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机翼 结构 CATIA 软件 二次开发

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机翼结构CATIA软件二次开发,机翼,结构,CATIA,软件,二次开发

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毕 业 设 计（论 文）任 务 书设计（论文）题目：机翼结构CATIA软件二次开发 学生姓名：专业：所在学院：指导教师：职称：发任务书日期：年月日 任务书填写要求1毕业设计（论文）任务书由指导教师根据各课题的具体情况填写，经学生所在专业的负责人审查、系（院）领导签字后生效。此任务书应在毕业设计（论文）开始前一周内填好并发给学生。2任务书内容必须用黑墨水笔工整书写，不得涂改或潦草书写；或者按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，要求正文小4号宋体，1.5倍行距，禁止打印在其它纸上剪贴。3任务书内填写的内容，必须和学生毕业设计（论文）完成的情况相一致，若有变更，应当经过所在专业及系（院）主管领导审批后方可重新填写。4任务书内有关“学院”、“专业”等名称的填写，应写中文全称，不能写数字代码。学生的“学号”要写全号，不能只写最后2位或1位数字。 5任务书内“主要参考文献”的填写，应按照金陵科技学院本科毕业设计（论文）撰写规范的要求书写。6有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2002年4月2日”或“2002-04-02”。毕 业 设 计（论 文）任 务 书1本毕业设计（论文）课题应达到的目的： 本毕业设计课题的主要目的是培养学生综合运用所学的基础理论、专业知识和专业基本技能分析和解决实际问题，训练CATIA二次开发的能力，着重培养以下几方面： 1调查研究、中外文献检索、阅读与翻译的能力； 2综合运用基础理论、专业理论和知识分析解决实际问题的能力； 3查阅和使用专业设计手册的能力； 4应用CATIA和VB软件的能力； 5撰写设计说明书（论文）的能力。 2本毕业设计（论文）课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）： （1） 熟悉并理解机翼结构外形特点；（2） 熟悉和掌握CATIA和VB软件；（3） 应用CATIA和VB软件对机翼结构参数化CAD模型生成系统进行开发。 毕 业 设 计（论 文）任 务 书3对本毕业设计（论文）课题成果的要求包括图表、实物等硬件要求： 1.外文参考资料及译文（附原文）； 2.毕业设计开题报告一份； 3.caita二次开发说明一份； 4主要参考文献： 1 吴相宪，王正为，黄玉堂主编.实用机械设计手册.中国矿业大学出版社，1993. 2 王洪欣，李木，刘秉忠主编.机械设计工程学M.中国矿业大学出版社，2001. 3 唐大放，冯晓宁，杨现卿主编.机械设计工程学M.中国矿业大学出版社，2001. 4 中国纺织大学工程图学教研室等编.画法几何及工程制图.上海科学技术出版社，1997. 5 史美堂主编.金属材料及热处理.上海科学技术出版社，1983. 6 苏翼林主编.材料力学.高等教育出版社，1980. 7 顾崇衔主编.机械制造工艺学.陕西科学技术出版社，1999. 8 詹熙达主编.CATIA V5R20曲面设计教程. 北京：机械工业出版社,2013. 9 詹熙达主编.CATIA V5R20快速入门教程. 北京：机械工业出版社,2011. 10 刘文珽，罗毅，童明波概率损伤容限分析模型研究J航空学报，1993，14（3）：136-139 11 刘文珽等概率断裂力学与概率损伤容限/耐久性M北京航空航天大学出版社，1998. 12 罗毅，黄培彦，刘文珽裂纹扩展寿命安全可靠性分析模型研究J北京航空航天大学学报，2002，28（1）：113-115. 13 杜永恩概率损伤容限分析体系及其关键技术的研究D西安：西北工业大学，2014. 14 董玉德主编.CAD二次开发理论与技术. 合肥：合肥工业大学出版社，2009. 15 明日科技主编.Visual Basic从入门到精通(第3版) .北京：清华大学出版社,2012. 16 K.Y. Lin and A.V. Styuart. Probabilistic approach to damage tolerance design of aircraft composite structures J. Journal of Aircraft, 2007,44(4):1309-1317. 17 Spencer B F，Tang J. Markov Model for fatigue crack growth J. Journal of Engineering Mechanics，1998,114:2134-2157. 毕 业 设 计（论 文）任 务 书5本毕业设计（论文）课题工作进度计划：2015.12.16-2.16.3.9 毕业实习调研，完成开题报告、中英文翻译、论文大纲 2016.3.19-2016.4.25 提交论文草稿，4月中旬中期检查 2016.4.26-2016.5.6 提交论文定稿 2016.5.6-2016.5.13 准备答辩 2016.5.13-2016.5.26 答辩，成绩评定，修改完成最终稿 所在专业审查意见：通过负责人： 2016 年 1 月18 日 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告设计（论文）题目：机翼结构CATIA软件二次开发 学生姓名：专业：所在学院：指导教师：职称：年 月日 开题报告填写要求1开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3“文献综述”应按论文的框架成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册）；4有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2004年4月26日”或“2004-04-26”。