二维工程图（精选五篇）
二维工程图 篇1
链斗式运输机采用链传动机构, 它具有输送量大、提升高度大、运行平稳可靠、寿命长等显著优点。目前国内很多工矿企业, 对链斗式运输机的需求在数量和性能上都有很大的提高。为进一步满足工业生产的需求和缩小链斗式运输机领域与国外先进技术的差距, 研究设计了一种链斗式运输机, 其性能基本达到国际先进水平。
2 链斗式运输机设计计算与结构设计
2.1 驱动链轮和从动链轮的结构设计
上、下链轮的结构分布如图1所示, 上、下链轮的结构如图2所示。
2.2 链条与料斗组合的设计计算
链斗式运输提升机中链条必须要合理地组装到料斗上后才可以正常工作。所以链条与料斗的尺寸型号的匹配是很重要的步骤。根据设计题目的要求, 考虑链条与料斗组合工作的稳定性和安全性, 故选择两条链并列使用的机构, 设计链条与链斗的组合如图3所示。
根据设计数据计算料斗的质量
单个料斗的体积
单个料斗的质量:
式中, ρ铁-铁的密度系数, ρ铁=7.8×103kg/m3;δ-料斗的壁厚, 取δ=8mm。
3 利用Pro/E软件绘制三维图
在设计链斗输送机机型时, 利用三维制图软件来生成各种零件的三维图。将零件的形状、尺寸更直观地展现出来, Pro/E制图软件生成的链斗式运输机的整体造型三维图如图4和图5。
4 利用Pro/E软件制二维图
在Pro/E软件的制图模块中我们可以直接将下箱体和总装体的三维实体图转换成二维零件图 (图6和图7仅为示意图) 。
5 结语
研究链式传动原理基础上, 针对链斗式运输机的基本结构及传统运输机械存在的问题, 设计出更适应现代工业生产、更安全可靠、更经济耐用的改进型运输机, 链斗及连接件也做了相应的改进, 以达到更加合理。设计过程中应用了先进的工程软件Pro/E绘制三维图, 并转换出二维工程图, 为生产厂家提供齐全的技术文件。
摘要：链斗式运输机不但能在高温、多灰尘及有腐蚀性的环境下工作, 而且能在垂直面内循环运输货物。文中设计了一种应用在工矿、石灰等生产领域的链斗式输送机。利用Pro/E软件绘制三维模型, 并转化成二维工程图。
关键词：链斗式输送机,Pro/E,二维工程图
参考文献
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二维工程图 篇2
引言
工程制图是高等工科院校学生必须掌握的一门号业基础核技术课，主要培养学生具备较高的工程文化素质，较强的绘制和阅读工程图样的能力。丰富的空间想象和分析能力，严谨细致的工作作风，及构型能力和创新能力。
长期以来，我国工程图学教学一直强调二维工程图样作为技术交流工具的唯一性和重要性，但随着科技的进步，计算机三维技术得到了迅速的发展，三维CAD实体模型数据信息可直接应用于生产加工，使工程图样的定义发生了深层次的变化，二维工程图样不再是工程界的唯一技术语言，使用三维CAD设计系统进行产品造型和设计生产是各个行业的发展趋势。但二维工程图样的支配地位不可能在短时间内被三维图完全取代，所以二维和三维并重将是今后图学的教学模式
1、基于传统工程制图的设计模式及应用现状
传统的工程制图课程教学重点主要放在平面投影和二维图样表达及制图技能训练上，要求学生把三维设计模型准确表达在二维平面图纸上(绘制工程图样)，再由图样想象出三维形体在空间存在的形式(阅读工程图样)，如此反复由空间到平面、平面到空间的训练，才能逐步建立一定的空间思维能力和想象能力，这需要花费较多的精力和时间及训练才能达到教学目的和要求。另外，在新的教学改苇形势下，制图课的课时越来越少，完成教学目标的难度越来越少，必须优化教学内容，才能使工程图学这门古老的学科焕发新的活力。
