Пространственное моделирование

В. Л. Юша, А. Н. Фот

ТЕОРИЯ, РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ПОРШНЕВЫХ КОМПРЕССОРОВ.

МОДЕЛИРОВАНИЕ В СРЕДЕ КОМПАС-3D

Учебное пособие по курсовому и дипломному проектированию

Омск

Издательство ОмГТУ

УДК 621.512/.513: 004.4 (075)

ББК 31.76 в6 я73

Ю 95

Рецензенты:

В. В. Сыркин, д-р техн. наук, проф. СибАДИ;

О. В. Белова, канд. техн. наук, доц. МГТУ им. Н.Э. Баумана

Юша, В. Л.

Ю 95 Теория, расчет и конструирование поршневых компрессоров. Моделирование в среде Компас-3D: учебное пособие по курсовому и дипломному проектированию / В. Л. Юша, А. Н. Фот. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2009. – 64 с.

Данное учебное пособие по курсовому (по дисциплине «Теория, расчет и конструирование поршневых компрессоров») и дипломному проектированию предназначено для обучения студентов специальности 150801 «Вакуумная и компрессорная техника физических установок» дистанционной, заочной и дневной форм обучения.

Печатается по решению редакционно-издательского совета

Омского государственного технического университета

УДК 621.512/.513: 004.4 (075)

ББК 31.76 в6 я73

© Омский государственный

СОДЕРЖАНИЕ

1. ПРОСТРАНСТВЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ........................................................................ 7

1.1. Основные правила работы в среде КОМПАС-3D.................................................................. 8

1.2. Создание трехмерных моделей в КОМПАС-3D................................................................... 13

2.1. Поршень..................................................................................................................................... 18

2.2. Шатун......................................................................................................................................... 26

2.2.1. Построение трехмерной модели шатуна компрессора...................................................... 26

2.2.2. Построение нижней съемной крышки шатуна................................................................... 31

2.3. Коленчатый вал......................................................................................................................... 33

2.3.1. Построение трехмерной модели......................................................................................... 33

коленчатого вала компрессора....................................................................................................... 34

2.3.2. Построение противовеса....................................................................................................... 36

3.1. Построение ассоциативных видов......................................................................................... 38

3.1.1. Чертеж сборочной единицы поршня................................................................................... 38

3.1.2. Создание рабочего чертежа детали поршень...................................................................... 46

3.2. Оформление чертежа................................................................................................................ 48

3.2.1. Простановка размеров........................................................................................................... 48

3.2.2. Простановка технологических обозначений...................................................................... 49

4. РЕДАКТИРОВАНИЕ МОДЕЛЕЙ В КОМПАС-3D................................................................ 52

4.1. Редактирование операций....................................................................................................... 53

4.2. Редактирование эскизов........................................................................................................... 57

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК........................................................................................... 63

Приложение...................................................................................................................................... 64

ВВЕДЕНИЕ

Курсовое и дипломное проектирование, в котором поршневые компрессоры представляют собой либо основной объект разработки, либо основную составную часть такого объекта, являются важнейшими компонентами учебного процесса при подготовке инженеров в рамках специальности 150801 «Вакуумная и компрессорная техника физических установок». Курсовой проект является заключительным этапом обучения студентов по дисциплине «Теория, расчёт и конструирование поршневых компрессоров», дипломный проект – заключительным этапом инженерной подготовки по специальности в целом.

Основной материал, отражающий методику расчёта и проектирования поршневого компрессора, изложен в известных учебных пособиях, изданных специалистами ведущих вузов России и широко применяемых в учебном процессе при подготовке инженеров–компрессорщиков [1, 2, 3, 4]. Изданное в ОмГТУ в 2006 году учебное пособие по курсовому проектированию [5] во многом отражает изложенные в этих изданиях методики и при этом учитывает специфику подготовки инженеров на кафедре «Компрессорные и холодильные машины и установки» ОмГТУ, на которой в рамках специальности 150801 «Вакуумная и компрессорная техника физических установок» студенты обучаются по двум специализациям:

– «Компрессоры для добычи, переработки и хранения природного газа и нефти»;

– «Компрессорные и холодильные машины и установки, системы вентиляции и кондиционирования».

Имеющиеся учебные пособия успешно внедрены в учебный процесс, с их помощью студенты осваивают основы проектирования поршневых компрессоров, используют их при выполнении курсовых и дипломных проектов.

Однако в современной практике инженерно-конструкторской деятельности важнейшей составляющей стали компьютерные технологии, которые ни в коей мере не заменяют методологических основ, но существенно их дополняют, увеличивают производительность работы конструктора, ускоряют конструкторско-технологическую подготовку изделия, упрощают разработку и корректировку конструкторской документации и т. д.

