基于CATIA的零件的参数化设计

Ee基于CATIA的零件参数化设计作者：ee(ee)讲师：ee摘要:介绍如何在CATIA环境中建立渐开线圆柱齿轮的参数式设计、动力学模拟和一般滚动轴承零件资源库。重点介绍了螺旋圆柱齿轮齿形的绘制、深沟球轴承、圆锥滚子轴承的建模过程。设计师可以变更参数或直接从资源库呼叫零件，以满足设计需求、缩短设计周期、减少重复工作并提高设计效率。关键字:CATIA；参数化设计；渐开线圆柱齿轮；轴承零件库parametric design of parts based on CATIAAuthor: ee(ee)Tutor: eeabstract : in this paper，a method to complete the parametric design，Simulation of Involute cylindrical gear and establish ttemplateby changing related parameters or call directly from the parts library，It can achieve the requirements of design，shoren the design cycleKey word: CATIA；Parametric design渐开线；Cylindrical gearBearingParts library列表简介11.CATIA软件简介2齿轮参数化设计32.1齿轮建模研究32.1.1齿轮建模和分析32.1.2渐开线方程的推导32.2齿轮参数化建模52.2.1建立齿轮基本参数52.2.2生成渐开线方程62.2.3正齿轮实体建模72.2.4锥齿轮实体建模112.3齿轮装配和运动仿真132.3.1齿轮装配132.3.2动力学模拟14滚动轴承数据库建设163.1滚动轴承概述163.1.1滚动轴承配置163.1.2滚动轴承分类163.1.3滚动轴承代码173.1.4选择滚动轴承类型183.2轴承参数化建模193.2.1深沟球轴承193.2.2圆锥滚子轴承213.3构建轴承库244.摘要27审计28参考文献29引言渐开线圆柱齿轮是现代机器中最常见的传动机构类型，是机床驱动器、各种减速器和车辆传动等广泛使用的代表性齿轮之一。圆柱正齿轮用于平行轴传动，在齿轮啮合和终止时沿齿宽同时进行，因此容易产生冲击、振动和噪音。正锥齿轮不仅可以用于平行中间齿轮，还可以用于十字轴驱动器(螺旋齿轮机构)，匹配系数大，传动平稳，齿轮强度高，适用于较重的载荷。齿轮设计的基本参数是齿数、模数、压力角、齿高系数、齿隙系数和螺旋角。轴承广泛使用于机械工业和民间机构，是要求条件严格的部队零部件。品种多样，复杂，性能要求严格的精密标准机械配件。其中滚动轴承的标准化、系列化水平最高。滚动轴承通常由四部分组成：内环、外环、滚动体和保持架。齿轮和轴承的标准化、系列化使参数化造型和零件库提高了设计效率，缩短了设计周期。CATIA软件不仅提供了大量常用的参数化特征主体，而且还允许您根据产品属性和开发需要设置自己的参数化特征库。本文以渐开线圆柱齿轮、深沟球轴承、圆锥滚子轴承为例，使用CATIA的知识顾问模块构建产品的参数知识库，讨论产品参数建模设计、库构建方法1。1.CATIA软件简介计算机辅助三维界面应用程序(Catia)是法国多索公司的产品开发重点解决方案。它是PLM协作解决方案的重要组成部分，支持制造商设计未来的产品，并支持所有行业设计过程-从项目前阶段到具体的设计、分析、模拟、装配和维护。世界领先的CAD/CAE/CAM集成软件。模块化CATIA系列旨在满足客户在产品开发活动(如样式和外观设计、机械设计、设备和系统工程、管理数字原型、机械加工、分析和模拟)中的需求。广泛应用于汽车、航空航天、船舶制造、工厂设计、电力和电子、消费品和通用机械制造业。CATIA关键技术：CATIA的所有模块都是完全相关的，CATIA的高级混合建模技术，通过并行工程的设计环境大大缩短设计周期，CATIA涵盖了产品开发的整个过程。CATIA独有的曲面设计模块：1。Generic Shape Design，GSD，样式。2.自由样式曲面、FSS、自由样式。3.Automotive Class A，汽车A级曲面。4.FreeStyle Sketch Tracer、FST、自由样式草图。5.Digitized Shape Editor、DSE和数字曲面编辑器。6.Quick Surface Reconstruction，快速重建曲面。7.shape scuulpter，编辑小三角形躯干图形。8.Automotive BIW Fastening，汽车白色车身固定。9.Image Shape。10.治愈助手，曲面缝合工具。CATIA V5版本是IBM和daso systems corporation为数字企业服务进行了长期探索的结晶。CATIA V5版本围绕数字产品和电子商务集成概念设计了系统结构，为数字企业构建了产品整个开发过程的工作环境。此环境允许模拟产品开发过程的所有方面，并允许工程人员和非项目之间的电子通信。CATIA V5版本为1 .以重新配置的下一代体系结构为特征。2.支持多种应用程序级别的可扩展性。3.独立于NT和UNIX硬件平台。4.专业知识的捕获和重用。