同时，基于传统工程制图的设计过程为：三维设计构思，二维工程图样表达读图还原三维实体，从以上流程可看出起始构思和最终结果是三维实体，而将两者联系起来在一起的二维图形，产品设计者需要经过专门训练才能掌握这种表达和读图方法。虽然二维工程图在设计中相对于三维图有缺陷，仙工程制图投影理论和三维工程图依然不能完全抛弃，这是由传统工程制图的就用现状所决定：
(1)从二维到三维的过渡需要一定的时间，我国自1992年启动“CAD应用工程”以来，实现了以“以甩图板”为目的的二维CAD技术全面普及与推广，到2006年二维CAD的应用在工程设计中的普及率已经达到了95％，所以一些企业在短时间内还离不开二维工程图样。
(2)二维是三维的基础，三维建模都是从二维图经过拉伸或旋转而形成。
(3)二维工程图样在表达上比三维更清楚和准确，且易于标注尺寸，尺寸公关等技术要求。且有与ISO接轨的国家标准，消除了国际间的技术壁垒，为技术交流和贸易往来打开了通道，但新的三维图的国际不可能很快建立起来，不利于行业内交流。
(4)所谓牵一发而动全身，工程制图的教学改革不能仅局限于自身改革，而考虑整个课程计划的改革，才能达到整体优化的效果。况且，各种专业基础课和专业课教材中，二维工程图样还发挥着重要作用。
综上所述，虽然二维工程图在相当长期内存在，并不会很快被三维取代，但三维CAD由于自身优势，必定会成为未来工程图学的发展趋势。
2、三维工程制图设计模式及其优势
随着计算机三维设计的发展，可以直接从三维物体出发想像构思产品，在电脑中建立数字化的三维几何模型，并通过屏幕三维动态显示进行观察，然后再行交互修改，最终生成三维产品。现代的三维设计模式为三维设计构思、三维建模、三维分析计算，从中不难看出，三维设计过程更复合人们的思维方式和设计习惯，极大地提高了设计效率，其优势如下；
(1)三维CAD可将设计者的构思直接生成三维模型，形象直观，能够从任意侧面或角度进行观察，设计效率高。
(2)三维模型可直接生二维工程图，修改三维实体时，其投影也会作改变，生成的投影不容易出错。
(3)三维CAD软件的模型可全参数化构建模型，一般添加几何约束和尺寸约束，就可实现全参数化驱动，容易修改和设计。
(4)三维CAD能够构造出各种二维图难以表达的复杂产品形状，如高级曲面造型技术等。
(5)能实现产品数字虚拟装配，干涉检查和运动仿真。
(6)三维设计直观易懂，现加上构造形象生动，可创造一种新颖愉快的学习氛围，激发学生的学习兴趣。
3、在工程制图中充实三维建模，实行二、三并重的工程图学教学模式
当前，工程语言正从二维向三维转变，辅助绘图向计算机辅助设计转变，数字化设计向虚拟设计、智能设计发展，用三维模型表达产品设计理念，更为直观。三维CAD是新一代数字化、虚拟化、智能化设计平台的基础，是培育新型人才的重要方法。因此我国企业应用三维设计技术，院校开展三维模型设计方面的教育，已经是大势所趋。
新形势下工程制图的教学模式应该在传统教学基础上融入三维建模，能与传统内容互补。将三维几何建模贯穿于教学全过程，同时贯穿二、三维并重的思想和教学模式。在具体实施过程中，要提高三维建模的重视程度，运用参数化方法进行三维建模，将三维建模、投影、二维图型表达、三维模型到二维模型的生成作为本门课的重点和难点。教学中既要有现代三维设计的新思想，又要有传统工程图形的精华。
4、结束语
二维工程图 篇3
为了使用户能充分利用已有的二维图形信息,国内外研究者一直把从工程图纸自动转换为三维特征模型作为计算机辅助设计与计算机图形学中一个重要的研究领域,相继提出各种重建算法,但仍然存在着一些问题:(1)原始工程图因为绘制结果的近似,造成几个视图之间的关系不唯一;(2)大量的规定画法、简化画法之类的表达找不到确定的对应关系;(3)多数尺寸标注并未与图线相关联,造成软件难以确定地解释。因此,目前各种各样的CAD系统层出不穷,但是直接从二维视图构造三维实体模型的技术还处于研究之中,离实用还有相当的距离[1,2]。本文以Pro/Engineer的AutobuildZ功能为平台,介绍以交互和自动相结合的方式实现工程图二维到三维转换的方法和步骤,及从2D向3D转换过程中常见问题的解决方案,从而避免重复劳动,提高设计效率。
