曲軸三維建模

1、曲軸三維設(shè)計摘要：齒輪齒條轉(zhuǎn)向器具有結(jié)構(gòu)簡單、緊湊；質(zhì)量較??；傳動效率高；能消除齒間間隙的優(yōu)點，對中小型車輛是個良好的選擇。達索公司的CATIA軟件有極強的輔助設(shè)計能力，通過運用此軟件可便捷高效地創(chuàng)建齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的三維模型，以很好達到設(shè)計交流的目的，有利于為后期實際生產(chǎn)提供依據(jù)。關(guān)鍵詞：三維設(shè)計；CATIA;齒輪齒條轉(zhuǎn)向器引言隨著社會的發(fā)展，汽車愈加普及，人們對汽車提出了便捷、安全、舒適的更高要求。齒輪齒條轉(zhuǎn)向器作為中小型車輛的主要選擇，優(yōu)化設(shè)計齒輪齒條轉(zhuǎn)向器可以很好提高汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能。CATIA具有很強的輔助設(shè)計功能，運用CATIA可以方便建造轉(zhuǎn)向器的三維模型，進而對其優(yōu)化。CATIA

2、可以大大縮短設(shè)計周期，很好表達設(shè)計者的意圖，將模型很好呈現(xiàn)出來。因此，CATIA是現(xiàn)代汽車領(lǐng)域不可或缺的工具。1齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的設(shè)計1.1對汽車齒輪齒條轉(zhuǎn)向器提出的設(shè)計要求1.1.1適應(yīng)汽車高速行駛的需要現(xiàn)代汽車速度大幅提高，變速比轉(zhuǎn)向器、高剛性轉(zhuǎn)向器是目前世界上生產(chǎn)的轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)的方向。1.1.2充分考慮穩(wěn)定性、輕便性齒輪齒條轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)簡單，通過間隙消除裝置，可以保證轉(zhuǎn)向器的穩(wěn)定工作。1.1.3低成本、大批量生產(chǎn)現(xiàn)代汽車生產(chǎn)愈來愈重視經(jīng)濟性，因此，要設(shè)計低成本的汽車和合理化生產(chǎn)線，降低轉(zhuǎn)向器的生產(chǎn)成本，以達到較大利益。1.2轉(zhuǎn)向器殼體的設(shè)計進入CATIA零件設(shè)計模塊，進入草圖編輯器，選擇xy平

3、面，繪制一長為40mm,與一直徑為70mm的半圓相切即為草圖1利用凸臺工具以草圖1為對象拉伸70mm建立凸臺1;對凸臺1進行使用凹槽工具，挖出相應(yīng)的圓柱凹槽和安裝孔。得到殼體1.3齒輪軸的設(shè)計選取zx平面，繪制一直徑為20mm的圓即為草圖1,運用凸臺工具，以草圖1為對象拉伸40mm做出凸臺1;選取凸臺1個端面，繪制一個直徑為9mm的圓即為草圖2,運用凸臺工具以草圖2為對象拉伸30mm做出凸臺2；新建一個平面1,從凸臺1一端面開始挖出一個直徑6mm,深度直到平面1的盲孔。得到三維模型如圖：1.4齒條軸的設(shè)計選取zx平面，繪制一直徑為20mm的圓即為草圖零件三維模型如圖：1運用凸臺工具做出長度27

4、0mm的凸臺1；在凸臺1兩端面分別做出直徑12mm,長度20mm的凸臺2和3。得到三維模型如圖：1.5端蓋的設(shè)計選取yz平面，繪制一長為26mm的矩形，且和一直徑為18mm的半圓相切即為草圖1,再運用凸臺工具對草圖1拉伸10mm;在凸臺1個端面上繪制一個直徑34mm的圓，運用凸臺對圓拉伸30mm；在凸臺2上端面運用凹槽工具做出一個深度為40mm,直徑為24mm的凹槽1;在凸臺1上做出直徑為8mm的凹槽2,再運用對稱命令，生成凹槽3。得到三維模型如圖：激活草圖編輯器，選取yz平面，繪制草圖1（矩形和一直徑為18mm的半圓相切，以半圓圓心為圓心做一直徑為8mm的圓），運用凸臺工具對草圖1拉伸24m

5、m；在zx平面（凸臺1一端面）繪制一直徑為30mm的圓即為草圖2,運用凸臺工具將草圖2拉伸4mm；以草圖2圓心為新的圓心繪制一直徑為20mm的圓即為草圖3,運用凸臺工具對草圖3進行拉伸7.5mm即為凸臺3;激活草圖編輯器，選取xy平面，做一個矩形，運用約束工具使矩形下面的邊距離凸臺1下端面距離為8.5mm,矩形左邊距離凸臺左端面3mm,矩形寬為18mm,形成草圖4,運用凹槽工具對草圖4做一個類型為“直到最后”的凹槽1;運用倒圓角命令，分別對凹槽1兩個拐角倒一半徑為5mm的圓角；選取zx平面，在凸臺3一端面做一直徑為10mm的圓即為草圖5,1.6齒條接頭的設(shè)計運用凹槽工具對草圖5做一個類型為“直

