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基于CATIA二次开发的发动机曲轴设计

2014/12/31        作者:王叔杰  胡贺明  谢一荣  成强  杨洪刚      
关键字:CATIA  曲轴设计  参数化设计  
本文以曲轴的设计为例,在研究曲轴外形设计的参数化描述基础上,应用VB环境下CATIA二次开发的自动化技术,实现了曲轴外形的参数化设计。实例表明,所提出的方法能快速生成曲轴外形,可以实现曲轴外形的参数化设计。

0 引言

    发动机是汽车的核心部件,包括汽缸体、活塞、曲轴、凸轮轴、连杆等。由于发动机零部件较多,设计工作复杂繁琐,工作量大,所以需要进行二次开发减少大量的重复操作,缩短设计周期,节约成本,进而为用户带来方便。

    CATIA是法国达索公司的CAD/CAE/CAM一体化软件,在世界CAD/CAE/CAM领域中处于领先地位。CATIA被广泛应用于航空航天、汽车制造、造船、机械制造、电子、电器、消费品行业。随着CATIA应用领域的日益普及和深入,用户对软件功能和性能的要求不断提高,并且增加了对软件的个性化要求。二次开发可以使CATIA软件的适应性更高,能多方面地满足用户的需求,给用户带来很大的方便。

    曲轴是发动机运转的关键零部件,装上连杆后,可承接连杆的上下(往复)运动变成循环(旋转)运动。发动机曲轴通常具有两个重要部位:主轴颈,连杆颈。本文以发动机曲轴为研究对象,利用CATIA二次开发技术,结合VB编程语言实现发动机曲轴三维模型的参数化设计,为缩短发动机零部件设计周期提供指导。

1 CATIA二次开发技术

    二次开发是实现软件的用户化和专业化的有效手段,它可以使软件更好的为用户服务,为此,CATIA为用户提供了二次开发接口和开放式的内部命令集合,给用户的二次开发带来了方便。目前,CATIA的二次开发方式主要有两种,一种是采用CAA (Component Application Architecture)C++技术,另一种是采用CAA Aulomation技术引。本文结合CATIA的二次开发技术,以发动机曲轴为实例,采用VB系统设计符合用户工作习惯的界面,完成宏程序的执行,可以方便快速地生成几何形体。

    宏录制是一种交互方式的定制,可以记录用户的操作过程,自动生成代码。CATIA提供了Automation API用于VBScript对CATIA的二次开发,Automalion API具备了与任何OLE所兼容的平台进行通讯能力。自动化应用接口可以调用“InpucBox”和“MsgBox”函数获取用户输入信息和进行输出,而对于NT用户则可以应用Visual Basic来定义更为复杂的输入输出面板。运行的时候可以给宏关联一个图标,并置入CATIA显示框架。

    VB是一种由微软公司开发的包含协助开发环境的事件驱动编程语言。它源自于BASIC编程语言。VB拥有图形用户界面(GUI)和快速应用程序开发(RAD)系统,可以轻易地使用DAO、RDO、ADO连接数据库,或者轻松地创建ActiveX控件。程序员可以轻松地使用VB提供的组件快速建立一个应用程序。

2 发动机曲轴外形的参数化设计

    发动机曲轴有两个重要部位:主轴颈,连杆颈。主轴颈被安装在缸体上,连杆颈与连杆大头孔连接,连杆小头孔与汽缸活塞连接,是一个典型的曲柄滑块机构。

    本文以四缸柴油机曲轴为例,选取了主轴颈直径、主轴颈长度,连杆轴颈直径、连杆轴颈长度、平衡重厚度、平衡重宽度等6个关键几何参数。

    2.1 设计思路

    在设计过程中通过控制R1、R2、L1、L2、L3、L4、L5等参数实现曲轴的参数化设计。根据选用发动机的不同,合理确定Rl、R2、L1、L2、L3、L4、L5等参数,从而实现曲轴设计。发动机曲轴的二次开发设计流程如图1所示。

发动机曲轴二次开发设计流程

图1 发动机曲轴二次开发设计流程

责任编辑:程玥
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