基于Creo的起重机行走台车参数化建模

倪骁宇

摘要：行走台车是起重机行走机构的主要部件，主要由台车架、车轮组和铰轴组成，其结构形式相对固定，可以扩展出一系列通用零部件的三维模型。本文利用Creo软件强大的参数化建模功能和族表工具完成行走台车的系列化建模，并提出一种系列化通用标准件的建模方法和思路。

关键词： 起重机;行走台车;Creo;参数化建模;族表

0  引言

随着计算机技术和三维CAD软件的发展，目前国外的工业发达国家已普遍应用三维设计软件进行设计，并将设计模型直接应用于生产加工。设计人员借助三维CAD软件，能更高效地对所设计的产品的结构、制造工艺、数控加工及制造成本等进行优化，有效提高产品质量并取得更高的经济效益。三维CAD软件的模型还可以导入计算分析软件中，经过相应处理即可进行计算，大大节约计算建模的时间，缩短设计周期并保证模型的可靠性。

近年来，随着三维设计软件在公司内部的推广，越来越多的项目要求采用三维设计的方法。虽然目前的设计产品主要集中在非标设备领域，但是所涉及产品的部分机构和结构是相对标准和通用的，完全可以利用三维CAD软件强大的参数化设计和族表工具生成系列化模型。

本文旨在利用三维设计软件Creo实现起重机行走机构中行走台车的参数化全系列建模，形成企业内部的三维通用标准零部件，规范设计标准，提高设计质量，并提出一种系列化通用标准件的建模方法和思路。

1  行走臺车结构形式与装配关系

1.1 结构形式

行走台车是起重机行走机构的主要部件，也是其它轨行式设备的重要部件，通常由台车架、车轮组和铰轴三部分组成。

结合生产实际中的使用频率，本文研究的行走台车三维模型拟采用本公司使用频率最高的形式，车轮轴承座为剖分式结构，其结构形式如图1所示。

1.2 装配关系

基于现有的二维行走台车设计图纸，三维模型的装配关系拟与二维CAD图纸一致，总装配下有台车架、车轮装配和铰轴装配三个子装配。行走台车的装配关系如图2所示。

2  行走台车三维建模

2.1 建模方法的确定

采用各零件独立建模的方式完成基础模型的建立，然后再对子装配和零件添加关系式和子族表的方式来完成行走台车系列模型的扩展。根据车轮直径规格630mm、710mm和800mm与轨道型号QU80、QU100和QU120配对，形成一个系列共计9种规格的行走台车实例模型。

2.2 类属模型的建立

选择车轮直径为630mm，轨道型号为QU80的行走台车作为参数化模型的基础类属模型，以零件——子装配——总装配的建模顺序完成整个模型的装配。基础模型的建模不是本文的研究重点，故在此不做赘述。完成后的行走台车类属模型如图3所示。

2.3 参数关系的建立

为减少需要修改的主参数，在模型中添加部分参数，并建立关系式，赋初始值并作为族表中的驱动尺寸。以台车架为例，定义参数WD作为轮距尺寸、HJ作为铰座高度尺寸、BZ作为支承间距尺寸，添加参数如图4所示。在参考平面定位尺寸与参数之间建立关系式，使所定义的参数能驱动参考平面位置，进而驱动模型零件装配定位，参数关系式如图5所示。

2.4 族表的建立

以车轮为例，在添加必要的关系式后，提取其它主要参数作为族表中的驱动尺寸，校验族表得到车轮模型的各项实例。

以车轮装配为例，添加各零件实例名作为装配件族表的变量参数，校验族表得到车轮装配件的各项实例。

行走台车总装配中选取各子装配实例构成族表，如图6所示。校验族表得到行走台车的各项实例模型，如图7所示。

在实际的设计过程中，根据轨道规格和车轮直径确定行走台车规格，可以直接调用相应的实例模型，快速生成独立模型并装配在总体模型中，大大提高设计效率。

3  结论

本文基于Creo软件，运用族表建立标准化零件和表驱动的装配，生成起重机行走台车全系列的参数化模型。对于装配件中的零件，各零件的外形尺寸可以通过参数并配合族表来驱动，采用装配件族表嵌套零件族表的方式来制作系列模型。

对于需要在Creo中绘制二维工程图的通用件，由于工程图中导入模型时只能是类属模型或单个实例模型，无法做到编辑完一个类属模型或实例模型的工程图后批量生成其他模型的工程图，因此不推荐采用族表的形式制作。推荐在参数化并编辑好相应工程图后另存副本，然后修改参数的方式制作通用件系列三维模型和二维工程图。

根据本次研究成果，对于系列化通用标准件三维模型的建模，总结出以下建模方法与思路：①明确主参数变量;②厘清主参数间关系;③拟定关系式以减少自由变量;④建立零件类属模型;⑤对零件参数化，建立零件关系式和族表;⑥建立装配件类属模型;⑦建立装配件关系式和族表;⑧总装模型;⑨建立总装配件的关系式和族表;⑩验证所有实例。

参考文献：

[1]GB/T 3811—2008，起重机设计规范[S].北京：中国标准出版社，2008.

[2]张质文.起重机设计手册[M].北京：中国铁道出版社，2001.

[3]詹友刚.Creo3.0高级应用教程[M].北京：机械工业出版社，2014.