

(1)重合配合

重合配合用于約束兩個(gè)對(duì)象(可以是點(diǎn)、線或面)重合或?qū)R。在SOLIDWORKS裝配設(shè)計(jì)中重合配合的使用頻率是最高的。在“配合”對(duì)話框中“標(biāo)準(zhǔn)配合”區(qū)域單擊“重合”按鈕,用于添加重合配合。

如圖4?24所示的模型,選擇圖中兩個(gè)模型表面為配合對(duì)象,在“配合”對(duì)話框中“標(biāo)準(zhǔn)配合”區(qū)域單擊“重合”按鈕,或在彈出的快捷工具條中單擊“重合”按鈕,約束兩面重合對(duì)齊,結(jié)果如圖4?25所示,重合配合特點(diǎn)如圖4?26所示,此時(shí)兩面重合對(duì)齊,零件方向彼此相反。

在添加重合配合時(shí),選擇如圖4?24所示的配合對(duì)象后,在“標(biāo)準(zhǔn)配合”區(qū)域最下面單擊“同向?qū)R”按鈕,或在快捷工具條中單擊“反向”按鈕,此時(shí)同向配合結(jié)果如圖4?27所示,同向重合配合特點(diǎn)如圖4?28所示,此時(shí)兩面重合對(duì)齊,零件方向是相同的。

如圖4?29所示的導(dǎo)軌與滑塊裝配,現(xiàn)在已經(jīng)完成了導(dǎo)軌的裝配,需要在此基礎(chǔ)上繼續(xù)裝配滑塊,像這種裝配需要使用重合配合進(jìn)行裝配,下面具體介紹。

步驟1　打開練習(xí)文件ch04 asm\4.2\01\01\coincide_02。

步驟2　定義第一個(gè)重合配合。選擇如圖4?30所示的配合對(duì)象,在快捷菜單中單擊“重合”按鈕,系統(tǒng)添加反向重合配合,結(jié)果如圖4?31所示。

步驟3　定義第二個(gè)重合配合。選擇如圖4?32所示的配合對(duì)象,在快捷菜單中單擊“重合”按鈕,系統(tǒng)添加反向重合配合,結(jié)果如圖4?33所示。

步驟4　定義第三個(gè)重合配合。選擇如圖4?34所示的配合對(duì)象(滑塊零件的前視基準(zhǔn)面和裝配環(huán)境中的前視基準(zhǔn)面,也可以是導(dǎo)軌零件中的前視基準(zhǔn)面),在快捷菜單中單擊“重合”按鈕,系統(tǒng)添加同向重合配合,結(jié)果如圖4?29所示。

(2)平行配合

平行配合用于約束兩個(gè)對(duì)象(線或面)平行,在“配合”對(duì)話框中“標(biāo)準(zhǔn)配合”區(qū)域單擊“平行”按鈕,用于添加平行配合。

如圖4?35所示的底座與橫梁裝配,需要使橫梁與底座平面平行,像這種裝配需要使用平行配合進(jìn)行裝配,下面具體介紹。

步驟1　打開練習(xí)文件ch04 asm\4.2\01\02\parallel。

步驟2　定義平行配合。選擇如圖4?36所示的配合對(duì)象,在快捷菜單中單擊“平行”按鈕,系統(tǒng)添加平行配合,結(jié)果如圖4?37所示。

(3)垂直配合

垂直配合用于約束兩個(gè)對(duì)象(線或面)垂直。在“配合”對(duì)話框中“標(biāo)準(zhǔn)配合”區(qū)域單擊“垂直”按鈕,用于添加垂直配合。

如圖4?38所示的底座與豎梁裝配,需要使豎梁與底座平面垂直,像這種裝配需要使用豎直配合進(jìn)行裝配,下面具體介紹。

步驟1　打開練習(xí)文件ch04 asm\4.2\01\03\vertical。

步驟2　定義垂直配合。選擇如圖4?39所示的配合對(duì)象,在快捷菜單中單擊“垂直”按鈕,系統(tǒng)添加垂直配合,結(jié)果如圖4?40所示。

(4)相切配合

相切配合用于約束兩個(gè)圓弧面或圓弧面與平面相切。在“配合”對(duì)話框中“標(biāo)準(zhǔn)配合”區(qū)域單擊“相切”按鈕,用于添加相切配合,添加相切配合時(shí)注意相切方向設(shè)置。

