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文|农食山人

编辑|农食山人

◆ ◇ 前言 ◇ ◆

农业机械常见零件为研究对象，基于CATIA进行参数化设计。基于CATIA的参数化设计有多种形式。第一种是使用CATIA中的知识工程模块进行参数化设计，这种方法简单，但调用更麻烦。

基于知识工程中建立的参数模型建立目录数据库设计，该方法有利于零件的调用，但需要大量的输入数据。三是利用CATIA二次开发技术进行参数化设计。

在CATIA二次开发技术的各种方法中，基于知识工程建立三维模型作为模板是一种简单的方法基于VB语言，设计者可以通过提取关键零件的主要参数来开发计算机辅助设计软件。该方法提高了零件的设计效率，但对设计者来说需要一定的编程基础。

参数化设计本质上是一种快速设计。利用CATIA二次开发技术对农业机械零件进行参数化设计，可以提高开发效率和机械性能。

在传统的农业机械设计中，设计者必须以平面图的形式表达零件，然后进行检香和修改，最后由生产者将平面图转换为三维物体。由于该方法具有效率低，周期长、成本高等缺点，可以采用零件参数化设方法来提高农业机械设计的效率。

随着三维CAD技术的飞速发展，参数化设计方法也发生了很大的变化。本文以农业机械常见零件为研究对象，基于CATIA内置知识工程进行了参数化设计模块、目录数据库功能和二次开发技术，可以提高研究效率，缩短设计周期。

一、参数化设计

参数化设计基于尺寸驱动方法，在设计或绘图状态下灵活修改图形，提高了设计效率。本文针对常见的农业机械零件，采用不同的方法进行参数化设计。

齿轮机构广泛应用于传动机构中，能保证传动比恒定齿轮不仅在农业机械工业中使用，而且在整个机械工业中也非常普遍。

根据螺旋角是否为0，齿轮可分为直尺和锥齿轮。齿轮虽然有很多参数，但大多数参数都有一定的关系因此可以在分配主要参数的基础上得到其他参数。

主要参数包括：齿数；模数；压力角；螺旋角；齿尖圆直径；齿根直径；参考圆和齿厚在机械传动系统中，V型皮带通常用于传递运动和动力。V型带轮作为系统的重要组成部分，具有不可替代的作用，其结构由轮韬、轮辐和轮毅组成。

根据轮辐结构的不同，V型带轮分为实心带轮、轮辐带轮和轮辐带轮。适用于32°、34°、36°和38°的普通皮带轮槽角度。V带轮参数还包括参考宽度“bp”、参考线槽深度“ha”、参考线槽深度“hf、间隔槽“e”、与端部对称的第一槽平面“F、最小凸缘厚度“8min”、滑轮宽度“B”和外径“da”，其中B=Z-1，Z表示圆形槽的数量，f代表客户槽口的距离，D代表参考直径。

链条传动作为一种机器传动系统，承载着整个机器的运转，而链轮作为链条传动的主要部件，有着非常重要的作用。

滚了链链轮的设计方法有很多，但广泛使用的是“三圆弧一直线”，即齿槽圆弧、工作圆弧、齿顶圆弧和直线。链轮的基本参数包括链轮齿数和链轮节距、滚子直径和参考圆直径dr和d)、齿尖圆直径和齿根直径da和df)。

除了基本参数外，它还包括轮厚度：h=K+dk/6+0.01d，其中K是常数，当d<50时，K=3.2;当50<d<100时，K=4.8;当100<d<150时，K=6.4，当d>150时，K-9.5,其中dk是轴的直径，轮长度1=3.3h。车轮直径：dh-dk+2h，齿宽bf1(当pe12.7mm时，bf1=0.93b1;如果p>12.7mmbf1=0.9561，其中bf1是内链节内部宽度。

二、参数化设计方法

CATIA的知识工程模块是软件的参数化设计功能模块，其主要作用是将隐含的设计实践转化为嵌入整个设计过程的知识。使用知识工程模块对零件进行参数化设计的示意图如图所示。设计人员设置环境以确保所有参数和关系都显示在树中，然后定义参数，建立公式和设计表格，通过修改或直接选择设计表中的参数组来生成新零件。

三、基于CATIA目录数据库

现有的三维软件通常具有事实上，零件库具有基本的参数化设计。设计师可以使用CATIA目录建立自己的零件库，以便于后续设计，这种方式的设计过程如图所示。

设计者应该创建一个新的目录文档，然后添加系列并通过预览函数库预览找到所需的数据库组件，最终保存模板设计表参数中的PartNamme和PartNumber是利用目录数据库设计建立基于知识工程的零件参数化设计的前提条件。

