CATIA-机械运动分析与模拟实例

前言CATIA软件是法国达索飞机制造公司首先开发的。它具有强大的设计、分析、模拟加工制造、设备管理等功能。其设计工作台多达60多个，就足以说明软件功能的强大。本书是作者在出版系列CATIA软件功能介绍后，专门针对某一项功能写的实例教程。在讲解示例的过程中，作者也注意了将某些快捷功能插入进来，进行讲解。比如在装配设计工作台对零件进行重新设计，比如在装配图中直接导入或者插入新的零件。在同类的图书中，很难涉及到这些快捷功能。本书是基于CATIAV5R16写成的，在完成本书时，已经有R17版本了，读者在更高的版本上也可以使用此书。读者在阅读本书，使用软件时，需要反复练习，才能熟练运用本书所讲解的一些功能。可以根据本书的步骤，做一些自己学习和工作中遇到的模型，也可以拿机械设计的标准件来做练习实例。本书适合做机械设计的专业人员和机械相关专业的学生使用。本书也同样适合想学习CATIA软件的其他读者。本书前面20章都是讲解某一项铰的设计方法，最后一章是综合前面各章内容做的一个实例。本书编写过程中考虑到了初学者可能对CATIA机械零件设计的功能还不是很熟悉，因此，对于各章所涉及到的零件，模型建立方法都做了详细的介绍。对于已经熟悉CATIA基本设计功能的读者，可以略读这部分内容，直接阅读各章最后一节的内容。对于只想了解CATIA机械零件设计的读者，可以仔细阅读每章前面各节的内容，把本书作为机械设计的详细教程，未尝不可。感谢我的家人，他们给了我很大的支持，使我能抽出时间完成此书。感谢我的单位领导对工作的支持，特别是反应堆结构室的领导和各位同仁，他们的鼓励和帮助，使我坚持下来完成此书，并使我受益匪浅。本书由盛选禹和盛选军主编。冯志江老师参加了本书第1、第2、第3章的编写工作。王存福同志参加了第6、第7、第8章的编写工作参加本书编写工作的还有张宏志，王玉洁，孙新城，盛选贵，曹京文、陈树青、王恩标、于伟谦、盛帅、候险峰、盛硕、陈永澎、盛博、曹睿馨、张继革、刘向芳、富晶、孟庆元、宗纪鸿、唐守琴。由于时间比较仓促，认识水平有限等，不能避免有错误出现，读者在阅读时发现错误，请通知编者，不胜感激。也希望就CATIA软件的问题和广大读者继续探讨。作者联系电子邮件：[e-mail]。编者2006年12月于北京本书首先详细介绍了CATIA软件中与运动结构有关的功能，以运动机构设计为主，并同时兼顾到CATIA草图工作台、零件设计工作台、装配工作台内相关的功能，通过21个设计例题，详细说明了运动结构设计和分析。通过本书中的这些实例，读者可以熟练地掌握零件设计、装配设计和运动结构设计的功能。本书虽然命名为运动结构设计，但对涉及到的相关工作台图标功能也都作了详细介绍，因此，对于初学者掌握CATIA软件设计也非常有帮助。读者如果只关心如何进行零件设计，而实际设计工作中运动结构涉及到的比较少，可以只阅读每章的零件设计部分。本书深入浅出，每一步骤都做了详细说明，并且有示意图，方便读者阅读。所采用的实例也都非常典型，读者按实例进行练习，就可以快速掌握CATIA建模的方法，通过实例的学习，读者可以体会CATIA的强大功能。本书适合机械设计人员作为工作设计软件使用，推荐机械类专业的本科生和专科生学习此软件，并在进行课程设计时采用此软件。目录第一章滑动……………………………………………………………11.1设计滑块……………………………………………………………11.2固定架零件……………………………………………………………51.3设置滑动……………………………………………………………14第二章螺纹传动…………………………………………………………242.1螺栓……………………………………………………………242.2M8螺母……………………………………………………………402.3螺纹装配……………………………………………………………502.4螺纹传动模拟………………………………………………………54第三章旋转铰……………………………………………………………603.1轴……………………………………………………………603.2轴套……………………………………………………………673.3设置旋转铰……………………………………………………………75第四章圆柱铰……………………………………………………………834.1内套……………………………………………………………834.2外套……………………………………………………………864.3设置旋转铰……………………………………………………………93第五章平面滑动…………………………………………………………1005.1设计台面……………………………………………………………1005.2圆柱滑块……………………………………………………………1055.3装配零件……………………………………………………………1075.4设置旋转铰……………………………………………………………107第六章缆绳铰……………………………………………………………1126.1滑动架……………………………………………………………1126.2设计滑块零件……………………………………………………………1186.3设置缆绳铰……………………………………………………………125第七章球铰……………………………………………………………1327.1设计球形零件………………………………………………………1327.2固定球架零件…………………………………………………………1367.3设置球铰……………………………………………………………145第八章刚性联接………………………………………………………1498.1桌面……………………………………………………………1498.2桌腿……………………………………………………………1558.3设置刚性联接………………………………………………………166第九章万向节……………………………………………………………1709.