基于Solidworks软件的船闸一字闸门三维设计

    目前，水利水电金属结构大多数采用二维绘图软件设计。相比于手工绘图，二维绘图软件设计效率高，但二维设计不够直观智能，而且在原始设计资料变动情况下，完成的产品需要重新手工调整，工作量大，费时费力。为克服以上困难，提出了利用三维软件进行闸门设计。

    本文以某船闸工作闸门为例，进行三维建模设计。

1 闸门三维建模

    1.1 闸门布置概述

    工作闸门孔口净尺寸为8.0m×7.9m(宽×高)，采用一字型平面钢闸门，单向止水。闸槽、闸底槛均布置在闸首下游侧，闸门底枢、顶枢及门库布置在上游侧，闸门开启时由液压启闭机牵引绕底枢朝上游侧运转。门叶采用5道主横梁近似等荷载布置。闸门端柱设置底枢和顶枢。底枢位于端柱腹板与底主梁腹板交接处，4个顶枢的中心则分别对应另外4道主横梁腹板。建模时，将闸门作为总装配体，闸门的各主要部件作为子装配体，其装配关系见图1。

图1 船闸一字闸门结构

    1.2 参数化设计方法

    中建立装配模型的方法主要分为两种，自下而上设计方法和自上而下设计方法。自下而上的设计方法比较传统，即设计人员先设计并造型零件，然后将之插入装配体，接着使用配合来定位零件，如果需要更改零件的参数，必须单独编辑零件；自上而下设计方法中，零部件的形状、大小及位置可在装配体中设计，类似于现在的二维设计方法（先画装配图，再画零件图）。本闸门综合使用这两种方法。

    首先对闸门总成进行初步设计，根据闸门荷载和总体布置对闸门运行原理进行分析，并在二维图纸中确定闸门面板、底枢、顶枢的外围尺寸和相对位置；然后对复杂的子装配件（如底枢装配、顶枢装配等）进行三维建模设计；最后将子装配图重新插入整体装配中，根据相对位置定位装配，干涉检查，并优化设计。

    1.3 零件的三维建模

    三维建模菜单直观简洁，主要特点是参数化和特征化。参数化由驱动尺寸和几何关系组成，在零件设计中可以直接修改某个驱动尺寸，其余和这个尺寸有几何关系的尺寸同步修改，方便直观；特征划分为草图特征和应用特征，一个零件是由很多个特征构成的，草图特征是指使用草图建立的特征，应用特征是直接在模型上建立的特征（比如直接插入螺纹孔、倒圆等）。