5、开题报告（文献综述）字体请按宋体、小四号书写，行间距1.5倍。毕 业 设 计（论文） 开 题 报 告 1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写不少于1000字左右的文献综述： 机翼是飞机的一个重要部件，其主要功用是产生升力。而机翼产生的升力大于自身的重力是飞机能飞上天的原因。但是当飞机在空中飞行时，空气对机翼有阻力的作用，影响飞机的飞行，研究表明飞机的速度跟机翼的形状、大小密切相关。随着空气动力学理论的不断完善、制造工艺水平的提高以及新型材料在飞机上面的应用，机翼的气动性能得到了大幅提高。由于机翼的气动外形设计与优化对飞机的整个气动特性有着重要的影响。在总体设计阶段需要经常修改机翼的参数，因此，能根据不同的参数可以快速生成机翼的外形模型是一个关键问题。现代CAD软件的二次开发功能为参数化建模提供了强大的平台。CATIA作为航空领域广泛应用的CAD工具，不仅可以使用自身的宏来实现二次开发，还可以使用可访问COM结构开发工具进行二次开发。二次开发是对软件进行个性化和专业化的有效手段，可以使软件更好的为用户服务，对提高工作效率和产品质量，节约研发陈本和缩短周期有着重要的作用。本文以机翼结构为研究对象，以CATIA的二次开发工具和Visual Basic编程语言，研究了一种可快速生成机翼的参数化建模的方法。证明了基于CATIA二次开发实现机翼外形参数化设计的可行性。CATIA二次开发主要有两种方法，一种是采用CAA C+技术，另一种是采用Automation技术。1.CAA（Component Application Architecture）是CATIA的一套C+函数库，该函数库在CATIA运行时加载，用户可通过RADE模块在VC+编程环境下编写程序，与CATIA进行通信。这种方法可进行最有效率的程序开发，但入门困难，在国内这方面的技术资料比较少见。2.Automation技术是建立在COM基础之上，继承了COM与语言无关、进程透明特点，简化了COM的底层细节，应用更加广泛。其核心技术是允许一个应用程序操作另一个应用程序。Automation技术并不是直接获取及处理数据，而是间接的通过暴露的对象和属性，利用对象的方法和属性来获取、设置及处理数据。这种方法功能限制比较大，但入门比较容易。基于上述两种开发方法的特点和本次毕业设计任务难度，本文选择使用Automation方法对CATIA进行二次开发。由于CATIA宏录制生成的VBScript代码稍做修改就能在VB环境下运行，为编程提供了很大的方便，所以本文选用的开发环境是Visual Basic 6.0。在Visual Basic 6.0。环境下CATIAAutomation中所有数据都被封装成对象的形式，并形成树形结构，这样就可以通过根对象对所有的其他对象进行访问。本文研究中进行的CATIA二次开发主要涉及到CATIA的基本操作和零件对象下的各种属性、方法的操纵。CATIA的基本操作主要是通过几个API(Application Programming Interface)对CATIA进行文件操作，视图操作等。零件操作主要是进行CATIA实体建模，如草绘、约束、实体等操作。CATIA作为一款高端的CAD/CAM软件，其应用领域正不断扩大，应用需求也越来越多，为了更好的利用CATIA软件资源，满足个性化使用要求，对CATIA进行二次开发已经成为软件技术人员必须掌握的一门技术。为未来我国制造业、装备业的发展提供充足的技术支持。同时，CAA平台的二次开发，不仅可实现VB语言的全部功能，还能在电子样机、协同设计、虚拟装配和虚拟制造等技术领域有更广阔的应用，因此推广和掌握CAA技术，特别是CAA VC+技术，将是未来发展的必然要求。参考文献1 吴相宪，王正为，黄玉堂主编.实用机械设计手册.中国矿业大学出版社，1993. 2 王洪欣，李木，刘秉忠主编.机械设计工程学M.中国矿业大学出版社，2001. 3 唐大放，冯晓宁，杨现卿主编.机械设计工程学M.中国矿业大学出版社，2001. 4 中国纺织大学工程图学教研室等编.画法几何及工程制图.上海科学技术出版社，1997.5 史美堂主编.金属材料及热处理.上海科学技术出版社，1983. 6 苏翼林主编.材料力学.高等教育出版社，1980. 7 顾崇衔主编.机械制造工艺学.陕西科学技术出版社，1999.8 詹熙达主编.CATIA V5R20曲面设计教程. 北京：机械工业出版社,2013. 9 詹熙达主编.CATIA V5R20快速入门教程. 北京：机械工业出版社,2011. 10 刘文珽，罗毅，童明波概率损伤容限分析模型研究J航空学报，1993，14（3）：136-139 11 刘文珽等概率断裂力学与概率损伤容限/耐久性M北京航空航天大学出版社，1998. 12 罗毅，黄培彦，刘文珽裂纹扩展寿命安全可靠性分析模型研究J北京航空航天大学学报，2002，28（1）：113-115. 13 杜永恩概率损伤容限分析体系及其关键技术的研究D西安：西北工业大学，2014. 14 董玉德主编.CAD二次开发理论与技术. 合肥：合肥工业大学出版社，2009. 15 明日科技主编.Visual Basic从入门到精通(第3版) .北京：清华大学出版社,2012. 毕 业 设 计（论文） 开 题 报 告 2本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）： 研究或解决的问题：（一）能够基本掌握CATIA的实体建模功能（二）运用CATIA二次开发技术,结合Visual Basic语言混合编程,实现翼面结构的参数化设计。