1第一个轴……………………………………………………………1709.2第二个轴……………………………………………………………1749.3装配万向节……………………………………………………………1809.4设置万向节……………………………………………………………182第十章齿轮传动…………………………………………………………18710.1齿轮设计……………………………………………………………18710.2齿轮轴……………………………………………………………19110.3设置齿轮铰……………………………………………………………199第十一章齿轮齿条传动……………………………………………………20511.1齿条……………………………………………………………20511.2齿轮……………………………………………………………20911.3固定支架……………………………………………………………21311．4设置齿轮齿条铰………………………………………………………219第十二章双万向节………………………………………………………22912．1主动轴……………………………………………………………22912.2装配零件……………………………………………………………23912.3设置双万向节铰………………………………………………………249第十三章坐标系定义铰……………………………………………………25413.1主动轴……………………………………………………………25413.2装配零件……………………………………………………………26613.3设计坐标定义铰………………………………………………………268第十四章点――线铰………………………………………………………27314.1生成曲线……………………………………………………………27314.2椭球体零件……………………………………………………………27614.3装配零件……………………………………………………………280第十五章滑动曲线铰………………………………………………………28515.1折线……………………………………………………………28515.2旋转球……………………………………………………………28615.3长方体台面……………………………………………………………28915.4装配零件……………………………………………………………29515.5设计滑动曲线定义铰…………………………………………………297第十六章滚动曲线铰…………………………………………………30516.1轴承滚子……………………………………………………………30516.2内环……………………………………………………………31116.3外环……………………………………………………………31716.4装配零件……………………………………………………………32215.5设计坐标定义铰………………………………………………………323第十七章点曲面铰………………………………………………………33117.1生成曲面……………………………………………………………33117.2笔零件……………………………………………………………33817.3装配零件……………………………………………………………34417.4设计点曲面铰………………………………………………………346第十八章生成轨迹曲线……………………………………………………349第十九章生成关系曲线……………………………………………………356第二十章速度和加速度测量…………………………………………………364第二十一章椭圆规实例……………………………………………………36921.1曲柄……………………………………………………………36921.2固定轴架……………………………………………………………37421.3椭圆尺……………………………………………………………37821.4滑块……………………………………………………………38121.5设置铰……………………………………………………………38421.6设置公式……………………………………………………………39921.7生成轨迹曲线………………………………………………………40121.8速度和加速度测量……………………………………………………4021CATIA机械运动分析与模拟实例第一章滑动1.1设计滑块在桌面上双击CATIA的图标，进入CATIA软件。或者从【开始】菜单选择CATIA，运行该软件。进入CATIA软件的界面后，点击“开始”Start机械设计MechanicalDesignPartDesign，如图1-1所示。进入零件设计工作台。图1-1点击“开始”Start机械设计MechanicalDesignPartDesign用鼠标左键点击选中左边模型树中xyplane参考平面，如图1-2所示。在工具栏中点击Sketcher草图设计图标，就进入草图设计工作台。2图1-2CATIA模型树选中xyplane参考平面点击工具栏内的Profile轮廓线图标，画一个折线形状，下面的水平边与H轴重合，折线的起点在原点，终点在V轴上，如图1-3所示。图1-3一条折线点击工具栏内的Mirror镜像图标，然后在图形中选中V轴，形成折线关于V轴的对称线，如图1-4所示。图1-4折线关于V轴的对称线点击工具栏中的ExitWorkbench离开草图工作台图标，重新可以进入零件设计工作台。点击工具栏中Pad拉伸图标，出现PadDefinition拉伸定义对话框，如图1-5。第一栏Type类型选择缺省的Dimension实体，在Length长度栏内填上厚度100，原来缺省的设置是20。点击Preview预览按钮，先看一下做的立体图效果，如图1-6。点击对话框内的OK按钮，生成滑块零件。3图1-5PadDefinition拉伸定义对话框图1-6预览拉伸形成的零件下面修改零件的名称。在左边的模型树点击选中零件名称“Part1”，如图1-7。