2 从二维视图到三维几何模型转换的思路
工程图是以正投影原理将空间三维形体向投影面投影得到的,而由二维工程图向三维立体模型转换是一个逆向过程,计算机必须利用视图之间正确投影关系,进行投影匹配计算,还原三维立体模型。图1所示为实现由二维工程图向三维立体模型转换的基本流程。
3 从二维视图到三维几何模型转换的实现方法
3.1 二维工程图的预处理[3]
二维工程图的预处理主要有二个方面:
(1)转换二维工程图的文件格式为Pro/E兼容格式
在将工程图输入Pro/E中之前,必须将2D工程图转换为Pro/E任何支持的文件格式(如DXF、DWG和IGES),如果工程图是位图,首选要进行位图的矢量化,然后现保存为Pro/E支持的文件格式。
(2)修改工程图
在工程图中,对于回转体,一定要有中心线,如果没有,需要添加,在Pro/E中将作为旋转特征截面的图形,在AutoCAD等软件中先将其在中心线处打断,如图2所示。
3.2 Pro/E环境的设定
AutobuildZ是Pro/E野火版的一个插件应用程序,借助这样一套综合工具,设计工程师可以通过基于向导的简单方法从2D绘图创建全特征、参数化的3D设计。
对于Pro/E Wildfire野火版1.0用户,用户必须下载AutobuildZfor Pro/Engineer,并安装可执行程序及其支持文件(包括config.pro和config.win文件),并在config.pro中设置,这样才能使用,即可用Autobuild Z。
对于Pro/E Wildfire野火版2.0用户不需要下载或安装任何文件。只需要在当前的config.pro中设置autobuildz_enabled yes,即可用Autobuild Z。
3.3 二维视图到三维几何模型的转换
在Pro/E绘图模式下,实现2D到3D转换的具体步骤如下:
(1)将工程图文件导入Pro/E
打开Pro/E,选择“打开”命令,从下拉列表中选择文件类型,打开如DXF/DWG等工程图文件。
(2)清理二维工程图中不需要的数据,利用AutobuildZ的工具将不需要的尺寸等数据隐藏起来。
(3)设定投影方式,并定义视图,输入的工程图是三维模型在各个方向上的投影,所以需要分别将其定义为前视、上视、左视等视图。
注意:在定义任何其它视图之前,必须先定义前视图。
(4)生成3D参数化模型[4]
在Pro/E中,基于二维视图的3D参数化模型重建采用的是交互式特征识别法,从视图中获取信息用于特征造型,图3所示的是二维图纸进行三维重建后得到的实体模型。
拉伸特征:图3(a)中的三维实体是通过一个拉伸特征实现的,从主视图或后视图获取到拉伸特征轮廓信息如图3(b)所示,从左视图或右视图等其它视图获取拉伸的长度信息。
添加一个切除特征:可以在已经生成的拉伸特征的基础上用旋转的方法添加一个切除特征,从主视图获取旋转轴和旋转特征的轮廓信息,完成切除。如图4所示。
4 结语
利用Pro/E的AutobuildZ功能,实现了从平面二维工程图到3D参数化模型的跨越,对于一些常见的二维图纸,可以轻松实现到三维建模的转换,从而避免重复劳动,提高设计效率。
参考文献
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二维工程图 篇4
