基于CATIA的機(jī)械減振器三維建模的應(yīng)用

摘要：利用CATIA對(duì)減振器零件進(jìn)行了三維建模，并在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行了預(yù)裝配。在預(yù)裝配的數(shù)字樣機(jī)上即可檢查和修改設(shè)計(jì)中的干涉和不協(xié)調(diào)，減少樣品差錯(cuò)率。降低產(chǎn)品總成本，大大縮短設(shè)計(jì)制造周期。

關(guān)鍵詞：三維建模；CATIA V5；減振器

中圖分類(lèi)號(hào)：S220.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9599 （2012） 15-0000-02

CATIA是法國(guó)Dassault System公司旗下的CAD/CAE/CAM一體化軟件，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車(chē)制造等行業(yè)，它的集成解決方案覆蓋所有的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域，模塊化的CATIA系列產(chǎn)品旨在滿(mǎn)足客戶(hù)在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)活動(dòng)中的需要，，并支持從項(xiàng)目前階段、具體的設(shè)計(jì)、分析、模擬、組裝到維護(hù)在內(nèi)的全部工業(yè)設(shè)計(jì)流程。

其特有的DMU電子樣機(jī)模塊功能及混合建模技術(shù)更是推動(dòng)著企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力和生產(chǎn)力的提高。CATIA提供方便的解決方案，迎合所有工業(yè)領(lǐng)域的大、中、小型企業(yè)需要。市場(chǎng)上廣泛采用它的數(shù)字樣機(jī)流程，從而使之成為世界上最常用的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。

CATIA具有很強(qiáng)的三維實(shí)體建模的功能，當(dāng)用戶(hù)在草圖平面繪制二維圖形后，進(jìn)入零件設(shè)計(jì)（Part Design）模塊，可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)、拉伸、放樣、加肋、拔模等方法生成所需的三維零件毛坯。同時(shí)還可利用參數(shù)化約束功能，根據(jù)需要隨時(shí)進(jìn)行修改。設(shè)計(jì)者可以直接針對(duì)零件毛坯進(jìn)行形體改變，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)過(guò)程由\"繪圖\"向\"設(shè)計(jì)\"的轉(zhuǎn)變，而且CATIA V5提供的各項(xiàng)具體功能使三維模型的設(shè)計(jì)更類(lèi)似于生產(chǎn)加工過(guò)程，較好地實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與加工的結(jié)合。

減震器是連接設(shè)備和基礎(chǔ)的彈性元件，用以減少和消除由設(shè)備傳遞到基礎(chǔ)的振動(dòng)。在建筑工程等行業(yè)中，設(shè)備或管道需要吊裝的很多。可根據(jù)工程設(shè)備吊裝的實(shí)際需要選擇吊架減振器（吊式減震器），減振器的使用可以消除固體傳聲并且有明顯的降噪效果。減震器設(shè)計(jì)和應(yīng)用時(shí)，須考慮下列五大因素：

（1）滿(mǎn)足應(yīng)用減振器的設(shè)備對(duì)減震器重量和體積的要求；

（2）具有一定的減振特性；

（3）能承受溫度和其他環(huán)境條件（溫度、腐蝕性流體等）的變化；

（4）能承受規(guī)定的負(fù)載；

（5）能提供所需的減振量。

1 減振器各部件的三維建模

CATIA采用以草圖為基礎(chǔ)，生成特征的方式建立模型。特征建模是一種建立在實(shí)體建模的基礎(chǔ)上，利用特征的概念面向整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)制造過(guò)程進(jìn)行設(shè)計(jì)的建模方法，直接采用特征建立產(chǎn)品模型，特征的引用直接體現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖。特征建模技術(shù)有利于推動(dòng)行業(yè)內(nèi)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝方法的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、規(guī)范化，使得產(chǎn)品在設(shè)計(jì)時(shí)就考慮加工、制造要求，有利于降低產(chǎn)品的成本。

吊式減振器一般可由彈簧、定位板、殼體、拉桿、吊環(huán)等組成。

用CatiaV5對(duì)吊式減振器的各部件建模如下：

1.1 彈簧

在本減震器中的彈簧選用圓柱螺旋彈簧，根據(jù)其受力的性質(zhì)應(yīng)該是壓縮彈簧，首先根據(jù)工作條件選擇合適的彈簧材料，結(jié)構(gòu)上兩端圈應(yīng)做成死圈以起支撐作用，同時(shí)還要確定滿(mǎn)足使用要求所需的彈簧絲直徑和彈簧圈數(shù)以保證其滿(mǎn)足強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性及結(jié)構(gòu)要求。彈簧的主要參數(shù)如彈簧絲直徑、圈數(shù)、中徑等可根據(jù)彈簧在具體使用中的應(yīng)力和變形公式計(jì)算得出。

