【正文】 0。Aviation是世界著名的航空航天企業(yè)，成立于1981年。其產(chǎn)品以幻影2000和陣風(fēng)戰(zhàn)斗機(jī)最為著名。而如今其在CAD/CAE/CAM以及PDM領(lǐng)域內(nèi)的領(lǐng)導(dǎo)地位，已得到世界范圍內(nèi)的承認(rèn)。廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車(chē)制造、造船、機(jī)械制造、電子/電器、消費(fèi)品行業(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，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。在中國(guó)，CATIA也得到了廣泛的應(yīng)用，包括一汽集團(tuán)、一汽大眾、沈陽(yáng)金杯、上海大眾、北京吉普、武漢神龍?jiān)趦?nèi)的許多汽車(chē)公司都選用CATIA開(kāi)發(fā)他們的新車(chē)型。CATIA在造型風(fēng)格，車(chē)身及引擎設(shè)計(jì)等具有獨(dú)特的長(zhǎng)處，為各種車(chē)輛的設(shè)計(jì)和制造提供了廣泛的支持。CATIA在摩托車(chē)行業(yè)的應(yīng)用也非常普及，包括Honda、BMW、Suzuki在內(nèi)的許多國(guó)際知名的摩托車(chē)廠家使用CATIA作為他們的新車(chē)型的開(kāi)發(fā)平臺(tái)。CATIA的電子樣機(jī)設(shè)計(jì)環(huán)境使得摩托車(chē)廠家能夠快速及時(shí)的響應(yīng)和滿(mǎn)足客戶(hù)的需求，向市場(chǎng)推出各種型號(hào)的摩托車(chē)，滿(mǎn)足不同消費(fèi)層次。令人高興的是現(xiàn)在達(dá)索公司推出了CATIA V5版本，該版本能夠運(yùn)行于多種平臺(tái)，特別是微機(jī)平臺(tái)。這不僅使用戶(hù)能夠節(jié)省大量的硬件成本，而且其友好的用戶(hù)界面，使用戶(hù)更容易使用。新的V5版本界面更加友好，功能也日趨強(qiáng)大，并且開(kāi)創(chuàng)了CAD/CAE/CAM軟件的一種全新風(fēng)格。從CATIA軟件的發(fā)展，我們可以發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在的CAD/CAM軟件更多的向智能化、支持?jǐn)?shù)字化制造企業(yè)和產(chǎn)品的整個(gè)生命周期的方向發(fā)展。 CATIA V5版本和應(yīng)用領(lǐng)域介紹CATIA V5版本是IBM和達(dá)索系統(tǒng)公司長(zhǎng)期以來(lái)在為數(shù)字化企業(yè)服務(wù)過(guò)程中不斷探索的結(jié)晶。圍繞數(shù)字化產(chǎn)品和電子商務(wù)集成概念進(jìn)行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的CATIA V5版本，可為數(shù)字化企業(yè)建立一個(gè)針對(duì)產(chǎn)品整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程的工作環(huán)境。在這個(gè)環(huán)境中，可以對(duì)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程的各個(gè)方面進(jìn)行仿真，并能夠?qū)崿F(xiàn)工程人員和非工程人員之間的電子通信。產(chǎn)品整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程包括概念設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、工程分析、成品定義和制造乃至成品在整個(gè)生命周期中的使用和維護(hù)。 CATIA V5版本特點(diǎn)[10] 1）重新構(gòu)造的新一代體系結(jié)構(gòu) 為確保CATIA產(chǎn)品系列的發(fā)展，CATIAV5新的體系結(jié)構(gòu)突破傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)，采用了新一代的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，可快速地適應(yīng)企業(yè)的業(yè)務(wù)發(fā)展需求，使客戶(hù)具有更大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。 