基于Creo的起重機行走臺車參數化建模

倪驍宇

摘要：行走臺車是起重機行走機構的主要部件，主要由臺車架、車輪組和鉸軸組成，其結構形式相對固定，可以擴展出一系列通用零部件的三維模型。本文利用Creo軟件強大的參數化建模功能和族表工具完成行走臺車的系列化建模，并提出一種系列化通用標準件的建模方法和思路。

關鍵詞： 起重機;行走臺車;Creo;參數化建模;族表

0? 引言

隨著計算機技術和三維CAD軟件的發展，目前國外的工業發達國家已普遍應用三維設計軟件進行設計，并將設計模型直接應用于生產加工。設計人員借助三維CAD軟件，能更高效地對所設計的產品的結構、制造工藝、數控加工及制造成本等進行優化，有效提高產品質量并取得更高的經濟效益。三維CAD軟件的模型還可以導入計算分析軟件中，經過相應處理即可進行計算，大大節約計算建模的時間，縮短設計周期并保證模型的可靠性。

近年來，隨著三維設計軟件在公司內部的推廣，越來越多的項目要求采用三維設計的方法。雖然目前的設計產品主要集中在非標設備領域，但是所涉及產品的部分機構和結構是相對標準和通用的，完全可以利用三維CAD軟件強大的參數化設計和族表工具生成系列化模型。

本文旨在利用三維設計軟件Creo實現起重機行走機構中行走臺車的參數化全系列建模，形成企業內部的三維通用標準零部件，規范設計標準，提高設計質量，并提出一種系列化通用標準件的建模方法和思路。

1? 行走臺車結構形式與裝配關系

1.1 結構形式

行走臺車是起重機行走機構的主要部件，也是其它軌行式設備的重要部件，通常由臺車架、車輪組和鉸軸三部分組成。

結合生產實際中的使用頻率，本文研究的行走臺車三維模型擬采用本公司使用頻率最高的形式，車輪軸承座為剖分式結構，其結構形式如圖1所示。

1.2 裝配關系

基于現有的二維行走臺車設計圖紙，三維模型的裝配關系擬與二維CAD圖紙一致，總裝配下有臺車架、車輪裝配和鉸軸裝配三個子裝配。行走臺車的裝配關系如圖2所示。

2? 行走臺車三維建模

2.1 建模方法的確定

采用各零件獨立建模的方式完成基礎模型的建立，然后再對子裝配和零件添加關系式和子族表的方式來完成行走臺車系列模型的擴展。根據車輪直徑規格630mm、710mm和800mm與軌道型號QU80、QU100和QU120配對，形成一個系列共計9種規格的行走臺車實例模型。

2.2 類屬模型的建立

選擇車輪直徑為630mm，軌道型號為QU80的行走臺車作為參數化模型的基礎類屬模型，以零件——子裝配——總裝配的建模順序完成整個模型的裝配。基礎模型的建模不是本文的研究重點，故在此不做贅述。完成后的行走臺車類屬模型如圖3所示。

2.3 參數關系的建立

為減少需要修改的主參數，在模型中添加部分參數，并建立關系式，賦初始值并作為族表中的驅動尺寸。以臺車架為例，定義參數WD作為輪距尺寸、HJ作為鉸座高度尺寸、BZ作為支承間距尺寸，添加參數如圖4所示。在參考平面定位尺寸與參數之間建立關系式，使所定義的參數能驅動參考平面位置，進而驅動模型零件裝配定位，參數關系式如圖5所示。

2.4 族表的建立

以車輪為例，在添加必要的關系式后，提取其它主要參數作為族表中的驅動尺寸，校驗族表得到車輪模型的各項實例。

以車輪裝配為例，添加各零件實例名作為裝配件族表的變量參數，校驗族表得到車輪裝配件的各項實例。

行走臺車總裝配中選取各子裝配實例構成族表，如圖6所示。校驗族表得到行走臺車的各項實例模型，如圖7所示。

在實際的設計過程中，根據軌道規格和車輪直徑確定行走臺車規格，可以直接調用相應的實例模型，快速生成獨立模型并裝配在總體模型中，大大提高設計效率。

3? 結論

本文基于Creo軟件，運用族表建立標準化零件和表驅動的裝配，生成起重機行走臺車全系列的參數化模型。對于裝配件中的零件，各零件的外形尺寸可以通過參數并配合族表來驅動，采用裝配件族表嵌套零件族表的方式來制作系列模型。

對于需要在Creo中繪制二維工程圖的通用件，由于工程圖中導入模型時只能是類屬模型或單個實例模型，無法做到編輯完一個類屬模型或實例模型的工程圖后批量生成其他模型的工程圖，因此不推薦采用族表的形式制作。推薦在參數化并編輯好相應工程圖后另存副本，然后修改參數的方式制作通用件系列三維模型和二維工程圖。

根據本次研究成果，對于系列化通用標準件三維模型的建模，總結出以下建模方法與思路：①明確主參數變量;②厘清主參數間關系;③擬定關系式以減少自由變量;④建立零件類屬模型;⑤對零件參數化，建立零件關系式和族表;⑥建立裝配件類屬模型;⑦建立裝配件關系式和族表;⑧總裝模型;⑨建立總裝配件的關系式和族表;⑩驗證所有實例。

參考文獻：

[1]GB/T 3811—2008，起重機設計規范[S].北京：中國標準出版社，2008.

[2]張質文.起重機設計手冊[M].北京：中國鐵道出版社，2001.

[3]詹友剛.Creo3.0高級應用教程[M].北京：機械工業出版社，2014.