Во многих российских технических университетах современные технологии проектирования рассматриваются как основа подготовки инженеров-механиков, внедряется многоуровневая система обучения современным прикладным пакетам – от CAD-систем низкого уровня (например, AutoCAD), до CAD-систем среднего уровня (например, Solid Works) и высокого уровня (например, Unigraphics) – в основе которых лежит твёрдотельное моделирование. Без навыков пользования подобными программными продуктами современному выпускнику технического университета трудно найти работу в успешных, развивающихся проектных организациях и на промышленных предприятиях.

Вместе с тем, подготовка студентов младших курсов университета во многих случаях всё ещё сводится лишь к ознакомлению с некоторыми из тех программных продуктов, которые требуются как для их дальнейшего обучения, так и для их будущей профессиональной деятельности. Это обусловлено не только ограниченным объёмом учебной нагрузки, запланированной в образовательных стандартах для этого вида учебной деятельности студентов, но и невозможностью обучить студентов проектированию специальных объектов техники, в том числе компрессоров, на невыпускающих, неспециализированных кафедрах.

В результате при обучении на специальных кафедрах студенты должны самостоятельно осваивать новые компьютерные технологии. Применительно к проектированию поршневых компрессоров в настоящее время отсутствуют методические материалы, которые могли бы помочь студентам в освоении твёрдотельного моделирования. В предыдущем учебном пособии по курсовому проектированию по дисциплине «Теория, расчёт и конструирование поршневых компрессоров», подготовленном на кафедре «Компрессорные и холодильные машины и установки» ОмГТУ [5], содержится краткая информация по применению твёрдотельного моделирования при выполнении курсового проекта. Однако этой информации недостаточно для того, чтобы самостоятельно овладеть основами проектирования с использованием современных программных продуктов.

По мнению авторов, данное учебное пособие во многом восполняет этот недостаток, является неотъемлемой, значимой составляющей учебно-методического комплекса по дисциплине «Теория, расчёт и конструирования поршневых компрессоров», может являться основой для разработки подобных пособий применительно к другим дисциплинам, связанным с проектированием энергетических и технологических машин и установок.

В пособии рассмотрена система КОМПАС-3D, которая широко используется в практическом проектировании компрессорной техники, является достаточно мощным инструментом твёрдотельного моделирования и подготовки конструкторских документов в соответствии с требованиями ЕСКД, представляет собой эффективное средство для развития образного мышления студентов. Учебно-методический материал изложен таким образом, чтобы студент, обладающий общими навыками работы на компьютере, смог самостоятельно освоить навыки проектирования в системе трёхмерного твёрдотельного моделирования КОМПАС-3D. В представленной методике последовательно и достаточно подробно описаны операции, необходимые для создания трёхмерных ассоциативных моделей отдельных деталей и сборочных единиц, а также для разработки конструкторской документации на эти детали и сборочные единицы с использованием созданных твёрдотельных моделей. Представлены примеры разработки твёрдотельных моделей и чертежей отдельных деталей и сборочных единиц поршневого компрессора.

Изложенная методика апробирована в учебном процессе кафедры «Компрессорные и холодильные машины и установки» при курсовом проектировании по дисциплине «Теория, расчёт и конструирование поршневых компрессоров» в рамках специальности 150801 «Вакуумная и компрессорная техника физических установок». Авторы выражают благодарность студентам старших курсов ОмГТУ Иващенко А.В. и Щербаковой О.В. за большую помощь, оказанную ими при подготовке этого учебного пособия.

ПРОСТРАНСТВЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

Система КОМПАС-3D располагает весьма широкими возможностями создания трехмерных моделей самых сложных конструкций как отдельных деталей, так и сборочных единиц. Причем процесс моделирования аналогичен технологическому процессу изготовления изделия. Осуществляя компьютерную сборку нескольких деталей в сборочную единицу, мы можем временно отключать изображение какой-либо детали, редактировать ее или выполнять любой сложный разрез. В КОМПАС-3D объемные модели и плоские чертежи ассоциированы между собой, любое редактирование модели повлечет за собой изменение в чертеже, созданном по данной модели.

Трехмерные модели могут задаваться различными способами. Каркасные – задаются вершинами и ребрами. Объемные (твердотельные) – формируются из элементарных объектов с использованием логических операций объединения, вычитания, пересечения. По таким моделям можно построить не только графические изображения (виды, разрезы, сечения), но и рассчитать их массоинерционные характеристики, такие как масса, объем, момент инерции и др., если указать материал, из которого выполнено изделие.