如圖4?41所示的V形塊與圓柱裝配,現(xiàn)在已經(jīng)完成了V形塊的裝配,需要在此基礎(chǔ)上繼續(xù)裝配圓柱,像這種裝配需要使用相切約束進(jìn)行裝配,下面具體介紹。

步驟1　打開練習(xí)文件ch04 asm\4.2\01\04\tangent。

步驟2　定義第一個(gè)相切配合。選擇如圖4?42所示的配合對(duì)象,在快捷菜單中單擊“相切”按鈕,系統(tǒng)添加相切配合,結(jié)果如圖4?43所示。此時(shí)圓弧面與平面相切,同時(shí)兩個(gè)零

件朝向是相反的,這種配合稱為同向相切配合,添加相切配合時(shí),在快捷工具條中單擊“反向”按鈕,調(diào)整相切方向,結(jié)果如圖4?44所示,這種配合稱為反向相切。

步驟3　定義第二個(gè)約束配合。參照上一步操作,選擇圓柱面與V形塊另外一些的平面添加相切配合,結(jié)果如圖4?45所示。

(5)同軸心配合

使用同軸心配合將零件中的兩個(gè)圓柱面(圓弧面)或基準(zhǔn)軸同軸。這種配合主要用于軸孔裝配,如軸與軸上零件的裝配,還有螺栓螺母與孔的裝配等。在“配合”對(duì)話框中“標(biāo)準(zhǔn)配合”區(qū)域單擊“同軸心”按鈕,用于添加同軸心配合。

如圖4?46所示的固定底座與銷軸裝配,需要約束銷軸與底座上的小孔同軸裝配,像這種裝配需要使用同軸心配合進(jìn)行裝配,下面具體介紹。

步驟1　打開練習(xí)文件ch04 asm\4.2\01\05\coaxial。

步驟2　定義同軸心配合。選擇如圖4?47所示的配合對(duì)象,在快捷菜單中單擊“同軸心”按鈕,系統(tǒng)添加同軸心配合,結(jié)果如圖4?48所示。

(6)鎖定配合

使用鎖定配合可以將兩個(gè)零件綁定在一起,相當(dāng)于將兩個(gè)零件“合并”為一個(gè)零件。在“配合”對(duì)話框中“標(biāo)準(zhǔn)配合”區(qū)域單擊“鎖定”按鈕,用于添加鎖定配合。

如圖4?49所示的底座和軸裝配模型,需要對(duì)兩個(gè)零件進(jìn)行鎖定,使其綁定在一起,這種裝配可以使用鎖定配合來處理,下面具體介紹。

步驟1　打開練習(xí)文件ch04 asm\4.2\01\06\lock。

步驟2　定義鎖定配合。選擇如圖4?50所示的配合對(duì)象,在快捷菜單中單擊“鎖定”按鈕,系統(tǒng)添加鎖定配合,使兩個(gè)零件綁定在一起,結(jié)果如圖4?51所示。

(7)距離配合

距離配合用于定義兩個(gè)對(duì)象之間具有一定的距離。在“配合”對(duì)話框中“標(biāo)準(zhǔn)配合”區(qū)域單擊“距離”按鈕,用于添加距離配合。

如圖4?52所示的底座和平板模型,需要定義平板平面與底座平面之間距離為45,這種裝配可以使用距離配合來處理,下面具體介紹。

步驟1　打開練習(xí)文件ch04 asm\4.2\01\07\distance。

步驟2　定義距離配合。選擇如圖4?53所示的配合對(duì)象,在快捷菜單中單擊“距離”按鈕,在文本框中輸入距離值45,系統(tǒng)添加距離配合,結(jié)果如圖4?54所示。

