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        基于CATIA的機(jī)械減振器三維建模的應(yīng)用

        2012-04-29 00:00:00董春蘭

        摘要:利用CATIA對減振器零件進(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

        中圖分類號:S220.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1007-9599 (2012) 15-0000-02

        CATIA是法國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)品旨在滿足客戶在產(chǎn)品開發(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)競爭力和生產(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)者可以直接針對零件毛坯進(jìn)行形體改變,實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)過程由\"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)更類似于生產(chǎn)加工過程,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??筛鶕?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)滿足應(yīng)用減振器的設(shè)備對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)還要確定滿足使用要求所需的彈簧絲直徑和彈簧圈數(shù)以保證其滿足強(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)對象的混合建模:在CATIA的設(shè)計(jì)環(huán)境中,無論是實(shí)體還是曲面,做到了真正的互操作,在本拉桿的建模過程中應(yīng)用了線框和曲面設(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)際需要在滿足使用要求的前提下進(jìn)行更改。在建模的過程中根據(jù)需要進(jìn)入不同的工作臺進(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,可以極大的縮短開發(fā)周期,節(jié)約開發(fā)成本。

        吊式減振器裝配完成如下圖

        3 結(jié)束語

        Catia設(shè)計(jì)軟件具有很強(qiáng)的三維造型功能,使設(shè)計(jì)過程快捷、準(zhǔn)確,提高了設(shè)計(jì)效率。無論是實(shí)體建模還是曲面造型,由于CATIA提供了智能化的樹結(jié)構(gòu),用戶可方便快捷的對產(chǎn)品進(jìn)行重復(fù)修改。對減震器零件進(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):

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        [作者簡介]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)。

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