四、基CATICATIA二级发展

二次开发有很多方法可以使用，包括VB、C++和VBA等语言或方法。[7]由于VB语言简单易操作因此本文是基于VB语言构建CATIA二次开发的。

但利用VB构建CATIA二次开发有一定的局限性和可操作性，本文未作详细介绍。基于VB语言进行CATIA二次开发有两个前提要做:一是库参考，即启动VB6.0，构建一个新的“EXE”项目。

从菜单“项目-参考”中选择，然后勾选所有CATIA引线。为了方便起见，设计人员可以将所有CATIA库引用的不包含其他操作的VB文件，作为模板文件。并将模板文件放在Projects文件夹下的VB安装目录中。这样可以避免每次引用库的麻烦，连接到CATIA，通过VB语言访问CATIA需要一个过程调用。

无论CATIA是否打开设计者都可以使用以下程序调用CATIA。错误时将CATIA标注为对象继续下一步CATIA，应用程序”如果错误编号<>0，则CATIACreateObject(CATIAApplication”)CATIAWisible=True结束如果出错时，转到0基于CATIA，二次开发技术构建零件参数化设计的设计过程。

基于知识工程的参数化零件是一个模板，然后对其主要参数进行提取和赋值，用户可以在主要参数赋值时查询标准参数值最后，用户可以查询常用材料和新一代零件的热处理及公差，使二维工程图纸自动生成。

五、设计示例

采用第一种方法进行齿轮参数化设计必须做到以下几个方面。环境应设置在CATIA“选项”中，以确保参数设计功能可以在树中看到，定义齿轮建模所需的所有参数，建立参数关系。

第三，使用Exce1文档或TXT文档建立设计表并编写参数数据库，结果如图所示，最后，通过修改或选择参数组来生成新的模型结果如图所示。

采用第二种方法对V型带进行参数化设计，必须做到以下几个方面。V带轮模型应基于知识工程的参数化设计，第二，应该创建一个新的目录文档，V型皮带轮模板链轮设计软件采用第三种参数化设计方法。该软件主要有三个功能:一是三维设计:二是二维设计:三是精度和工艺设计。

在使用CATIA知识工程模块建模时零件的次要参数已与主要参数相关联，并建立了关系。因此，当主要参数值被重新分配时，次要参数值会随着主要参数而自动更改例如，单击““3D设计”，链轮将如图所示。

要在文本框和组合框中填写并选择参数值，然后单击“创建三维模型”，用户可以获得链轮的三维模型。同时，通过如图所示的“标准值查询”，选择链轮参数标准值，生成标准件。

当通过App.Path方法编程解决软件，无法用于模板文件路径更改的问题时，在行运行时VB可执应导入文档，通过获取如图所示的文件并保存，可以获得一个V带轮零件库。

文件和模板部分应放在同一文件目录中。

对于加工工人来说，最终必须看到图纸因此二维工程图纸非常重要。点击“二维设计”，出现如图中窗口所示，选择链轮零件按路线，并根据需要选择将生成的视图，点击“创建二维图纸”，将生成二维工程图纸。

公差和配合的选择在机械设计和制造中非常重要。因此，在零件精度设计中，公差和配合的选择对机械性能和制造成本至关重要，有时甚至起着决定性的作用。

公差和配合的选择在尺寸精度设计中至关重要。选用原则是在满足产品要求和性能的前提下，保证制造和装配的经济性和可靠性，以达到最佳的经济效益。点击“精度和工艺设计将出现如图所示的窗口。

对于链轮和轴可以通过在“基本尺寸”中输入值，并在“孔和“轴”中选择公差代码和级别来获得孔和轴的上下偏差。

对于链轮和轴可以采用过盈配合和过渡配合，点击“优先配合”，会出现如图所示的窗口，用户可以选择所需的打结设计。针对编程的准确性和流程设计模块主要是基于VB的Access插件创建数据库文件，然后使用VB和SOL语言查询数据库。

◆ ◇ 结论 ◇ ◆

介绍了基于CATIA的三种参数化设计方法，建立了农业机械常用零件齿轮、V带轮和链轮的参数化设计。第一种参数化设计方法作为后两者的基础，后两者利用各自的特性来操作模板零件。

利用CATIA二次开发技术建立了链条计算机辅助设计软件。该软件提高了链轮的设计效率，但也可以得到进一步的扩展和优化。

1，增加了零件的计算功能，直接观察参数值，因为所有参数值只有在零件打开时才可见；2、增加了各种复杂的链轮设计；

3、增加性能检查通过该功能检查非标件的参数值是否能满足生产和活动4、文件加密，设计者可以对模板文件进行加密，防止他人更改模板文件参数之间的关系。

参考文献：

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[2] Zhang Fanliang, Chen Yuquan, Zhai Yuan Sheng,Zhang Huawei. Intelligent Assembly of Molds

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[4] Ren Keming. Application of Table ProgrammedProcessing in V-belt Wheel Design Based on VB

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