(8)角度配合

使用角度配合定義兩個(gè)對(duì)象之間具有一定的角度。在“配合”對(duì)話框中“標(biāo)準(zhǔn)配合”區(qū)域單擊“角度”按鈕,用于添加角度配合。

如圖4?55所示的底座和斜板裝配模型,需要定義兩板之間夾角為25°,這種裝配可以使用角度配合來處理,下面具體介紹。

步驟1　打開練習(xí)文件ch04 asm\4.2\01\08\angle。

步驟2　定義角度配合。選擇如圖4?56所示的配合對(duì)象,在快捷菜單中單擊“角度”按鈕,在文本框中輸入角度值25,系統(tǒng)添加角度配合,結(jié)果如圖4?57所示。

4.2.2　高級(jí)配合

高級(jí)配合主要用于比較特殊的場合,幫助用戶提高裝配效率,主要包括輪廓中心、對(duì)稱、寬度、路徑配合、線性/線性耦合、限制距離和限制角度類型。

(1)輪廓中心配合

使用輪廓中心配合可以將選中的輪廓邊或面約束到另外一個(gè)輪廓面的中心位置。在“配合”對(duì)話框中“高級(jí)配合”區(qū)域單擊“輪廓中心”按鈕,用于添加輪廓中心配合。

如圖4?58所示的吊鉤組裝配模型,現(xiàn)在已經(jīng)完成了如圖4?59所示的裝配,需要將吊鉤裝配到底板方形凸臺(tái)中心位置。

步驟1　打開練習(xí)文件ch04 asm\4.2\02\01\contour_center。

步驟2　定義輪廓中心配合。在“配合”對(duì)話框中“高級(jí)配合”區(qū)域單擊“輪廓中心”按鈕,表示定義輪廓中心配合,如圖4?60所示,選擇如圖4?61所示的配合對(duì)象(吊鉤模型下部圓形端面和底板方形凸臺(tái)表面),此時(shí)吊鉤模型下部圓形端面與底板方形凸臺(tái)表面中心對(duì)齊,結(jié)果如圖4?62所示。

說明:在定義輪廓中心配合時(shí),在對(duì)話框中選中如圖4?60所示的“鎖定旋轉(zhuǎn)”選項(xiàng),表示添加配合后模型是不能旋轉(zhuǎn)的,約束了模型的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

步驟3　繼續(xù)定義輪廓中心配合。參照上一步操作,約束另外一個(gè)吊鉤與底板上的方形凸臺(tái)輪廓中心配合對(duì)齊,此處不再贅述。

(2)對(duì)稱配合

使用對(duì)稱配合約束兩個(gè)零件的表面關(guān)于某個(gè)基準(zhǔn)面對(duì)稱。在“配合”對(duì)話框中“高級(jí)配合”區(qū)域單擊“對(duì)稱”按鈕,用于添加對(duì)稱配合。

如圖4?63所示的螺母套筒裝配模型,現(xiàn)在已經(jīng)完成了如圖4?64所示的裝配,需要約束兩邊螺母關(guān)于中間基準(zhǔn)面對(duì)稱,如圖4?65所示。

步驟1　打開練習(xí)文件ch04 asm\4.2\02\02\symmetry。

步驟2　定義對(duì)稱配合。在“配合”對(duì)話框中“高級(jí)配合”區(qū)域單擊“對(duì)稱”按鈕,表示定義對(duì)稱配合,如圖4?66所示。首先選擇裝配環(huán)境中的右視基準(zhǔn)面為對(duì)稱面,然后選擇如圖4?67所示的兩個(gè)螺母內(nèi)側(cè)表面為配合對(duì)象,結(jié)果如圖4?63所示。

(3)寬度配合

使用寬度配合約束一個(gè)零件中的兩個(gè)面處在另外一個(gè)零件的兩個(gè)面中間。在“配合”對(duì)話框中“高級(jí)配合”區(qū)域單擊“寬度”按鈕,用于添加寬度配合。在定義寬度配合時(shí),選擇的第一個(gè)零件中的兩個(gè)面稱為“寬度”對(duì)象,選擇的另外一個(gè)零件中的兩個(gè)面稱為“薄片”對(duì)象。