2）支持不同應(yīng)用層次的可擴(kuò)充性 CATIA V5對(duì)于開(kāi)發(fā)過(guò)程、功能和硬件平臺(tái)可以進(jìn)行靈活的搭配組合，可為產(chǎn)品開(kāi)發(fā)鏈中的每個(gè)專(zhuān)業(yè)成員配置最合理的解決方案。允許任意配置的解決方案可滿(mǎn)足從最小的供貨商到最大的跨國(guó)公司的需要。 3）與NT和UNIX硬件平臺(tái)的獨(dú)立性 CATIAV5是在WindowsNT平臺(tái)和UNIX平臺(tái)上開(kāi)發(fā)完成的，并在所有所支持的硬件平臺(tái)上具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)、功能、版本發(fā)放日期、操作環(huán)境和應(yīng)用支持。CATIAV5在Windows平臺(tái)的應(yīng)用可使設(shè)計(jì)師更加簡(jiǎn)便地同辦公應(yīng)用系統(tǒng)共享數(shù)據(jù)；而UNIX平臺(tái)上NT風(fēng)格的用戶(hù)界面，可使用戶(hù)在UNIX平臺(tái)上高效地處理復(fù)雜的工作。 4）專(zhuān)用知識(shí)的捕捉和重復(fù)使用 CATIAV5結(jié)合了顯式知識(shí)規(guī)則的優(yōu)點(diǎn)，可在設(shè)計(jì)過(guò)程中交互式捕捉設(shè)計(jì)意圖，定義產(chǎn)品的性能和變化。隱式的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)變成了顯式的專(zhuān)用知識(shí)，提高了設(shè)計(jì)的自動(dòng)化程度，降低了設(shè)計(jì)錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)。 5）給現(xiàn)存客戶(hù)平穩(wěn)升級(jí) CATIA V4和V5具有兼容性，兩個(gè)系統(tǒng)可并行使用。對(duì)于現(xiàn)有的CATIA V4用戶(hù)，V5年引領(lǐng)他們邁向NT世界。對(duì)于新的CATIA V5客戶(hù)，可充分利用CATIAV4成熟的后續(xù)應(yīng)用產(chǎn)品，組成一個(gè)完整的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)環(huán)境。 CATIA V5應(yīng)用領(lǐng)域1）航空航天：CATIA源于航空航天工業(yè)，是業(yè)界無(wú)可爭(zhēng)辯的領(lǐng)袖。以其精確安全，可靠性滿(mǎn)足商業(yè)、防御和航空航天領(lǐng)域各種應(yīng)用的需要。在航空航天業(yè)的多個(gè)項(xiàng)目中，CATIA被應(yīng)用于開(kāi)發(fā)虛擬的原型機(jī)，其中包括波音飛機(jī)公司（美國(guó)）的Boeing 777和Boeing 737。波音飛機(jī)公司在Boeing 777項(xiàng)目中，應(yīng)用CATIA設(shè)計(jì)了除發(fā)動(dòng)機(jī)以外的100%的機(jī)械零件。并將包括發(fā)動(dòng)機(jī)在內(nèi)的100%的零件進(jìn)行了預(yù)裝配，它也是迄今為止，唯一進(jìn)行100%數(shù)字化設(shè)計(jì)和裝配的大型噴氣客機(jī)。 2）汽車(chē)工業(yè)： CATIA是汽車(chē)工業(yè)的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，是歐洲、北美和亞洲頂尖汽車(chē)制造商所用的核心系統(tǒng)。CATIA在造型風(fēng)格、車(chē)身及引擎設(shè)計(jì)等方面具有獨(dú)特的長(zhǎng)處，為各種車(chē)輛的設(shè)計(jì)和制造提供了端對(duì)端的解決方案。CATIA涉及產(chǎn)品、加工和人三個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域。