（三）能够基本掌握“CATIA和Visual Basic这两种软件” 在二次开发中的应用拟采用的研究方法（途径）：（一）查阅相关的书籍、期刊以及论文等，掌握超声电机的相关知识。（二）熟练掌握CATIA和Visual Basic这两种软件。（三）拟定论文大纲并按照论文大纲逐步实施。（四）遇到问题及时与相关专业人士和指导老师进行交流并及时解决。（五）总结经验与收获。毕 业 设 计（论文） 开 题 报 告 指导教师意见：1对“文献综述”的评语：通过文献综述，该生对CATIA二次开发国内外研究现状有了较清晰的认识，相信该生通过努力能顺利完成本次毕业设计。 2对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测：本课题工作量、难度适中。课题具有一定的实际意义，相信通过本课题的研究，能开发出符合机身机翼设计要求的CATIA二次开发软件。 3.是否同意开题： 同意 不同意 指导教师： 2016 年 03 月 08 日所在专业审查意见：同意 负责人： 2016 年 03 月 09 日毕 业 设 计（论 文）大 纲 设计(论文)题目： 机翼结构CATIA软件二次开发 学生姓名：专业：所在学院：指导教师：职称：论文大纲机翼结构CATIA软件二次开发摘 要Abstract第一章 绪论本章主要介绍了选题的背景，选题研究的目的和内容，选题所运用的开发技术和运行环境。1.1 研究背景三维设计相对于二维设计，使得技术人员可以更加直观准确地把握产品的造型、装配关系与加工制造。作为3D软件的领导者，CATIA V5软件在制造业领域应用广泛。随着国内制造业的飞速发展，企业对研发周期要求越来越短，对设计质量和效率要求越来越高。三维设计的环境下，如何更进一步提升设计效率，成为众多企业不得不面临的一个课题。CATIA V5的知识工程功能，使得企业可以将自己的智能资源通过CATIA软件面设计过程中快速重用，实现快速建模；通过对CATIA V5的二次开发，可以将设计过程中的大量重复性操作用开发程序取代，减少操作步骤的同时提高设计准确性。1.2 CATIA二次开发技术主要就是用Visual Basic自动化对象编程(V5 Automation)技术对CATIA二次开发的方法。 1.3 本文研究的目的与内容目的是培养学生综合运用所学的基础理论、专业知识和专业基本技能分析和解决实际问题，训练CATIA二次开发的能力，熟悉并理解机翼结构外形特点，应用CATIA和VB软件对机翼结构参数化CAD模型生成系统进行开发，熟悉和掌握CATIA和VB软件。第二章 机翼结构本章主要对机翼，机翼平面的形状，机翼初步设计要考虑的内容做了简单的介绍。2.1 机翼与飞机2.2 设计机翼平面形状需要考虑的因素2.2.1 气动特性2.2.2 结构重量2.2.3 内部容积2.3 机翼初步设计的主要内容2.3.1 翼型的选择与设计2.3.2 机翼平面形状设计2.3.3 机翼安装角和上反角的确定2.3.4 边条翼、翼尖形状2.3.5 增升装置的设计第三章 CATIA二次开发CATIA几乎具有所有CAD/CAM/CAE软件的基本功能，如绘制二维、三维图形，绘制工程图，以及输出图纸等。而且在各个方面又具有独到之处，因此CATIA已经被广泛应用于航空、航天、机械、建筑等领域，被越来越多的用户所接受。所以，本文选用CATIA软件，通过对其进行二次开发，实现飞翼总体布置自动生成和质量特性。3.1 catia二次开发的接口CATIA使用基于COM(Component Object Mdoel,组件对象模型)技术的自动化（Automation）提供二次开发接口。3.2 catia Automation 主要接口对象继承关系Automation 技术并不是直接获取及处理数据，而是间接地通过服务程序暴露的对象和属性，利用对象的方法和属性，获取、设置及处理数据。3.3 catia二次开发的步骤本节主要介绍了二次开发的6个步骤。3.4 catia二次开发应用实例本节就以绘制机翼为例，简单介绍CATIA的二次开发过程。第四章 机翼参数化 CAD建模本章主要研究了外形参数化数学模型和结构参数化数学模型，应用CATIA二次开发技术，编制了能自动生成飞翼三维外形的CAD模型程序。4.1 机翼外形参数化建模4.2 机翼结构参数化建模参考文献3 毕 业 设 计（论 文） 设计(论文)题目： 机翼结构CATIA软件二次开发 学生姓名：二级学院：班 级：提交日期：目录目 录摘 要IIAbstractIII第一章 绪论11.1 课题研究背景和意义11.2 国内外发展趋势11.3 本文研究的目的与内容5第二章 机翼机身连接形式及接头耳片设计思想62.1 机翼与机身的连接62.2 机翼机身的连接形式62.3 机翼耳片对接接头的结构62.4 接头耳片构型设计思想8第三章 CATIA 二次开发113.1 引言113.2 CATIA软件跟VB软件介绍113.3 CATIA二次开发技术介绍133.4 CATIA二次开发的步骤13第四章 机翼接头参数化建模实例144.1 预备工作144.2 录制宏144.3 程序设计194.4 程序测试26第五章 总结与展望295.1 本文总结29参考文献30致 谢31IAbstract机翼机身对接结构CATIA软件二次开发摘 要 机翼机身是飞机中的重要组成部分，机翼与机身依靠对接接头将其连接在一起，飞机是依靠升力飞上蓝天的，所以接头的设计也会影响到飞机的性能。因此本文对飞机的机身机翼对接接头展开了研究，主要了解了我国的飞机发展史，研究了机身机翼的对接形式跟接头的结构类型。CATIA软件是一款强大的三维软件，广泛应用于航空航天业，对CATIA的二次开发也是本文研究的一个任务。因此本文对机身机翼接头结构CATIA软件二次开发实例做了简单的介绍。完成的主要工作有：1 )介绍了CATIA软件的基本功能和利用VB语言在CATIA二次开发中的应用，以绘制机身机翼对接接头为例，简单的介绍了CATIA二次开发的过程；2)以机身机翼对接接头结构参数化数学模型为基础，编制了能自动生成机身机翼对接接头三维外形的CAD模型程序。