如圖4?68所示的滾輪裝配模型,現(xiàn)在已經(jīng)完成了如圖4?69所示的裝配,需要將滾輪約束到支架內(nèi)側(cè)的中間位置,如圖4?70所示。

步驟1　打開練習(xí)文件ch04 asm\4.2\02\03\width。

步驟2　定義寬度配合。在“配合”對(duì)話框中“高級(jí)配合”區(qū)域單擊“寬度”按鈕,表示定義寬度配合,如圖4?71所示。首先選擇如圖4?72所示的支架內(nèi)側(cè)兩個(gè)表面為“寬度”對(duì)象,然后選擇如圖4?73所示的滾輪外側(cè)兩個(gè)表面為“薄片”對(duì)象,此時(shí)約束滾輪處在支架中間位置,結(jié)果如圖4?68所示。

(4)路徑配合

使用路徑配合約束點(diǎn)在曲線上,使點(diǎn)只能按照一定的方式在曲線上運(yùn)動(dòng)。在“配合”對(duì)話框中“高級(jí)配合”區(qū)域單擊“路徑配合”按鈕,用于添加路徑配合。

如圖4?74所示的路徑配合模型,現(xiàn)在已經(jīng)完成了如圖4?75所示的裝配,需要將滑塊約束到底板曲線上,使滑塊能夠在底板曲線上沿著曲線切線方向運(yùn)動(dòng)。

步驟1　打開練習(xí)文件ch04 asm\4.2\02\04\path。

步驟2　定義路徑配合。在“配合”對(duì)話框中“高級(jí)配合”區(qū)域單擊“路徑配合”按鈕,表示定義路徑配合,下面具體介紹路徑配合定義及調(diào)試。

① 定義初步的路徑配合。選擇如圖4?76所示的配合對(duì)象(滑塊上的點(diǎn)和底板曲線),結(jié)果如圖4?77所示,此時(shí)系統(tǒng)將選擇的點(diǎn)約束到曲線上,如圖4?78所示,完成配合后,使用鼠標(biāo)拖動(dòng)模型會(huì)發(fā)現(xiàn)模型運(yùn)動(dòng)極不規(guī)則,如圖4?79所示,需要繼續(xù)對(duì)模型進(jìn)行約束。

② 定義滾轉(zhuǎn)控制。為了控制路徑配合在曲線上運(yùn)動(dòng)時(shí)不會(huì)發(fā)生滾轉(zhuǎn),需要進(jìn)行滾轉(zhuǎn)控制,在“路徑配合”區(qū)域的“滾轉(zhuǎn)控制”下拉列表中選擇“上向量”選項(xiàng),如圖4?80所示,然后選擇如圖4?81所示的底板表面為“上向量”參考,同時(shí)選中“Y”選項(xiàng),表示模型上顯示的坐標(biāo)系的Y軸始終與選中的平面垂直,完成“上向量”設(shè)置結(jié)果如圖4?82所示,此時(shí)拖動(dòng)滑塊模型將不再發(fā)生反轉(zhuǎn),但是滑塊的運(yùn)動(dòng)還是不規(guī)則的。

步驟3　繼續(xù)添加路徑配合。完成以上定義后滑塊的運(yùn)動(dòng)還是不規(guī)則的,需要繼續(xù)添加路徑配合對(duì)滑塊進(jìn)行約束,選擇如圖4?83所示的配合對(duì)象(滑塊上另外一側(cè)的點(diǎn)和底板曲線),此時(shí)系統(tǒng)將選擇的點(diǎn)約束到曲線上,如圖4?84所示,完成配合后,使用鼠標(biāo)拖動(dòng)模型會(huì)發(fā)現(xiàn)模型運(yùn)動(dòng)符合運(yùn)動(dòng)要求。

