ＣＡＴＩＡ　Ｖ５在水工金属结构设计中的应用.doc

1 CATIA V5在水工金属结构设计中的应用摘要: 以某水工钢闸门的悬臂轮装置为例, 介绍了基于 CATIA 软件的三维零件设计、装配、干涉分析、有限元分析、工程制图、数据转换。蕌关键词: CATIA V5 ;水工金属结构;三维零件设计; 装配设计;有限元分析蕌 1 引言蕌 puter-aided Three-dimensional Interactive Application) 软件是由法国 Dassault System 公司开发的, 广泛应用于航空航天、汽车、机械、电子等方面的一套完整的 3D CAD/CAM/CAE 一体化软件。它的集成解决方案覆盖了几乎所有的产品设计与制造领域。蕌水工金属结构系泛指应用于水利水电工程中的各种永久性的钢结构和机械设备, 在这些钢结构和机械设备当中最基本和应用最广泛的是各类闸门、阀门及相应的启闭机械。对水利水电工程而言,各种水工金属结构设备合理的布置, 2 正确的设计、优良的制造安装质量, 对于保证工程正常和安全运行是十分重要的。蕌随着现代 CAD 软件技术的发展,从事水工金属结构的设计人员早已淘汰了手工绘图的图板, 全面的转向 CA D 的二维绘图时代, 从而明显降低设计成本, 缩短设计、生产准备周期, 浓缩和提炼优秀的设计经验, 提高产品设计水平。在 CAD 所涉及的众多应用技术中,二维工程图与三维模型关联技术的应用,标志着工程制图不仅只是借助 CAD 软件的视图绘制工作, 更重要的是体现设计思想和确定技术要求的设计工作。蕌本文以某水工钢闸门的悬臂轮设计为例,浅析 CATIA V5 软件在水工金属结构设计中的三维造型、装配、干涉分析、有限元分析、工程制图的应用。 2 悬臂轮结构简介蕌某水工钢闸门,整个模型基于 CATIA V5 软件三维建模、装配而成。主要由面板、梁系及行走支承的悬臂轮组成。因此处篇幅有限, 故选取其中比较有代表性的悬臂轮装置为例详细的介绍此部分基于 CATIA V5 软件的零件建模、装配、有限元分析步骤。蕌悬臂轮装置的装配图,可以看出悬臂轮装置主要由滚 3 轮、轴、自润滑轴套、轴端挡板等组成。滚轮可以绕轴自由旋转, 轴端挡板可以限制滚轮在轴向上的位移, 并且可以防止滚轮在水中工作时,较大的颗粒状物体进入轴套内。 3 基于 CATIA 的零件设计和装配设计蕌零件设计是机械设计的第一步,首先在一系列基准平面上绘制草图轮廓, 然后利用零件设计的特征操作生成基本实体, 最后通过对基本实体进行修饰、变换及布尔运算等操作生成最终的零件。在通常情况下, 利用零件设计工作台和草图工作台的默认工具栏就可以完成零件实体设计, 但对于复杂形体来说可能涉及更多的工作平台。蕌以滚轮为例介绍如何利用 CATIA 中的“零部件设计”模块生成滚轮的实体模型。首先在 YZ 基准面上以 Y 轴为对称轴绘制滚轮的截面草图。然后利用“旋转体”工具,将草绘截面绕 Y 轴旋转 360 °, 生成的滚轮“毛坯”。选取滚轮“毛坯”的上端面为基准面,绘制直径 D=105mm 的圆,利用“凹槽”工具,类型选择“直到最后”,便完成了滚轮上的轴孔。蕌利用“孔”工具可以较为方便的在滚轮的端面“钻”出已攻丝的螺栓孔。在“孔”工具的弹出对话框中可以选择孔的深度: 盲孔、通孔; 还可以选择孔的类型: 简单、锥形、沉头、埋头、倒钻;在螺纹参数里也