关键词：机翼机身对接结构 ；CATIA二次开发 ；CAD模型Wing Structure of CATIA Software Secondary DevelopmentAbstractFuselage for an aircraft wing butt joint is very important, because the plane can fly on the sky because of the lift, the performance depending on the structure design . So, this article will start from the development of aircraft research, according to the difference of the wing fuselage joint structure from domestic and abroad ,more in-depth understanding of the wing and fuselage joint forms, and compare the similarities and differences among different docking wing body structure, analyze the stress of the main components of a force. Next research we found that the fuselage of the modern airplane wing butt joint structure, the role of the ear piece is very broad.Therefore, this paper makes a simple introduction about the wing-fuselage connection joint of CATIA secondary development example. The main work has done is : 1) introducing the basic functions of the CATIA software and using VB language in the CATIA secondary development of the application, to draw the wing-fuselage connection joint as an example, introducing the process of CATIA secondary development ;2) parameterized wing-fuselage connection joint structure mathematical model as the foundation,orgainzing the CAD model program of automatic generation of 3D flying wing-fuselage connection joint shape.Key words: The wing fuselage joint structure; CATIA secondary development; CAD modelIII 第1章 绪论1 绪论1.1 课题研究背景和意义鹰击长空，鸽翔千里，鸟儿有一种特殊的本领，就是它能够在天空自由自在的飞行，人们根据鸟儿的飞行原理，幻想着有一天也能像鸟儿一样在天空中飞行那该多好啊。早在2000多年前人们根据这一幻想就人发明了风筝，虽然不能把人带上天空，但是它可以说是后来人们发明飞机的老师.在20世纪初在美国有一对双胞胎兄弟莱特兄弟在经过1000多次的滑翔试验后，终于在1903年制造出了世界上第一架依靠自身动力进行载人飞行的飞机“飞行者”1号，这一成功打开了人们研究飞机的大门，为世界的航空航天业做出了巨大的贡献，为我们今天的出行带来了极大的方便。随着社会经济与科学技术的不断发展与进步，飞机的应用范围也越来越广，不光光可以载客，还可以用来运输，喷洒农药、飞播育种、搜救、灭火、军事演习、培养飞行员等。因此这就使得人们对飞机的质量和安全性能有了更高的需求。总所周知，飞机中最重要的三个部分别为机翼、机身和尾翼，我们今天主要谈一谈机翼、机身和机身机翼对接接头之间的关系。机翼与机身是依靠机翼机身对接接头来连接的，并通过螺栓把机翼固定在机身上。螺栓在这里有两方面的作用，一是可以起到固定的作用，二是可以起到传递载荷的作用即可以把机翼承受的载荷转移到机身上面，这样可以降低机翼所受疲劳破坏发生折断现象，所以机身机翼对接接头的设计在飞机整体设计中占重要组成部分。在设计机身机翼对接时，我们常用的三维软件是CATIA ，它是一款强大的三维软件，广泛应用于飞机、汽车，轮船的外形设计。接头外形由几何参数确定，由于在设计时需要经常改变几何参数，为了节约时间和提高工作效率，本文研究了对CATIA软件的二次开发。开发了一种能根据接头模型快速生成接头模型的界面。1.2 国内外发展趋势1.2.1 国内发展趋势我国首架飞机试飞成功在1909年9月21日，冯如驾驶着自制的飞机冯如一号，在奥克兰市上空翱翔了八百多公尺，最后安全着陆，从刺激揭开了中国航空航天史的面纱。冯如一号的成功，向全世界展现了中国人民的智慧与能力，为中国在世界早期航空史上赢得了极大的荣誉。新中国成立以来，1954年7月，由南昌飞机厂制造出的活塞式教练机初教-5首次升空，标志着我国由飞机修理跨越到飞机制造。在近60年里，中国研发了一系列的飞机，从一开始的运输机到直升机到超音速歼击机到大型轰炸机到后面的一系列神州号飞船进入太空。充 分证明我国在航空航天业已经取得了巨大的成就。从最初的模仿别人到自行研制，从单一机种到多机种，从空中飞行到进入太空。虽然这个过程很艰辛，但是我们都一步步走过来了。