　說明:路徑配合在動(dòng)畫與運(yùn)動(dòng)仿真中應(yīng)用非常廣泛,特別是相機(jī)動(dòng)畫經(jīng)常使用路徑配合約束相機(jī)的運(yùn)動(dòng)軌跡,是創(chuàng)建相機(jī)動(dòng)畫的關(guān)鍵,具體操作將在本書第11章介紹,此處不展開講解。

(5)線性/線性耦合配合

使用線性/線性耦合配合約束兩個(gè)零件對(duì)象關(guān)聯(lián),使兩個(gè)零件按照一定的方向及比例相互關(guān)聯(lián)運(yùn)動(dòng)。在“配合”對(duì)話框中“高級(jí)配合”區(qū)域單擊“線性/線性耦合”按鈕,用于添加線性/線性耦合配合。

如圖4?85所示的導(dǎo)軌滑塊模型,模型中包括兩個(gè)滑塊(滑塊A和滑塊B),要求兩個(gè)滑塊能夠按照1∶1的方式關(guān)聯(lián)運(yùn)動(dòng),類似于拖動(dòng)運(yùn)動(dòng),如滑塊A運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)滑塊B運(yùn)動(dòng),且兩者運(yùn)動(dòng)比例為1∶1。

步驟1　打開練習(xí)文件ch04 asm\4.2\02\05\linear。

步驟2　定義線性/線性耦合配合。在“配合”對(duì)話框中“高級(jí)配合”區(qū)域單擊“線性/線性耦合”按鈕,如圖4?86所示,表示定義線性/線性耦合配合,選擇如圖4?87所示的兩個(gè)滑塊表面為配合對(duì)象,設(shè)置比例為1∶1,完成線性/線性耦合配合定義,此時(shí)使用鼠標(biāo)拖動(dòng)任何一個(gè)滑塊模型,另外一個(gè)滑塊都會(huì)一起關(guān)聯(lián)運(yùn)動(dòng)。

(6)限制距離配合

使用限制距離配合約束選定對(duì)象在一定的距離范圍之內(nèi)運(yùn)動(dòng)。在“配合”對(duì)話框中“高級(jí)配合”區(qū)域單擊“限制距離”按鈕,用于定義限制距離配合。

如圖4?88所示的手柄滑槽模型,需要定義模型中手柄只能在一定的距離范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng),最大距離位置如圖4?89所示,最小距離位置如圖4?90所示。

步驟1　打開練習(xí)文件ch04 asm\4.2\02\06\distance_limit。

步驟2　定義限制距離配合。在“配合”對(duì)話框中“高級(jí)配合”區(qū)域單擊“限制距離”按鈕,如圖4?91所示,表示定義限制距離配合。選擇手柄零件中的右視基準(zhǔn)面和裝配環(huán)境中的右視基準(zhǔn)面為配合對(duì)象,如圖4?92所示,在“限定距離”文本框中輸入0,表示初始值為0,然后設(shè)置最大距離為25,最小距離為-25,完成限制距離配合定義。

(7)限制角度配合

使用限制角度配合約束選定對(duì)象在一定的角度范圍之內(nèi)運(yùn)動(dòng)。在“配合”對(duì)話框中“高級(jí)配合”區(qū)域單擊“限制角度”按鈕,用于定義限制角度配合。

如圖4?93所示的球閥模型,需要定義模型中手柄只能在一定的角度范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng),最大角度位置如圖4?94所示,最小角度位置如圖4?95所示。

步驟1　打開練習(xí)文件ch04 asm\4.2\02\07\angle_limit。

步驟2　定義限制角度配合。在“配合”對(duì)話框中“高級(jí)配合”區(qū)域單擊“限制角度”按鈕,如圖4?96所示,表示定義限制角度配合。選擇手柄零件中的前視基準(zhǔn)面和裝配環(huán)境中的前視基準(zhǔn)面為配合對(duì)象,如圖4?97所示。在“限定角度”文本框中輸入0,表示初始值為0,然后設(shè)置最大角度為45度,最小角度為-45度,完成限制角度配合定義。