基于CATIA的机械减振器三维建模的应用

摘要：利用CATIA对减振器零件进行了三维建模，并在计算机上进行了预装配。在预装配的数字样机上即可检查和修改设计中的干涉和不协调，减少样品差错率。降低产品总成本，大大缩短设计制造周期。

关键词：三维建模；CATIA V5；减振器

中图分类号：S220.2 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 （2012） 15-0000-02

CATIA是法国Dassault System公司旗下的CAD/CAE/CAM一体化软件，广泛应用于航空航天、汽车制造等行业，它的集成解决方案覆盖所有的产品设计与制造领域，模块化的CATIA系列产品旨在满足客户在产品开发活动中的需要，，并支持从项目前阶段、具体的设计、分析、模拟、组装到维护在内的全部工业设计流程。

其特有的DMU电子样机模块功能及混合建模技术更是推动着企业竞争力和生产力的提高。CATIA提供方便的解决方案，迎合所有工业领域的大、中、小型企业需要。市场上广泛采用它的数字样机流程，从而使之成为世界上最常用的产品开发系统。

CATIA具有很强的三维实体建模的功能，当用户在草图平面绘制二维图形后，进入零件设计（Part Design）模块，可以通过旋转、拉伸、放样、加肋、拔模等方法生成所需的三维零件毛坯。同时还可利用参数化约束功能，根据需要随时进行修改。设计者可以直接针对零件毛坯进行形体改变，实现了设计过程由"绘图"向"设计"的转变，而且CATIA V5提供的各项具体功能使三维模型的设计更类似于生产加工过程，较好地实现设计与加工的结合。

减震器是连接设备和基础的弹性元件，用以减少和消除由设备传递到基础的振动。在建筑工程等行业中，设备或管道需要吊装的很多。可根据工程设备吊装的实际需要选择吊架减振器（吊式减震器），减振器的使用可以消除固体传声并且有明显的降噪效果。减震器设计和应用时，须考虑下列五大因素：

（1）满足应用减振器的设备对减震器重量和体积的要求；

（2）具有一定的减振特性；

（3）能承受温度和其他环境条件（温度、腐蚀性流体等）的变化；

（4）能承受规定的负载；

（5）能提供所需的减振量。

1 减振器各部件的三维建模

CATIA采用以草图为基础，生成特征的方式建立模型。特征建模是一种建立在实体建模的基础上，利用特征的概念面向整个产品设计和生产制造过程进行设计的建模方法，直接采用特征建立产品模型，特征的引用直接体现设计意图。特征建模技术有利于推动行业内的产品设计和工艺方法的标准化、系列化、规范化，使得产品在设计时就考虑加工、制造要求，有利于降低产品的成本。

吊式减振器一般可由弹簧、定位板、壳体、拉杆、吊环等组成。

用CatiaV5对吊式减振器的各部件建模如下：

1.1 弹簧

在本减震器中的弹簧选用圆柱螺旋弹簧，根据其受力的性质应该是压缩弹簧，首先根据工作条件选择合适的弹簧材料，结构上两端圈应做成死圈以起支撑作用，同时还要确定满足使用要求所需的弹簧丝直径和弹簧圈数以保证其满足强度、刚度、稳定性及结构要求。弹簧的主要参数如弹簧丝直径、圈数、中径等可根据弹簧在具体使用中的应力和变形公式计算得出。

1.2 定位板

定位板的结构形式和尺寸可根据自己的需要进行设计，此产品中的定位板结构如下：

1.3 壳体

为了满足使用强度，壳体的上面做了适当的加厚。

1.4 拉杆

设计对象的混合建模：在CATIA的设计环境中，无论是实体还是曲面，做到了真正的互操作，在本拉杆的建模过程中应用了线框和曲面设计、零部件设计的混合建模。

拉杆和吊环采用了螺纹连接，确定拉杆的直径尺寸时要进行螺纹连接的强度计算。螺纹连接在频繁振动时，连接有可能松动，所以必须考虑防松问题。根据具体情况采用适当的防松方法。

1.5 吊环

上面几部分的结构形式和具体尺寸可以根据实际需要在满足使用要求的前提下进行更改。在建模的过程中根据需要进入不同的工作台进行操作。

2 虚拟装配

虚拟装配是近年提出的一个全新概念，狭义虚拟装配是在虚拟环境中把单个零件或部件组装成产品的方法。广义的虚拟装配是指在虚拟环境中，如何使设计人员方便地进行结构设计、修改，让设计人员更专注于产品功能的实现。它克服了“实物验证”的滞后性，可以极大的缩短开发周期，节约开发成本。

吊式减振器装配完成如下图

3 结束语

Catia设计软件具有很强的三维造型功能，使设计过程快捷、准确，提高了设计效率。无论是实体建模还是曲面造型，由于CATIA提供了智能化的树结构，用户可方便快捷的对产品进行重复修改。对减震器零件进行了三维实体造型，并在计算机上进行了全尺寸的预装配。在预装配的数字样机上即可检查和修改设计中的干涉和不协调，减少样品差错率。降低产品总成本，大大缩短设计周期。

参考文献：

[1]安琦，顾大强.机械设计[M].北京：科学出版社，2008

[2]詹熙达.CATIA V5快速入门教程[M].北京：机械工业出版社，2008

[3]詹熙达.CATIA V5R20产品设计实例精解[M].北京：机械工业出版社，2011

[4]陈定方，罗亚波.虚拟设计[M].北京：机械工业出版社，2007

[5]罗佑新，车晓毅，何哲明.基于CATIA的渐开线变位直齿轮的三维参数化建模及虚拟装配技术[J].机床与液压，2008，4

[6]宋小波，赵韩，董玉德，陈兴玉.基于CATIA的齿轮三维设计系统的研究[J].机械科学与技术，2008，2

[7]胡魁.基于CATIA的板料成形全工序仿真前处理系统的设计和开发[D].华中科技大学，2009

[8]陈明星，沈萌红.CATIA环境下基于知识的机械产品参数化造型设计研究[J].机械，2003，6

[作者简介]董春兰（1975.2-），女，内蒙古赤峰市人，硕士研究生学历，闽江学院交通学院讲师，主要研究方向：数字化设计。