没有中国航空工业工作者的无私奉献，就没有今天的成就，在这里像他们致以最崇高的敬意。下图1.1、图1.2、图1.3、图1.4片代表我国飞机研究的历史。图1.1 冯如一号 1909年9月21日，冯如驾驶着自制的飞机冯如一号，机翼、方向舵、螺旋桨跟内燃机等大小部件都是自制的，在奥克兰市上空翱翔了八百多公尺，最后安全着陆，这一飞行揭开了中国航空史的第一页。图1.2 初教-5型1954年7月3日，新中国生产的第一架飞机，南昌飞机场制造的初教5（雅克-18）教练机首飞成功。图1.3 歼10-战斗机型1998年3月23日，具有中国自主知识产权的第三代战斗机歼10首飞成功，歼10是我国第一款成功自主研制的重型战斗机，具有划时代意义。图1.4 神州5号 2003年10月15日，神舟五号载人飞船发射成功，中国人名人几千年的飞天梦想终于现实了。这次的成功发射标志着中国成为继前苏联（现由俄罗斯承继）和美国之后，第三个有能力独自将人送上太空的国家。这意味着中国已经进入世界最有分量的国家之一。这对增强国威、增强军威、振兴中华都意义重大。 1.2.2 国外发展趋势世界上航空技术最发达的两个国家分别为美国跟前苏联（俄罗斯）， 美国是飞机的诞生地，1903年12月17日，莱特兄弟制造的第一架飞机“飞行者1号” 在美国北卡莱纳州试飞成功，不久之后，航空技术的桂冠就被欧洲拿过去了。在第一次世界大战中，美军仅有的飞机也都是欧洲设计的，直到二战之后才一跃出众并领先于世界，此后一直保持领先，这中间的过程对中国有很大的启示。美国的大跃进的组织基础是二战期间形成的巨大生产科研体系，使美国航空工业摆脱了单兵作战，而进入了系统对抗的时代。在缴获的德国技术和自己的技术积累基础上，空前规模的实干是美国航空技术从赶到超的物质基础。众多团队的竞争一方面保持了活力和互相激励，另一方面也在技术方向出现偏差的时候容易迅速替补。1961年4月12日9时零7分，加加林坐着“东方”号飞船登入太空。也是全世界登入太空的唯一人，随之加加林的名字传遍全球。从此苏联（俄罗斯）便成为世界航天事业中一颗璀璨的明珠。但苏联解体后，俄罗斯航天业的发展却因技术的欠缺和资金匮乏等因素影响而放慢了前进的步伐。俄国内专业人士曾痛心地评估，苏联解体让俄国的航空航天业至少停滞了25年。2008年4月11日，俄国总统普京在俄联邦安全委员会会议上明确指出，俄国航天业不能再靠吃苏联的老本生存下去了，否则俄最终就会沦为“航天马车夫”。普京说：“现今的俄航天业面临沦为航天马车夫的危险，俄除了负责向国际空间站运送货物和工作人员之外，还靠运送太空游客赚钱，俄国将于2013年在俄国境内的普列谢茨克发射场试验轻型和重型“安加拉”运载火箭。而专为地处俄远东地区阿穆尔州的东方发射场研制的“罗斯”运载火箭的试验工作将于2015年启动，俄计划从2018年起启用这种新型运载火箭将载人飞船送入太空。1.3 本文研究的目的与内容本文利用CATIA软件二次开发为研究背景，针对机身机翼接头结构设计和外形参数化 CAD 模型的自动生成等问题开展研究工作。研究目的有二个方面：1）熟悉并理解机身机翼接头结构外形特点，为机身机翼接头结构CAD模型的自动生成提供一种科学的设计方法。本文以下几章内容安排如下：2）建立飞机机翼机身接头结构参数化数学模型，应用CATIA和VB软件对机翼机身对接接头结构参数化CAD模型生成系统进行开发。第二章主要研究了飞机的机身机翼接头的类型，机翼耳片对接接头的结构，机翼机身对接形式，以及接头耳片构型设计思想。第三章主要介绍了CATIA软件跟VB软件的应用功能以及CATIA二次开发的；两种方法，最后阐述了CATIA二次开发的几个步骤。第四章以机翼机身接头结构外形参数化数学模型为基础，应用 CATIA 二次开发技术结合VB语言，开发了一个可根据机翼机身接头外形结构能自动生成 CAD 模型的软件，从而实现机翼机身接头结构外形 CAD 模型的快速生成。 第五章是对本文工作的内容和分析结果进行了简单的总结，并指出了进一步研究目标和内容。33 第2章 机翼机身连接形式及接头耳片的设计思想2 机翼机身连接形式及接头耳片设计思想2.1 机翼与机身的连接 按机翼有没有通过机身，把机翼与机身的连接结构形式分为两种：一种是有机翼通过机身，即机翼的中段是固定在机身上的，而左右外段机翼与中翼相连，比如上单翼或下单翼布局，整个机翼翼盒贯穿飞机机身，或者说是中央翼盒贯穿整个机身；一般运输机、轰炸机等大型飞机常采用上单翼或下单翼布置；另一种是飞机没有中翼，其左右机翼分段连接后，直接沿机身两侧与机身结构相连，如中单翼或半下单翼布局。如现代超音速飞机，因受机身的限制,所以不能有中央翼通过机身。2.2 机翼机身的连接形式在飞机结构设计过程中,机身机翼如何连接也是需要考虑的问题，根据飞机的结构特点用途不同，机身机翼连接采用不同的连接方式；如20世纪50年代生产的波音707运输机采用的是四插销连接设计，这种连接方式既简单又易于安装。这四个销钉可以承受机翼上的升力和力矩作用。为了更好的容纳机身，一些小型公务机的机翼常常把中段做成凹形，机翼根肋跟大梁的交接处常常用高强度钢连杆与机身连接；另外还在中央翼肋与后翼梁的交接处用一个固定插销连接；该连接能承受所有水平方向上的剪力。机身与机翼的连接最典型的设计方式就是现代运输机中机身机翼连接，中央翼盒的前、后翼梁常常与机身的主隔框连接，这种设计方法多年来被飞机设计人员广泛使用。为了减轻结构重量，常常采用刚性连接把加强框与翼梁连接成一个整体。因为这种构造利用了有关部件的弹性特性，所以需要采用有限元分析技术分析载荷的传递路线，然后才能解决这个问题。2.3 机翼耳片对接接头的结构 机翼与机身对接接头大致可分为耳片对接接头和抗拉接头两大类。1、耳片对接接头耳片对接接头也是机翼机身连接中常用的一种接头，根据连接螺栓放置的位置不同，接头的连接方式常常可分为垂直耳片叉耳连接、水平耳片叉耳连接、垂直、水平混合式连接。图2.1是垂直耳片叉耳连接的结构形式。1翼肋；2机身接头；3衬套；4螺栓；图2.1 垂直耳片叉耳连接螺栓水平放置，低速小型飞机常用这种形式。水平耳片叉耳连接的结构形式见图2.2所示。