相控阵天线设计过程中一般采用数字衰减器及数字移相器, 而数字衰减器及数字移相器的量化过程对电波束的形成带来误差[1];同时工艺制造偏差、阵元及其他元器件故障等随机误差对副瓣电平均有影响[2], 从而影响合成阵列方向图的效果。然而副瓣电平作为阵列方向图的重要指标, 并且在工程应用中, 当副瓣电平较高时会提高主副瓣判别难度, 实际跟踪目标过程中易造成副瓣误跟踪, 进而影响跟踪效果。对此, 目前国内外已有许多相关的文献资料[3,4,5,6,7]。
本文主要通过对二维阵列天线方向图误差的理论建模, 仿真计算等方法分析研究量化误差、随机误差对副瓣电平、平面相控阵天线阵列方向图产生影响的关键参数, 并给出相关参数取值范围的合理建议。
1 二维阵列方向图建模
在计算二维阵列天线空间方向图时, 首先确定所使用的坐标系。一般来讲, 不同坐标系适用于不同的实际应用中, 包括天线坐标系、雷达坐标系以及正弦空间表示法等[1], 正弦空间表示法作为三维空间到二维平面的半球映射, 其在二维平面中对于天线扫描角度的表现更为直观。因此本文理论分析及仿真计算均以正弦空间表示法为基础。正弦空间表示法中, 二维阵列天线的阵列因子可表示为:
式中, M, N分别表示平面相控阵天线的行阵与列阵的阵元数;Ak为复电压;d=2π/λ (λ表示信号的波长) ;u, v∈[-1, 1]分别表示入射角度对应点所在正弦空间表示法中u-v平面的坐标;[1]。其中, θ、为天线坐标系下表示空间角度的2个参数, 记:
则式 (1) 可表示为:
当第k个阵元的幅度产生Δak的误差, 相位产生Δxk·u+·Δyk·v的误差时, 阵列因子表达式变为[7]:
根据Taylor展开式可得:
进而将AF的表达式整理可得:
Δakd (Δxk·u+Δyk·v) 作为2项极小误差的乘积, 在此忽略。因此,
式中, AF0为理想状态下二维阵列的阵列因子;ΔAFu, v为由相位误差引起的变化量;ΔAFa为由幅度误差引起的变化量。
二维阵列方向图的表达式[1]可表示为:
式中, θ和分别为天线坐标系下对应的2个角度参数;EP=g (θ) 为单个阵元方向图。因此, 由上式可知, 幅相误差通过对二维阵列因子产生影响, 进而导致形成的阵列方向图发生变化。
工程应用中, 幅度误差、相位误差的产生原因有多种, 包括数字衰减器、数字移相器的量化过程造成的量化误差以及由于工艺制造偏差、阵元及其他元器件故障等造成的随机误差。下面从量化误差、随机误差对阵列方向图的影响分别进行讨论分析。
2 幅相误差对阵列方向图影响分析
2.1 量化误差对阵列方向图的影响
相控阵天线利用衰减器及移相器对阵列中每个阵元完成幅度和相位的调整, 进而改变阵列因子, 从而影响阵列方向图的空间合成, 以完成电波束指向角度的变化及电波束的扫描功能。实际应用中采用数字衰减器及数字移相器完成, 数字移相器用于产生空间电波束形成所需的阵元相位值。数字移相器位数n作为表征移相器性能的重要参数, 其决定了移相器步进l, 即
数字移相器相移量是离散的, 离散量化过程同时也带来了相应的量化误差。设为第k个阵元所需的相移量, 因此由式 (2) 可得:
式中, 为第k个阵元移相器的量化误差:
式 (3) 为直接取整进行相位量化造成的量化误差值。
另一种常用的量化方法是根据真实值与量化离散点的差值进行四舍五入, 取就近量化点, 得到量化相位误差为:
量化相位误差的出现会导致原有的副瓣电平升高, 阵列合成方向图出现额外的副瓣, 降低抗干扰能力[8]。同时, 相位误差的存在将导致各阵元相位与理论值出现偏差, 改变阵列天线波束的空间合成, 使波束指向偏离理论设定值, 从而影响阵列天线性能。
在此, 副瓣的峰值归一化电平记作psll, 副瓣的平均值归一化电平记作asll, 文献[1]给出了psll及asll的计算公式, 如下:
由上式可知, 数字移相器的位数越低, 副瓣电平的平均值及峰值越大。量化误差抬高了整体副瓣电平, 同时产生了更多明显的副瓣 (参见仿真分析部分) , 从而影响了阵列方向图, 进而影响了相控阵天线的整体性能, 对目标识别及捕获跟踪均带来影响。数字衰减器对幅度的量化过程与此类似, 带来新的误差, 在此不再赘述。