CATIA的可伸縮性和并行工程能力可顯著縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。 一級(jí)方程式賽車(chē)、跑車(chē)、轎車(chē)、卡車(chē)、商用車(chē)、有軌電車(chē)、地鐵列車(chē)、高速列車(chē)，各種車(chē)輛在CATIA上都可以作為數(shù)字化產(chǎn)品，在數(shù)字化工廠內(nèi)，通過(guò)數(shù)字化流程，進(jìn)行數(shù)字化工程實(shí)施。CATIA的技術(shù)在汽車(chē)工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)是無(wú)人可及的，并且被各國(guó)的汽車(chē)零部件供應(yīng)商所認(rèn)可。現(xiàn)在，Scania公司在整個(gè)卡車(chē)研制開(kāi)發(fā)過(guò)程中，使用更多的分析仿真，以縮短開(kāi)發(fā)周期，提高卡車(chē)的性能和維護(hù)性。CATIA系統(tǒng)是Scania公司的主要CAD/CAM系統(tǒng)，全部用于卡車(chē)系統(tǒng)和零部件的設(shè)計(jì)。通過(guò)應(yīng)用這些新的設(shè)計(jì)工具，如發(fā)動(dòng)機(jī)和車(chē)身底盤(pán)部門(mén)CATIA系統(tǒng)創(chuàng)成式零部件應(yīng)力分析的應(yīng)用，支持開(kāi)發(fā)過(guò)程中的重復(fù)使用等應(yīng)用，公司已取得了良好的投資回報(bào)。3）造船工業(yè)： CATIA為造船工業(yè)提供了優(yōu)秀的解決方案，包括專(zhuān)門(mén)的船體產(chǎn)品和船載設(shè)備、機(jī)械解決方案。船體設(shè)計(jì)解決方案已被應(yīng)用于眾多船舶制造企業(yè)，涉及所有類(lèi)型船舶的零件設(shè)計(jì)、制造、裝配。船體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與定義是基于三維參數(shù)化模型的。參數(shù)化管理零件之間的相關(guān)性，相關(guān)零件的更改，可以影響船體的外型。船體設(shè)計(jì)解決方案與其他CATIA產(chǎn)品是完全集成的。 CATIA功能介紹 1）裝配設(shè)計(jì)(ASS)裝配設(shè)計(jì)模塊可以使設(shè)計(jì)師建立并管理基于 3D 零件機(jī)械裝配件. 裝配件可以由多個(gè) ,方便了 CATIA 運(yùn)動(dòng) 置,可加快裝配件的設(shè)計(jì)進(jìn)度,后續(xù)應(yīng)用可利用此模型進(jìn)行進(jìn)一步的設(shè)計(jì),分析,制造等。2）鈑金設(shè)計(jì)(SD) 鈑金設(shè)計(jì)模塊使設(shè)計(jì)和制造工程師可以定義,管理并分析基于實(shí)體的鈑金件. 采用工藝和參數(shù)化屬性, 設(shè)計(jì)師可以對(duì)幾何元素增加象材料屬性這樣的智能, 以獲取設(shè)計(jì)意 圖并對(duì)后續(xù)應(yīng)用提供必要的信息。3）高級(jí)曲面設(shè)計(jì)(ASU) 高級(jí)曲面設(shè)計(jì)模塊提供了可便于用戶(hù)建立,修改和光順零件設(shè)計(jì)所需曲面的一套工具. ,曲面的質(zhì)量都是很重要的。4）逆向工程模塊(CGO) 逆向工程模塊可使設(shè)計(jì)師將物理樣機(jī)轉(zhuǎn)換到CATIA Designs 下并轉(zhuǎn)變?yōu)樽謽訖C(jī),并將測(cè)量設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為 CATIA 數(shù)據(jù)。該模塊同時(shí)提供了一套有價(jià)值的工具來(lái)管理大量的點(diǎn)數(shù)據(jù),以便進(jìn)行過(guò)濾,采樣,偏移,特征線提取, CATIA 曲線和曲線生成點(diǎn)數(shù)據(jù)云團(tuán). 反過(guò)來(lái), 也可由點(diǎn)數(shù)據(jù)云團(tuán)到 CATIA 曲線和曲面。 差速器的建模 本文是對(duì)輕型轎車(chē)的普通錐齒輪式差速器進(jìn)行設(shè)計(jì)，普通錐齒輪式差速器由行星齒輪、半軸齒輪、十字軸、半軸、差速器殼等零件組成，用CATIA對(duì)其進(jìn)行建模。