3D моделирование механических конструкций. Конструкция двигателя внутреннего сгорания

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

3D моделирование механических конструкций. Конструкция двигателя внутреннего сгорания

Брантов А.А., Белых М.А., Григорьев Н.А. Костюченко Т.Г. Национальный исследовательский Томский политехнический университет, Институт неразрушающего контроля

Трёхмерная графика (3D (от англ. 3Dimensions - рус. 3 измерения) Graphics, Три измерения изображения) - раздел компьютерной графики, совокупность приемов и инструментов (как программных, так и аппаратных), предназначенных для изображения объемных объектов [1].

Трёхмерное изображение на плоскости отличается от двумерного тем, что включает построение геометрической проекции трёхмерной модели сцены на плоскость (например, экран компьютера) с помощью специализированных программ (однако, с созданием и внедрением 3Dдисплеев и 3D-принтеров, трёхмерная графика не обязательно включает в себя проецирование на плоскость). При этом модель может, как соответствовать объектам из реального мира (автомобили, здания, ураган, астероид), так и быть полностью абстрактной (проекция четырёхмерного фрактала).

Трёхмерное моделирование является гораздо более эффективным (но и более сложным) инструментом, нежели двухмерное моделирование. В современных САПР среднего и тяжёлого классов наличие параметрической модели заложено в идеологию самих САПР. Существование параметрического описания объекта является базой для всего процесса проектирования.

Существует множество различных CAD систем, однако в данном творческом проекте был использован программный комплекс T-FLEX CAD -- российская САПР среднего класса, использующая геометрическую параметризацию, компании Топ Системы [2].

Трёхмерная сборочная модель в T-FLEX CAD

Для целей проектирования 3D сборок могут использоваться различные команды и операции.

Под сборочной трёхмерной моделью понимается такая модель T-FLEX CAD, в составе которой участвует геометрия других 3D моделей, хранящихся в отдельных файлах. Компонентом сборки может служить 3D модель, созданная в T-FLEX CAD, либо модель другой системы, переданная в TFLEX CAD в одном из поддерживаемых обменных форматов. Сборочной конструкцией можно считать модель, созданную на основе не отдельных файлов-деталей, а из элементов-операций одного документа, поскольку система T-FLEX CAD поддерживает такую функциональность. Но такой документ назвать сборочным нельзя, потому что в нем отсутствуют ссылки на геометрию, взятую из других документов. В сборочном документе всегда сохраняется связь с документом элемента сборки (детали). При работе со сборкой система следит за состоянием используемых файлов. В случае изменения файла детали система сделает запрос на обновление данных. Каждый обновленный компонент будет заново пересчитан и загружен в сборку. Сборочная модель не может использоваться без своих компонентов, но каждый файл, участвующий в сборке, может быть вполне самостоятельным документом, и в свою очередь также может являться сборкой. Количество уровней вложенности подсборок в системе не ограничено.

По чертежам деталей двигателя были созданы 3D модели в T-Flex CAD, далее была произведена сборка данных частей в единую конструкцию так же при помощи программы T-Flex.

На рисунках с 1 по 8 представлены 3D модели элементов двигателя внутреннего сгорания. На рисунке 9 представлена сборка двигателя внутреннего сгорания.

Рис. 1. Блок двигателя

Рис. 2. Коленвал

Рис. 3. Противовес

Рис. 4. Поршень

Рис. 5 Шатун

Рис. 6 Палец

Рис. 7. Бугель шатуна

Рис. 8. Подставка

Рис. 9. ДВС в сборке

Изготовление деталей двигателя внутреннего сгорания

Послойное наплавление (Fusing Deposition Modeling, FDM)

Модель при FDM-печати создается послойно. Для изготовления очередного слоя термопластичный материал нагревается в печатающей головке до полужидкого состояния и выдавливается в виде нити через сопло с отверстием малого диаметра, оседая на поверхности рабочего стола или на предыдущем слое, соединяясь с ним. Головка перемещается в горизонтальной плоскости и постепенно «рисует» нужный слой -- контуры и заполнение между ними, после чего происходит вертикальное перемещение на толщину слоя и процесс повторяется до тех пор, пока модель не будет построена полностью.

В нашей работе использовался АБС пластик - это термопластическая ударопрочная техническая смола, сополимер акрилонитрил-бутадиен-стирол. Это пластический материал с желтоватым оттенком, хотя имеются и прозрачные модификации продукта. АБС-пластики легко окрашиваются в любые цвета.

Распечатка деталей двигателя осуществлена на 3D принтере PICASO DESIGNER [3]. Далее все детали конструкции были обработаны наждачной бумагой и собраны при помощи склеивания. Для наглядной демонстрации работы двигателя был установлен стартер, и шестеренки. Благодаря этой конструкции осуществляется вращение коленвала а также движение поршневой группы, закрепленной на коленвале. Для уменьшения сил трения все взаимодействующие детали были смазаны маслом.

Рис. 10. 3D принтер PICASO DESIGNER

Результат работы:

Рис. 11. Действующая модель двигателя внутреннего сгорания

Заключение

В результате проведенной в течение одного учебного семестра работы изучены основные принципы 3D моделирования и изготовлена действующая модель двигателя внутреннего сгорания.

моделирование двигатель принтер печать

Список используемой литературы

1. Трёхмерная графика.

2. Топ системы.

3. 3D принтер.

Размещено на Allbest.ru