6、到最后”的凹槽2;選取凸臺3的外端面，運用螺紋工具做一個右旋公制粗牙內(nèi)螺紋（外螺紋類型為M12，夕卜螺紋深度為10mm）即為螺紋1。齒條接頭的三維設(shè)計模型如圖：1.7上端蓋的設(shè)計選取xy平面，做一圓心坐標為（-2.5Q0），直徑為70mm的圓即為草圖1，運用凸臺工具將草圖1拉伸5mm即為凸臺1;選取凸臺1個端面，做一圓心坐標為（0,25,5），直徑為6mm的圓即為草圖2,運用凹槽工具對草圖2做一類型為“直到下一個”的凹槽1;運用圓形陣列工具，參數(shù)為實例和角度間距，實例為4角度間距為90deg,參考方向為xy平面，對象為凹槽1,即可得到圓形陣列的4個凹槽即為圓形陣列1;選取凸臺1一個端面,做一個

7、圓心坐標為（0,0,5），直徑為15mm的圓即為草圖3,運用凹槽工具以草圖3為對象,做一類型為“直到下一個”的凹槽2。上端蓋的三維設(shè)計模型如圖：2齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的轉(zhuǎn)配分析3三維設(shè)計分析草圖繪制是三維設(shè)計的基礎(chǔ)，CATIA具有傳統(tǒng)的二維設(shè)計軟件的功能,在繪制草圖時可以利用多種繪圖工具進行草圖繪制,且在草圖繪制過程中有些尺寸可不必要求精確,可在后期三維設(shè)計時再根據(jù)設(shè)計者需要對尺寸進行相應(yīng)修改,這樣大大方便了設(shè)計者改動需求,更好實現(xiàn)了人性化設(shè)計的目的。繪制完草圖后,在零件設(shè)計模塊中,可運用拉伸、凹槽、挖孔、陣列、旋轉(zhuǎn)等命令生成三維零件毛坯,再運用參數(shù)化約束功能,根據(jù)設(shè)計需要,直接對三維零件毛坯進行體

8、形修改,實現(xiàn)了設(shè)計過程由“繪圖”向“設(shè)計”的轉(zhuǎn)變。CATIAV5提供的各項具體功能使三維設(shè)計過程更加類似于實際加工過程。CATIAV5提供基于特征的設(shè)計,將產(chǎn)品視為特征的有機結(jié)合,在生成三維零件毛坯后,可運用螺紋、倒圓角、打孔、抽殼、開槽等命令對毛坯進行“加工”,最終完成零件的設(shè)計。裝配設(shè)計是CATIAV5極具優(yōu)勢和特色的功能模塊。包括創(chuàng)建裝配體、添加指定的部件或零件到裝配體、創(chuàng)建部件之間的裝配關(guān)系、生成產(chǎn)品的爆炸圖、裝配干涉和間隙分析等主要功能。在上述齒2.1進入CATIA轉(zhuǎn)配設(shè)計模塊，激活“現(xiàn)有部件”插入轉(zhuǎn)向器殼體零件,并將轉(zhuǎn)向器殼體位置固定。2.2激活“現(xiàn)有部件”,插入齒條軸零件,運用相

9、合約束,將殼體軸線和齒條軸軸線相合,點擊更新命令。2.3插入端蓋零件,運用相合約束命令,將端蓋軸線和齒條軸軸線相合,運用接觸約束命令,將端蓋和殼體端面進行接觸約束,點擊更新命令。2.4插入齒條接頭零件,運用相合約束,將齒條接頭的軸線和齒條軸的軸線相合,運用接觸約束命令,將齒條接頭和齒輪軸端面進行接觸,點擊更新命令。2.5插入上端蓋零件,運用接觸約束命令,將上端蓋端面和殼體端面進行約束,再運用相合約束命令,將上端蓋安裝孔的軸線和殼體上安裝孔的軸線進行相合約束,點擊更新命令。轉(zhuǎn)向器裝配完成的裝配效果如圖：輪齒條轉(zhuǎn)向器設(shè)計過程中，各零件的設(shè)計是單獨進行的，在裝配模塊里按照零件之間的工作關(guān)系進行虛擬裝

10、配，這樣在分工設(shè)計中各個部件的設(shè)計可有不同的設(shè)計者同時進行，最后在零件裝配設(shè)計模塊里進行模擬裝配就行了，這樣可以大大縮短設(shè)計周期，且有利于分析組成轉(zhuǎn)向器的各零件是否存在干涉或配合間隙。CATIA裝配設(shè)計工作臺提供靈活、直觀的工具，用來確定個零件間的關(guān)系。再者，在裝配環(huán)境中，根據(jù)定義的約束，零件可以修改，簡化了設(shè)計的步驟。虛擬裝配的步驟：在CATIA提供的裝配工作臺上，導(dǎo)入需裝配的零件，對零件進行適當?shù)募s束并建立裝配關(guān)系，最后得到完整裝配模型。4總結(jié)CATIA提供了完整的設(shè)計工具和便捷的操作界面，其界面和選項類似其他廣泛運用的軟件，具有普遍性，很大程度上解決了三維設(shè)計軟件操作復(fù)雜的弊端，讓使用者很好適應(yīng)，大大縮短了初學者的學習周期。在運用CATIA進行齒輪齒條轉(zhuǎn)向器設(shè)計過程中，逐漸體會到CATIA的各種優(yōu)點：使用者在設(shè)計過程中可以直接看到三維模型，使造型設(shè)計更加直觀；簡便