在建模中，首先是對(duì)差速器零件的建模，然后對(duì)這些零件進(jìn)行組裝，畫(huà)出其裝配圖。 差速器零件建模1） 差速器半軸齒輪建模Step1 【開(kāi)始】→【機(jī)械設(shè)計(jì)】→【零部件設(shè)計(jì)】，進(jìn)入到零部件設(shè)計(jì)界面[11]。Step2 【工具】→【公式】，輸入半軸齒輪的參數(shù)，如圖51，52，畫(huà)出一個(gè)齒，接著用陣列，畫(huà)出每個(gè)齒。再按著錐角進(jìn)行拉升，畫(huà)出錐齒輪。圖 51 輸入?yún)?shù)值Step3 【凸臺(tái)】→【凹槽】選擇錐齒輪背面，畫(huà)50mm圓柱，高30mm，在此，依照上面的方法，輸入花鍵參數(shù)，在圓柱中畫(huà)花鍵外形，采用凹槽。如圖53。圖 52 齒輪參數(shù)的特征樹(shù)圖 52 差速器半軸齒輪2） 差速器行星齒輪，半軸建模 跟半軸齒輪的方法一樣，依次畫(huà)出行星差速器和半軸，如圖53和圖54所示。圖 54 差速器行星齒輪圖 55 半軸 差速器的裝配[12]Step1 【開(kāi)始】→【機(jī)械設(shè)計(jì)】→【裝配件設(shè)計(jì)】，進(jìn)入裝配設(shè)計(jì)平臺(tái)Step2 選中樹(shù)形圖上的【Product1】，然后使用【現(xiàn)有組件】命令引入轉(zhuǎn)向節(jié)各部件Step3 使用【相合約束】命令在半軸齒輪和半軸的軸線間創(chuàng)建約束。Step4 使用【接觸約束】命令讓半軸齒輪和行星齒輪的相關(guān)面產(chǎn)生接觸約束，使用更新命令【更新】，齒輪和止推片裝配完畢Step5 同上使用【曲面約束】、【接觸約束】、【更新】等命令差速器與差速器殼體的裝配，如圖54。圖 54差速器的裝配總 結(jié) 本文差速器設(shè)計(jì)內(nèi)容包括差速器位置介紹，差速器的總體結(jié)構(gòu)和工作原理，差速器設(shè)計(jì)和用CATIA對(duì)其建模。在差速器設(shè)計(jì)過(guò)程中，我翻閱大量文獻(xiàn)，參考了部分實(shí)體，在眾多差速器的結(jié)構(gòu)，采用一種普遍的差速器設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)—普通圓錐齒輪式差速器設(shè)計(jì)，根據(jù)《汽車(chē)設(shè)計(jì)》這本書(shū)，確定了差速器齒輪的各參數(shù)；接著對(duì)差速器進(jìn)行CATIA建模，通過(guò)對(duì)CATIA的摸索，學(xué)習(xí)，我基本掌握了草圖設(shè)計(jì)和零件設(shè)計(jì)，但對(duì)差速器的曲面設(shè)計(jì)還有一些問(wèn)題；最后對(duì)差速器殼體的設(shè)計(jì)，差速器殼體是連接差速器齒輪和主減速器的重要部分，它的設(shè)計(jì)受到這兩個(gè)方面的限制，同時(shí)，還要考慮殼體的厚度。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我進(jìn)一步了解了科學(xué)研究的嚴(yán)謹(jǐn)性和機(jī)械設(shè)計(jì)的基本過(guò)程，加深了對(duì)汽車(chē)設(shè)計(jì)的理解和應(yīng)用，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)我掌握知識(shí)的深度和廣度，運(yùn)用理論知識(shí)結(jié)合實(shí)際去處理問(wèn)題的能力、實(shí)踐能力、外語(yǔ)水平及計(jì)算機(jī)應(yīng)用水平都有了很好的鍛練，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中加深了對(duì)CATIA軟件在三維建模應(yīng)用與理解。由于個(gè)人能力有限，此次差速器設(shè)計(jì)僅采用一種普遍結(jié)構(gòu)，并沒(méi)有對(duì)一些復(fù)雜環(huán)境進(jìn)行研究，有一定的局限性，在以后工作中，我會(huì)繼續(xù)努力。參考文獻(xiàn)[1] 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