图2.2 水平耳片叉耳连接螺栓垂直放置，这种类型的接头联合开放性好，容易加工，当负载较大时,如果使用一个螺栓,需要同时增加螺栓直径跟耳片的厚度,只有通过增加螺栓的数量,才能保证免受疲劳破坏。因此比较适用于翼型比较薄的场合。垂直、水平混合式连接的结构形式见图2.3所示。图2.3 垂直、水平混合式连接这种形式的接头优点是能区分接头中承弯部分与承剪部，耳片可以做的稍微薄一点，这样就能够使结构重量减轻。在米格21飞机上，前梁接头就使用的这种形式。2、抗拉接头抗拉接头主要由底板、肋板、两侧边肋、固支端组成。机身加强框上用固支端固定，通过螺栓把接头与机翼固定在一起。具体结构图如图2.4所示。图2.4 抗拉接头连接抗拉接头主要用于机翼设计时采用上单翼布局的场合，机翼梁腹板有时用抗拉接头和机身框边缘连接。在周缘连接的机翼设计的分离面处，有时也会出现类似的形式。2.4 接头耳片构型设计思想2.4.1 接头耳片尺寸的选取研究表明接头耳片尺寸主要由孔径d、耳片厚度以及孔的边距ax和az，所决定，通过计算分析得出以下3点结论:1.螺栓数目的增加跟螺栓直径下降的程度成反比，所以一般情况下，螺栓的数目也不能增加的太多，一般不最多3个。2.加大耳片厚度可以提高孔的挤压强度，但是减小耳片厚度对降低耳片的局部弯曲附加应力有效，因此，不能盲目确定耳片的厚度，应根据孔的挤压强度决定。3.边距ax、az的增加与机身的结构成正比，一般情况下，边距ax、az不能随意增加。当耳片厚度已经确定的情况下，根据抗拉公式，我们可以判断出ax的最小值。az的取值跟剪切强度成正比，因此，az的取值不能太小，一般az的取值恒大于ax，在设计过程中，取一个适当的值，可以减轻结构重量。2.4.2 附加系数的考虑理想的设计参数总是与理论值有些误差，因为往往有许多不确定因素我们没有考虑进去，为了保证接头的设计与实际更加接近，我们往往还要考虑载荷的准确性、内力计算误差、载荷的重复性、材料性能和生产工艺误差等。承弯接头耳片上载荷分配如2.5所示，以下安全系数在设计过程中仅供参考：1.载荷需增大1.5倍，接头为齿垫连接形式时；2.载荷需增大1.25倍，重要受力接头或结合面的计算；3.载荷需增大1.25倍，接头耳片为双耳片时；4.载荷需增大1.15倍，一个承弯接头上的螺栓大于等于两个时；5.载荷需增大1.1倍，计算接头与螺栓连接时；图2-5承弯接头耳片上载荷分配图2.5所示框为双耳片接头,其弯矩的分配,在工程计算中可按下式进行求解： M弯矩在机翼接头设计过程中,机翼各点上的载荷一般是按梁的刚度比进行分配的，通常是设计者通过一定的计算和试验，根据已有的刚度跟结构布局先提供一个初步的数据，最后根据实际结构情况确定下来。 第4章 机翼接头参数化建模实例3 CATIA 二次开发3.1 引言CATIA是一款由法国达索公司在1975年研制出的一套完整的三维CAD / CAM / CAE一体化软件。CARIA软件最为突出的就是它的曲面设计，所以一经推出，就被许多国家所认可，后来广泛应用于汽车、飞机、轮船的设计，尤其在航空航天业应用的最为广泛。为了能满足不同用户的需求，可以对CATIA软件进行二次来满足用户的需求，CATIA软件给用户预留了二次开发的接口，用户可以根据自己的需求选择合适的开发工具进行开发。CATIA二次开发主要有4个研究方向：（1）参数化设计，( 2) CAE 开发，( 3) 优化设计，( 4) 简化操作。本文就是利用CATIA二次开发，对机翼机身对接接头进行参数化设计，开发了一种能根据接头外形通过修改参数能自动生成模型的系统。通过二次开发，可以使软件更好的为用户服务，主要有以下几点优点：1. 节约工作时间；2. 节约研发成本；3. 提高工作效率；4. 提高产品质量；所以，在日常生活中我们需多引用二次开发技术，同时我们需对二次开发技术更加深入的研究，来实现更加强大的功能，以推动人们设计水平的提升。3.2 CATIA软件跟VB软件介绍3.2.1 CATIA 软件介绍 CATIA是一款由法国达索公司研制开发的一款高端三维设计软件，众所周知，CATIA软件是法国达索公司研发出来的，达索公司是世界上非常著名的飞机制造商，代表产品“幻影”和“阵风”系列战斗机，CATIA作为一款强大的飞机设计软件，已经得到全世界的认可。作为一个将CAD/CAE/CAM融为一体的设计软件，在世界上占主导地位，在汽车设计、造船、航空航天设计、机械设计等各个行业的设计中发挥了重要的作用。正是因为CATIA软件的集成解决方案能够覆盖大部分设计领域，而且它的混合建模和DMU电子样机模块功能也让CATIA软件在同行业的竞争中占据了主导地位。另外CATIA软件的功能也非常广泛，大到大型的飞机汽车小到瓶子瓶盖，CATIA可以根据不同规模、不同应用定制完全适合本企业的解决方案。从1982年到1988年，达索公司在短短的几年里共发布了3个版本，分别为V1、V2、V3，后来在1993年发布了功能强大的V4版本，于1994年发布了V5版本，现在的CATIA 软件分为V4版本和 V5版本两个系列。V4版本主要应用于UNIX 平台，V5版本则应用于UNIX和Windows 两种平台。新的V5版本界面更加友好，功能也越来越强大。我这次使用的就是CATIA V5R20版本，这个版本的CATIA软件能够很好地适应个人计算机的日常使用。最大的区别就是继续在所有领域和产业里向客户提供生产支持并提高产品质量。CATIA V5版本具有以下特点： 1. 与NT和UNIX硬件平台的独立性。2.支持不同应用层次的可扩充性 。3.重新构造的新一代体系结构 。4.专用知识的捕捉和重复使用。 5.给现存客户平稳升级。3.2.2 VB软件介绍 Visual Basic是由微软公司开发出来的可以协助开发环境事件驱动编程语言。VB是现在已经是全球使用人数最多的语言。它是从BASIC编程语言编开发出来的。VB拥有图形用户界面（GUI）和快速应用程序开发（RAD）系统，可以非常方便用DAO、RDO、ADO连接数据库进行操作，也可以很方便的创建各种控件。