ТВЕРДОТЕЛЬНОЕ 3D МОДЕЛИРОВАНИЕ В ЗАДАЧАХ ИНЖЕНЕРНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

ф

Вестник ФГБОУ ВПО РГАТУ, № 2 (22), 2014

КРАВЧЕНКО Андрей Михайлович, д-р техн. наук, профессор,

Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева

ТВЕРДОТЕЛЬНОЕ 3D МОДЕЛИРОВАНИЕ В ЗАДАЧАХ ИНЖЕНЕРНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Рассматривается высокопроизводительный метод автоматизации и визуализации результатов инженерного проектирования изделий машиностроения с использованием современных информационных технологий.

Ключевые слова: проектирование, машиностроение, САПР, автоматизация Andrey Mikhaylovich Kravchenko

SOLID 3D MODELING IN PROBLEMS OF ENGINEERING DESIGN

Is considered a high-performance method of automation and visualization the results of the engineering design of machine-building products using modern information technologies. Key words: design, engineering, CAD, automation

Качественное выполнение государственного заказа на подготовку высококлассных технических специалистов в настоящее время невозможно без применения самых совершенных информационных технологий для решения задач конструирования и проектирования различных изделий машиностроения: средств механизации, технического обслуживания и ремонта машин. Современные требования, предъявляемые к инженеру, предполагают его высокие компетенции как в области анализа существующих технических систем, так и в области личного участия в проектировании (синтезе) новых высокопроизводительных объектов профессиональной деятельности.

В данном материале представлены некоторые результаты применения специализированных программных продуктов при решении задачи разработки учебного проекта электромеханического привода тягового конвейера для перемещения колесной техники на участке поточной линии ремонтного органа в структурных подразделениях по обслуживанию средств механизации (рисунок 1). К таким продуктам можно отнести как широко известные САПР - Win Machine, КОМПАС, AutoCAD, так и менее известные - САПР Inventor Professional от компании Autodesk и программную среду визуализации 3DVIA Composer от компании Dassault Systèmes.

После выполнения стандартных расчетов аналитическим методом или в среде Win Machine элементов механического привода по известным

методикам, например [1-3], выполняется эскизная компоновка и электронные 2D чертежи в САПР КОМПАС (рисунок 2) или AutoCAD, на которых уточняются компоновочные особенности взаимодействия подвижных и неподвижных деталей и узлов. Эти чертежи кладут в основу эскизов, по которым выполняют объемные твердотельные модели всех деталей в отдельности и сборочных единиц в целом в САПР Inventor Professional (рисунок 3). САПР Inventor Professional позволяет оперативно в полуавтоматическом режиме выполнить весь комплекс работ по инженерному проектированию объекта машиностроения:

- динамический анализ контактного взаимодействия - позволяет превратить модель в реальный механизм: при перемещении тех или иных деталей контролируется их взаимодействие с окружением;

- прочностной анализ - позволяет оценить поведение деталей под нагрузкой с целью обеспечения достаточной прочности проектируемых изделий (рисунок 4);

- изготовление необходимого комплекта графической и текстовой документации (рисунок 5) в соответствии с требованиями ЕСКД для выдачи задания на изготовление.

С помощью такого мощного программного продукта как 3DVIA Composer создаются технические иллюстрации (рисунок 6), видео и интерактивные 3D-объекты, которые не только обеспечивают лучшее восприятие информации, но и повышают качество формируемой документации. Применение

© Кравченко А. М.,2014 г.

Технические науки

1 - натяжная станция; 2 - тяговая цепь; 3 - буксирное устройство; 4 - электромеханический

привод конвейера Рис. 1 - Общий вид компоновки тягового конвейера

Рис. 2 - Электронные чертежи общего вида зубчатого цилиндрического редуктора (а) и электромеханического привода конвейера (б) в САПР КОМПАС

б

Рис. 3 - Изображения трехмерных твердотельных прототипов: цилиндрической передачи (а), цилиндрического редуктора (б) и электромеханического привода (в) в САПР Inventor Professional

б в

Рис.4 - Расчетная модель напряжений от действия радиальной силы (а) и результаты моделирования анализа напряжения (б) и деформаций (в), возникающих в колесе и валу под воздействием сосредоточенной силы в САПР Inventor Professional

оттоигиош |

Рис.5 - Сборочный чертеж твердотельной модели редуктора в двух видах с изометрией, выполненный в САПР Inventor Professional

Передаточный механизм

в

Рис. 6 - Пример выполнения технических иллюстраций твердотельных 3D моделей зубчатой передачи (а), редуктора (б) и привода (в) в среде 3DVIA Composer

3DVIA Composer дает возможность существенным образом сократить время, затрачиваемое на переделку или обновление документации при внесении изменений в конструкцию изделия. Стоимость и сроки разработки документации также сокращаются за счет более эффективного использования информации о проектируемом изделии: разработку документации в 3DVIA Composer можно начинать на ранних этапах, когда конструкторская модель еще не сформирована полностью, а по завершении проектирования графический и мультимедийный контент легко обновлять в подготовленном шаблоне документа

Выводы

Предлагаемый метод комплексной автоматизации проектно-инженерной деятельности с использованием современных специализированных программных средств позволяет вывести подготовку инженерно-технических работников на качественно новый уровень, соответствующий современным требованиям. Технология трехмерного твердотельного виртуального моделирования изделий машиностроения позволяет одновременно

участвовать в создании изделия машиностроения неограниченному числу участников и избежать типичных ошибок конструирования на более ранней стадии совместного проекта, что ведет к сокращению времени разработки. Овладение рассмотренными и аналогичными программными продуктами будет способствовать повышению качества спроектированных технических систем и позволит перераспределить время инженера для решения более творческих и интеллектуальных задач.

Библиографический список:

1. Курсовое проектирование деталей машин: учеб. пособие / С.А. Чернавский, К.Н. Боков, И.М. Чернин и др. - М: ИНФРА-М, 2011.

2. Бышов Н.В, Кравченко А.М., Борычев С.Н., Кравчук Н.В., Андрющенко Е.И. Основы инженерного проектирования: монография. - Рязань: РГА-ТУ, 2011.

3. Бышов Н.В, Кравченко А.М., Борычев С.Н., Кравчук Н.В., Лунин Е.В. Инженерное проектирование в транспортном машиностроении: учебная книга. - Рязань: РГАТУ, 2011.