5.无缝升级到现有客户2。目前常用的参数化设计CAD软件中，主要应用程序是Pro/Engineer、UGNX、CATIA和Solidworks的四个主要软件，这四个主要软件在其它领域各占一定的市场份额。Pro/Engineer是参数化设计的创始人，参数化设计的首次实施由Pro/Engineer完成，目前主要用于消费电子、小型家电和日用品、引擎设计及其它行业。UG和CATIA在汽车、航空和航天等传统制造行业中拥有绝对的市场份额3。齿轮参数化设计齿轮机构是各种机构中应用最广泛的传动机构。根据齿廓的直接接触，在两个轴之间传递运动和动力，具有传输功率范围、传输效率、精确传动比、长寿命、可靠运行等优点。但是同时制造安装精度高，成本高。齿轮比固定齿轮目前最常用的齿轮廓曲线是渐开线、摆线和变态摆线。本文主要介绍渐开线正齿轮和渐开线正齿轮的参数化造型方法4。2.1齿轮建模研究2.1.1齿轮建模分析首先，对于压力角度a=20的标准渐开线圆柱齿轮，齿数z的最小值为17。标准渐开线正齿轮是斜齿轮的特殊情况，因此，如果斜齿轮螺旋角为零，则为正齿轮。其次，如果齿根半径大于基准半径，根圆半径小于基准半径(实际上不可能出现根圆半径等于基准半径)，则齿轮廓的曲线不同。根圆半径RF基本半径Rb、根圆和齿轮廓渐开线之间的过渡曲线，对于根圆半径RF基本半径Rb，齿轮廓曲线完全是渐开线，因此在执行参数化齿轮造型时必须考虑这两种情况。对于标准渐开线圆柱齿轮，z42计算可能合适，例如rf=42，齿截面轮廓曲线完全是渐开线。为了提高渐开线正齿轮零件的造型效率，我们使用了统一的造型方法，其中一个零件涵盖上述两种情况。齿根圆半径RF基本圆半径Rb(对于齿根圆半径RF基本半径Rb，延伸不延伸)，在CATIA V5软件生成的外观设计中，通过曲线插值延伸的命令功能在渐开线圆方向(延伸长度0.2*m)上延伸渐开线圆，然后对其进行圆角(圆角半径0.38*m)，然后通过中心值面对称最后，在环形阵列中阵列整个齿轮齿轮廓，然后进入元件设计介面，使用填充线指令完成塑型5。2.1.2渐开线方程推导机械原理表明，渐开线形状等于基本圆(齿轮的渐开线形状仅取决于模数m、齿数z和压力角a)，基本圆上没有渐开线，引用线沿基本圆滚动的长度等于基本圆上滚动的圆弧的长度，渐开线任意点处的法向始终与基本圆相切的特性。如图2.1所示，XOY构造了世界正交坐标系，o是坐标原点，半径为Rb的圆是基准圆，即渐开线引用圆，直线KN是渐开线引用线，圆弧AKB是渐开线。OK是渐开线k点的向量直径，垂直于向量直径OK的线性KV是速度向量，连接鼻子。渐开线超出k点的法线KN相交由渐开线特性知道，KN与基准圆相切。如果超过n点，则相对于x轴的垂直线x轴位于qpoint上；如果超过k点，则相对于NQ的垂直线，相对于p的垂直线。KOA将前视角、(即角度b)、(即角度c)、KV和KN之间的角度记录为压力角、a。几何关系中可见的NOK=a6。图2.1渐开线成形结构图在极坐标系中，渐开线方程可以写成：Rk=Rb/cos (a)，=-a=tan (a)-a在笛卡尔坐标系中，knp=noa=(弧度)。点k的坐标为()=OQ PK=on * cos () NK * sin ()=on * cos () AN * sin ()/(an表示圆弧AN的长度)=Rb * cos () Rb * * sin ()、=NQ-NP=on * sin ()-NK * cos ()=on * sin ()-an * cos ()=Rb * sin ()-Rb * * cos ()。2.2齿轮参数化建模用于齿轮建模的齿轮参数及其计算公式如表1.1所示。表1.1齿轮主参数表序号参数类型或单位公式说明1a角度(度)标准值：20度压力角：(10度a20度)2m长度(mm)模数3z整数齿数(5z200)4p长度(mm)M * 齿距5Ha*失误标准值：1齿高度系数6C*失误标准值：0.25齿隙系数7d长度(mm)M * z分度圆直径8都是长度(mm)(z 2 * h a * * m齿圆直径9Df长度(mm)(z-2*ha*-2*c*)*m齿根圆直径10数据库长度(mm)D* cos(a)基准圆直径11Rr长度(mm)M * 0.38布线圆角半径12t失误0t1渐开线变量13Xd长度(mm)Db/2 * (cos(t * ) sin(t * ) * t * )基于变量t的齿廓渐开线x坐标14Yd长度(mm)Db/2 * (sin(t * ) -cos(t * ) * t *)基于变量t的齿廓渐开线x坐标15贝塔系数角度(度)斜齿轮的分度圆螺旋角16b长度(mm)齿轮的厚度2.2.1建立齿轮预设参数打开Catia软件，单击开始机械设计零件设计，创建新零件并将其命名为gear。然后单击按钮f(x)创建齿轮参数。如图2.2所示：图2.2创建齿轮基本参数参数单位(实数、整数、长度、角度.)，单击“新建参数类型”(new parameter type)按钮输入参数名称，然后设置初始值(仅当此参数为固定值时使用)，即可创建固定参数，例如齿轮参数m、z、a、b、ha*、c*。要添加d、da、df、db等参数，请单击“添加公式”按钮。配置后，部件树的外观如图2.3所示。图2.3创建参数后的零件树结构图2.2.2生成渐开线方程既然您已定义了上述计算参数的公式，现在您必须