程序员可以很容易的用VB提供的组件迅速编写一个实用的程序。VB 的开发核心就是要便于程序开发者应用。VB使用了可以简单建立应用程序的 GUI 系统，也是可以开发相当复杂的程序。总的来说是一款非常实用的开发语言。VB 的程序是一种基于窗体的可视化组件安排的联合，通过增加代码来指定组件的属性和方法。因为其中默认的属性和方法有一部分已经定义在程序中了，这样一来程序员就可以非常迅速的进行编写了。但是随着计算机速度的飞速发展，在性能的方面的争论已经越来越少。VB主要有以下特点：1、VB 的程序可以包含一个或多个窗体，也可以是一个主窗体和多个子窗体，很像操作系统的样子。2.、VB 是用参数计算的方法来进行垃圾收集处理的，像这样的方法肯定有不少的对象，提供基本的面向对象支持服务。3、VB 让很多的外界控件都有了自己的家一样。使得很多的第三方控件都对 VB 提供。3.3 CATIA 二次开发技术介绍CATIA二次开发有两种开发接口，一种是用自动化编程V5Automation技术，另一种是采用应用编程CAA技术。另外这些接口有两种通信方式使其与外部联系；分别为进程内跟进程外应用程序方式。应用CAA进行二次开发有一定的难度，因为想要用CAA进行二次开发，不仅要对CATIA有全面的了解，还需同时具备VB、java、C+等开发语言的能力，同时还需要对链接端口比较了解。新的功能模块(Visual Basic Script)采用Automation技术是用VB语言对CATIA进行二次开发。CATIA界面中的操作过程我们可以通过录制宏的方法记录这个过程。录制的宏就为VB的脚本语言，VB 脚本语言为CATIA默认语言，经过修改，可以直接在VB程序中运行。VB语言比较简单，方便使用，且在编程系统中是对事件的驱动、对象进行编程的方法，明显VB编程比Windows编程更有优势多了，应用VB对CATIA的二次开发过程如3.1图所示。CATAIA V5 VB,VC+ 第三方开发工具已有功能模块的拓展图3.1 利用VB对CATIA的二次开发 3.4 CATIA 二次开发的步骤本文以 VB6.0 为开发软件，以开发机翼机身对接街头为开发实例，下面讲述的就是CATIA二次开发的一般步骤。(1) 录制宏，从菜单中选择“工具宏开始录制”。(2) 理解录制的宏，对所生成的宏脚本进行分析理解。(3) 修改录制的宏，对录制的宏进行修改以适应实际的需要。(4) 运行修改过的宏。(5) 把宏加入工具条，方便使用。(6) 启动VB，新建一个标准的“EXE”工程，打开工程引用对话框，选中所有以CATIA带头文件。(7) 窗体界面设计，根据自己的开发需要，设计合适的窗体。(8) 编写代码，并尝试运行代码。4 机翼接头参数化建模实例本文在此仅以 VB6.0 对CATIA进行二次开发，编制自动生成机翼接头（包含固接接头和铰接接头两种形式）工具。该工具能够根据需要修改输入参数，控制接头外形轮廓，达到协同设计、简化工作量的目的。4.1 预备工作1.打开VB软件，然后建一个“EXE”的工程。2.接着在菜单中栏中按工程引用的步骤打开，选中所有以CATIA带头的文件，按确定退出。其过程如图4.1所示。图4.1 VB工程准备图4.2 录制宏1.打开CATIA,进入设计界面2.在菜单中选择“工具-宏-开始录制”（Tools-Macro-Start Recording）命令，以显示录制宏的对话框，如下图4.2所示。图4.2 宏录制准备图3.从文件菜单中选择“新建（New）”命令，从对话框中选择“Part”，新建一个零件文档，进入设计界面并进行参数化。4设计固接接头叉耳草图，如图（4.14.7）所示：图4.3 叉耳草图建模图5.生成支座叉耳图4.4 生成支座叉耳图6. 生成支座叉耳偏移图4.5 生成支座叉耳图7.固接接头底座草图绘制。图4.6 叉耳底座草图绘制8 固接接头底座生成图4.7 叉耳底座生成图9.停止录制，得到固接接头建模代码。如下图4.8、图4.9所示所示。图4.8 代码生成图通过相似操作得到铰接接头生成代码图4.9 代码生成图10. 将录制的程序代码复制到Visual Basic程序中，后续修改。4.3 程序设计1.将窗体“名称”属性更改为“Choose”，“Caption”属性更改为“选择生成机翼接头类型”。在窗体上添加两个命令按钮，将其“Caption”属性分别改为“生成机翼固接接头”和“生成机翼铰接接头”。并将该窗体设置为启动窗体。如图4.10所示。图4.10 VB窗体设置图2.新建一个窗体，将窗体“名称”属性更改为“FixFitting”，“Caption”属性更改为“机翼固接接头”。并在该窗体上依次创建多个标签、文本框及两个命令按钮，其界面如图4.11所示。图4.11 VB窗体设置完整图3在启动窗体中，单击“生成机翼固接接头”命令按钮的事件为，弹出“FIxFitting”窗体，并隐藏“Choose”窗体，其程序如下：Private Sub Command1_Click()FixFitting.ShowChoose.HideEnd Sub4.在“FixFitting”窗体中，单击“生成接头”命令按钮（“Cmd1”）的事件为，根据设置的相应参数生成对应支座；单击“退出”命令按钮（“Cmd2”）的事件为，结束程序。在该主函数中，需要与CATIA进行连接，判断当前CATIA是否打开。如果CATIA打开则直接调用该对象；若当前CATIA未打开，其程序如下：Dim catia As ObjectOn Error Resume NextSet catia = GetObject(, CATIA.Application)If Err.Number 0 ThenSet catia = CreateObject(CATIA.Application)Catia. Visible = TrueEnd If On Error Go To 0接下来创建一个CATPart对象，其程序如下：Dim documents1 As DocumentsSet documents1 = catia.DocumentsDim partDocument1 As PartDocumentSet partDocument1 = documents1.Add(Part)Dim selection1 As SelectionSet selection1 = partDocument1.SelectionDim visPropertySet1 As VisPropertySetSet visPropertySet1 = selection1.VisPropertiesDim part1 As PartSet part1 = partDocument1.Part在该零件中，绘制草图，并进行约束，草图尺寸调用“FixFitting”窗体中对应标签、文本框中的值。