1.2 定位板

定位板的結(jié)構(gòu)形式和尺寸可根據(jù)自己的需要進(jìn)行設(shè)計(jì)，此產(chǎn)品中的定位板結(jié)構(gòu)如下：

1.3 殼體

為了滿(mǎn)足使用強(qiáng)度，殼體的上面做了適當(dāng)?shù)募雍瘛?/p>

1.4 拉桿

設(shè)計(jì)對(duì)象的混合建模：在CATIA的設(shè)計(jì)環(huán)境中，無(wú)論是實(shí)體還是曲面，做到了真正的互操作，在本拉桿的建模過(guò)程中應(yīng)用了線(xiàn)框和曲面設(shè)計(jì)、零部件設(shè)計(jì)的混合建模。

拉桿和吊環(huán)采用了螺紋連接，確定拉桿的直徑尺寸時(shí)要進(jìn)行螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算。螺紋連接在頻繁振動(dòng)時(shí)，連接有可能松動(dòng)，所以必須考慮防松問(wèn)題。根據(jù)具體情況采用適當(dāng)?shù)姆浪煞椒ā?/p>

1.5 吊環(huán)

上面幾部分的結(jié)構(gòu)形式和具體尺寸可以根據(jù)實(shí)際需要在滿(mǎn)足使用要求的前提下進(jìn)行更改。在建模的過(guò)程中根據(jù)需要進(jìn)入不同的工作臺(tái)進(jìn)行操作。

2 虛擬裝配

虛擬裝配是近年提出的一個(gè)全新概念，狹義虛擬裝配是在虛擬環(huán)境中把單個(gè)零件或部件組裝成產(chǎn)品的方法。廣義的虛擬裝配是指在虛擬環(huán)境中，如何使設(shè)計(jì)人員方便地進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、修改，讓設(shè)計(jì)人員更專(zhuān)注于產(chǎn)品功能的實(shí)現(xiàn)。它克服了“實(shí)物驗(yàn)證”的滯后性，可以極大的縮短開(kāi)發(fā)周期，節(jié)約開(kāi)發(fā)成本。

吊式減振器裝配完成如下圖

3 結(jié)束語(yǔ)

Catia設(shè)計(jì)軟件具有很強(qiáng)的三維造型功能，使設(shè)計(jì)過(guò)程快捷、準(zhǔn)確，提高了設(shè)計(jì)效率。無(wú)論是實(shí)體建模還是曲面造型，由于CATIA提供了智能化的樹(shù)結(jié)構(gòu)，用戶(hù)可方便快捷的對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行重復(fù)修改。對(duì)減震器零件進(jìn)行了三維實(shí)體造型，并在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行了全尺寸的預(yù)裝配。在預(yù)裝配的數(shù)字樣機(jī)上即可檢查和修改設(shè)計(jì)中的干涉和不協(xié)調(diào)，減少樣品差錯(cuò)率。降低產(chǎn)品總成本，大大縮短設(shè)計(jì)周期。

參考文獻(xiàn)：

[1]安琦，顧大強(qiáng).機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京：科學(xué)出版社，2008

[2]詹熙達(dá).CATIA V5快速入門(mén)教程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008

[3]詹熙達(dá).CATIA V5R20產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)例精解[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011

[4]陳定方，羅亞波.虛擬設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007

[5]羅佑新，車(chē)曉毅，何哲明.基于CATIA的漸開(kāi)線(xiàn)變位直齒輪的三維參數(shù)化建模及虛擬裝配技術(shù)[J].機(jī)床與液壓，2008，4

[6]宋小波，趙韓，董玉德，陳興玉.基于CATIA的齒輪三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)的研究[J].機(jī)械科學(xué)與技術(shù)，2008，2

[7]胡魁.基于CATIA的板料成形全工序仿真前處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)[D].華中科技大學(xué)，2009

[8]陳明星，沈萌紅.CATIA環(huán)境下基于知識(shí)的機(jī)械產(chǎn)品參數(shù)化造型設(shè)計(jì)研究[J].機(jī)械，2003，6

[作者簡(jiǎn)介]董春蘭（1975.2-），女，內(nèi)蒙古赤峰市人，碩士研究生學(xué)歷，閩江學(xué)院交通學(xué)院講師，主要研究方向：數(shù)字化設(shè)計(jì)。