2.2 随机误差对阵列方向图的影响
对于工业产品, 由于其工艺制造偏差、阵元及其他元器件故障等引起的随机相位、随机幅度误差是不可避免的, 而对于平面相控阵天线来说, 由于其阵元数量多, 随机误差的影响更不可忽视, 其中随机幅度、相位误差分别满足N (0, σ12) 、N (0, σ22) 的高斯分布[2]。Mailloux在文献[2]中给出了平均副瓣电平的计算公式:
式中, asll为平均副瓣电平;为随机误差的方差;K为方向性系数;P为阵元除随机幅度、相位误差影响外正常工作的概率[2]。因此, 由上式可知, 当越小、P越大时, 平均副瓣电平越低。
由上可知, 相位和幅度的误差范围直接影响平面相控阵天线的副瓣电平、阵列方向图及整体性能。仿真分析部分将会就随机误差对阵列天线方向图的影响进行对比。
3 仿真分析
本文以18×18平面相控阵天线为例 (行阵、列阵阵元数M=N=18) , 阵元间距d=λ/2 (λ为电磁波的波长) , 分别对量化误差、随机误差进行仿真分析。
3.1 量化误差仿真分析
针对数字移相器位数为2位、4位和6位3种情况分别进行仿真实验, 以相位四舍五入的方法进行量化, 理想相位及数字移相器量化相位如图1所示。
根据仿真结果, 数字移相器位数越高, 其经过移相产生的量化相位越逼近原始相位。但是, 由于移相器精度越高, 其制造越复杂, 造价越昂贵。因此无法一味提高移相器精度, 只能权衡选取适当位数的数字移相器, 同时选取适当随机馈相等方法[9,10,11]以降低量化相位误差对副瓣电平、波束指向及阵列天线方向图的影响。
下面, 针对空间扫描角度θ=30°、的情况, 仿真阵列天线理想方向图及2位、4位和6位数字移相器量化相位误差影响下的阵列天线方向图如图2所示。
图2反应出, 阵列方向图在数字移相器量化误差影响下在其他位置出现了明显的副瓣, 同时阵列方向图能量分布更加分散。由表1仿真数据可知, 当数字移相器位数越低时, 其新生副瓣最高电平越接近理想方向图的第一副瓣电平, 对方向图性能影响较大;而移相器位数越高, 其量化相位越接近真实相位, 产生的新生副瓣电平越低, 形成的方向图也越接近理想方向图。由仿真结果表1可知, 当移相器位数达到甚至超过4时, 最高新生副瓣电平值较第一副瓣电平低10 dB以上, 对天线基本性能的影响在可接受范围内。
3.2 随机误差仿真分析
针对理论分析, 下面以方差分别为 (1°, 0.1 dB) 、 (5°, 0.5 dB) 、 (10°, 0.5 dB) , (10°, 1 dB) 和 (20°, 1 dB) 的随机相位、幅度误差为例, 对随机误差影响下的阵列方向图进行仿真。如表2所示, 在随机误差影响下, 副瓣电平发生改变, 阵列天线方向图的能量分布亦发生变化, 影响阵列天线增益及整体性能。随着随机误差方差的增大, 阵列方向图平均副瓣电平及第一副瓣电平也随之升高, 当幅度随机误差方差超过0.5 dB、相位随机误差方差超过10°时, 不仅阵列方向图能量更趋分散、副瓣出现位置的随机性加大, 而且第一副瓣电平较理想情况升高明显。
因此, 在相关工程实践中, 应尽量消除产生随机误差的可能因素, 同时在生产研制过程中严格把控生产工艺及流程, 使随机相位、幅度误差的方差不超过 (10°, 0.5 dB) , 以确保对阵列天线方向图产生较小影响, 同时满足阵列天线性能要求。
4 结束语