以创建支座叉耳草图为例，其程序如下：Dim length2 As LengthSet length2 = constraint13.Dimensionlength2.Value = TextBox1.Value / 2 叉耳外径以上程序约束叉耳外形草图外径尺寸为“FixFitting”窗体中，“叉耳外径”对应文本框中设置的值。Dim length1 As LengthSet length1 = constraint11.Dimensionlength1.Value = TextBox2.Value / 2 叉耳内径以上程序约束叉耳外形草图外径尺寸为“FixFitting”窗体中，“叉耳内径”对应文本框中设置的值。Dim reference28 As ReferenceSet reference28 = part1.CreateReferenceFromObject(line2D7)Dim constraint16 As ConstraintSet constraint16 = constraints1.AddMonoEltCst(catCstTypeLength, reference28)constraint16.Mode = catCstModeDrivingDimensionDim length4 As LengthSet length4 = constraint16.Dimensionlength4.Value = TextBox4.Value 叉耳距离以上程序约束叉耳外形草图外径尺寸为“FixFitting”窗体中，“叉耳距离”对应文本框中设置的值。Dim reference29 As ReferenceSet reference29 = part1.CreateReferenceFromObject(point2D5)Dim reference30 As ReferenceSet reference30 = part1.CreateReferenceFromObject(line2D7)Dim constraint17 As ConstraintSet constraint17 = constraints1.AddBiEltCst(catCstTypeDistance, reference29, reference30)constraint17.Mode = catCstModeDrivingDimensionDim length5 As LengthSet length5 = constraint17.Dimensionlength5.Value = TextBox3.Value 叉耳高度以上程序约束叉耳外形草图外径尺寸为“FixFitting”窗体中，“叉耳高度”对应文本框中设置的值。Dim reference 35 As ReferenceSet reference35 = part1.CreateReferenceFromObject(sketch1)Dim hybridShapeExtrude1 As HybridShapeExtrudeSet hybridShapeExtrude1 = hybridShapeFactory1.AddNewExtrude(reference35, TextBox5.Value, 0#, hybridShapeDirection1) 叉耳厚度以上程序约束叉耳外形草图外径尺寸为“FixFitting”窗体中，“叉耳厚度”对应文本框中设置的值。hybridShapeTranslate1.DistanceValue = Val(TextBox5.Value) + Val(TextBox6.Value) 叉耳平移距离+叉耳厚度以上程序约束叉耳外形草图外径尺寸为“FixFitting”窗体中，“叉耳厚度”与“叉耳平移距离”对应文本框中设置的值的和。Dim reference 58 As ReferenceSet reference58 = part1.CreateReferenceFromObject(sketch2)Dim hybridShapeExtrude2 As HybridShapeExtrudeSet hybridShapeExtrude2 = hybridShapeFactory1.AddNewExtrude(reference58, TextBox7.Value, 0#, hybridShapeDirection3) 底座高度以上程序约束叉耳外形草图外径尺寸为“FixFitting”窗体中，“底座高度”对应文本框中设置的值。各个参数类似，目前机翼固接接头生成工具通过7个主要参数控制该接头轮廓，见图4.12，可以按需调整各个参数，生成对应支座，其主要形式为：图4.12 控制街头外形参数图机翼铰接接头自动生成工具通过6个主要参数控制该接头轮廓，可以按需调整各个参数，生成对应支座，具体见图4.13所示：图4.13 修改街头外形参数图在单击“Cmd2”（生成接头）命令按钮后，CATIA中会生成对应数模，其结果如图4.14所示：图4.14 固接街头生成图操作机翼铰接接头工具得到结果如下图4.15所示：图4.15 固接街头生成图5退出程序。当CATIA界面中自动创建出所需数模时，单击“Cmd2”（“退出”）命令按钮的事件为退出该程序，其主要程序为：Private Sub