通过对二维阵列方向图误差形成的理论建模, 对量化误差及随机误差的分析, 说明了量化误差及随机误差的相关参数对阵列方向图有较大影响。以18×18二维阵列天线为例, 对误差作用下的阵列方向图进行了仿真分析。结果表明, 量化误差及随机误差对平面相控阵天线副瓣电平及方向图能量分布有较大影响, 同时会产生新生副瓣, 影响阵列天线方向图, 进而影响阵列天线使用及跟踪性能。工程应用中建议使用不低于4位的数字移相器, 以降低量化误差带来的新生副瓣影响;并且采取有效措施尽量减少制造工艺偏差, 提高阵元可靠性等, 以降低幅相随机误差方差至 (10°, 0.5 dB) 范围内, 从而提高阵列天线性能。
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二维工程图 篇5
AutoCAD是目前应用最广的制图软件,具有强大的图纸绘制功能以及图形编辑功能,绘制的图样可以转换成为多种格式的图纸,具有很强的数据交换能力,支持多种硬件设备和操作平台,因此有很强的通用性、易用性、适用性[1]。
SolidWorks目前已成为3DCAD市场的主流,由于其草绘功能有限,要直接绘制模具图纸并生成精确的三维模型较为困难,但是SolidWorks具有较强的数据转换功能,可以直接调用由AutoCAD导入的工程图文件,再将调入的文件转化为三维模型[2]。
建立三维立体模型,通常是直接或间接地以草图为基础的,而三维软件的草绘与AutoCAD的二维绘图类似,因此如果在三维软件中省去草绘这一步,便可大大地提高绘图效率。本文介绍了在SolidWorks中,将AutoCAD的工程图转化为SolidWorks的草图,再建立三维模型的方法。
1CAD图纸转换为DXF格式的工程图
DXF是一种以文本的格式来描述AutoCAD的图形文件[3]。本文以轮胎花纹图纸为例,首先将CAD图纸输出保存为DXF格式,如图1所示。
CAD工程图中包含了零件的各种信息,如尺寸、材料、加工精度等等,是制造零件的依据,但在进行实体建模的时候,通常需要省略这些信息,因此将二维工程图导入SolidWorks时,需将工程图中的尺寸等信息删除,只留下零件的形状特征即可[4]。
2工程图导入SolidWorks环境
导入二维工程图时需要选择合适的视图平面,通过修改将不需要的视图删除。在轮胎模具花纹块的绘制中,只需保留主视图。由于在生成三维模型特征时,草图的轮廓需要是封闭的,因此要检查好草图是否有不封闭的情况,有无多余的线和点,确定是否真正相交成封闭的图形[5]。经过删减得到的结果如图2所示。
3创建三维实体模型
在SolidWorks中,由于图2所示为轮胎花纹图,而加工所需要的为轮胎模具图纸,因此首先要将轮胎花纹图纸拉伸后反向,这样就得到轮胎模具图纸。生成3D模型时,常采用拉伸、切除命令,从草图中选择部分图形,可以一次选一个或者多个,但是各个图形保证是封闭的,才能生成实体特征。下面先选中外圈轮廓,进行旋转,得到如图3所示的轮廓旋转结果。
草图在转换过程中由于原始定义会出现一些不符合要求的情形,这时需要使用简单指令对其进行调整。
然后,按照轮胎花纹图纸的俯视图,通过一般的特征造型方法,比如拉伸、旋转、倒角、圆角等构造轮胎模具花纹块上的花纹,最后生成轮胎模具花纹块,如图4所示。
轮胎模具的花纹日新月异,而且花纹越来越复杂,用此种方法可以避免在SolidWorks中重复画草图,使作图效率得到很大的提高,具有很强的实用价值。
4结束语
本文提出了一种将轮胎模具的二维图纸向SolidWorks三维模型转化的较为简单的方法,相对于直接在SolidWorks中进行三维图纸的绘制,大大提高了绘制效率,也提高了图纸绘制的精确度。
对于一些形状复杂、尺寸定位不规则的图形,在三维软件里绘制草图比较麻烦,同样可以应用此方法。这样,在制作三维模型的时候,不用再重复草绘,就可以轻松生成三维实体。
参考文献
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