畢業(yè)設(shè)計（論文）基于CATIA的汽車連桿三維建模方法研究

1、摘要本文介紹了發(fā)動機(jī)連桿的工作原理、結(jié)構(gòu)、材料、加工工藝、技術(shù)要求相關(guān)知識，學(xué)習(xí)catia v5軟件各模塊的具體功能，運(yùn)用catia v5實(shí)現(xiàn)零件的三維建模。通過三維建模我們可以發(fā)現(xiàn)，catia v5三維軟件在零部件開發(fā)中起著非常重要的作用，大大提高了零件開發(fā)效率，從而降低開發(fā)成本。關(guān)鍵詞：連桿，catia v5，三維建模 abstractthis paper introduce the knowledge of working principle and structure and materials and the machining technology of engine connec

2、ting rod. compared with other countries, we can find that we are fall behind. learned the design process of connecting rod and builded the 3d model by catia v5 software. we can realize catia v5 played a very important role in parts design, greatly improve the efficiency of parts design, and reduce t

3、he design costs.keywords：connecting rod, catia v5, 3d modeling目錄摘要iabstractii1. 緒論11.1 課題來源及內(nèi)容簡介11.2 國內(nèi)外對catia v5的使用11.3 課題研究的意義22.發(fā)動機(jī)連桿相關(guān)知識介紹32.1 連桿發(fā)動機(jī)的概念及工作原理32.2連桿構(gòu)造32.2.1 連桿的組成32.2.2 連桿小頭的結(jié)構(gòu)32.2.3 連桿桿身42.2.4 連桿大頭42.2.5 連桿螺栓52.3 連桿的工作條件52.4 發(fā)動機(jī)連桿的材料的選擇62.5 發(fā)動機(jī)連桿的加工工藝72.6 連桿的主要技術(shù)要求82.6.1大、小頭孔的尺寸精度

4、、形狀精度82.6.2 大、小頭孔軸心線在兩個互相垂直方向的平行度82.6.3大、小頭孔中心距82.6.4 連桿大頭孔兩端面對大頭孔中心線的垂直度82.6.5大、小頭孔兩端面的技術(shù)要求82.6.6螺栓孔的技術(shù)要求82.6.7有關(guān)結(jié)合面的技術(shù)要求93.基于catia v5的連桿三維建模方法分析103.1 catia中實(shí)現(xiàn)實(shí)體造型有兩種模式：103.2 連桿建模過程分析103.2.1 拉伸特征的建立103.2.2 雙向拔模特征建立133.2.3 參考點(diǎn)、參考直線、參考平面的建立143.2.4 挖槽特征的建立153.2.5 建立螺栓孔173.2.6 應(yīng)用挖槽功能切割小端并作對稱183.2.7 建立參

5、考平面、拉伸凸臺并創(chuàng)建螺紋孔193.2.8 草圖特征練習(xí)213.2.9 建立倒圓角特征223.2.10 基本曲面特征233.3 制作連桿二維工程圖233.4 catia v5簡單視頻的制作264. 總結(jié)與展望284.2 本文總結(jié)284.2 工作展望28致謝30參考文獻(xiàn)311. 緒論1.1 課題來源及內(nèi)容簡介本次畢業(yè)設(shè)計課題康明斯發(fā)動機(jī)連桿三維建模方法研究來源于汽車工程系。分析康明斯發(fā)動機(jī)連桿結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并使用catia v5完成連桿的三維建模，繪制二維工程圖，對連桿結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的簡化，總結(jié)、分析連桿建模方法，制作能用于教學(xué)的操作步驟說明書及相關(guān)視頻。1.2 國內(nèi)外對catia v5的使用cati

6、a是法國dassault system公司的cad/cae/cam一體化軟件，居世界cad/cae/cam領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車制造、造船、機(jī)械制造、電子電器、消費(fèi)品行業(yè)，它的集成解決方案覆蓋所有的產(chǎn)品設(shè)計與制造領(lǐng)域，其特有的dmu電子樣機(jī)模塊功能及混合建模技術(shù)更是推動著企業(yè)競爭力和生產(chǎn)力的提高。catia 提供方便的解決方案，迎合所有工業(yè)領(lǐng)域的大、中、小型企業(yè)需要。航空航天領(lǐng)域： 在航空航天業(yè)的多個項(xiàng)目中，catia 被應(yīng)用于開發(fā)虛擬的原型機(jī)，其中包括boeing飛機(jī)公司（美國）的boeing 777 和boeing 737，dassault 飛機(jī)公司（法國）的陣風(fēng)（raf

7、ale）戰(zhàn)斗機(jī)、bombardier飛機(jī)公司（加拿大）的global express 公務(wù)機(jī)、以及l(fā)ockheed martin飛機(jī)公司（美國）的darkstar無人駕駛偵察機(jī)。boeing飛機(jī)公司在boeing 777項(xiàng)目中，應(yīng)用catia設(shè)計了除發(fā)動機(jī)以外的100%的機(jī)械零件。并將包括發(fā)動機(jī)在內(nèi)的100%的零件進(jìn)行了預(yù)裝配。汽車工業(yè)領(lǐng)域： catia是汽車工業(yè)的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，是歐洲、北美和亞洲頂尖汽車制造商所用的核心系統(tǒng)。catia 在造型風(fēng)格、車身及引擎設(shè)計等方面具有獨(dú)特的長處，為各種車輛的設(shè)計和制造提供了端對端（end to end ）的解決方案。catia 涉及產(chǎn)品、加工和人三個關(guān)鍵領(lǐng)域

8、。catia 的可伸縮性和并行工程能力可顯著縮短產(chǎn)品上市時間。 一級方程式賽車、跑車、轎車、卡車、商用車、有軌電車、地鐵列車、高速列車，各種車輛在catia 上都可以作為數(shù)字化產(chǎn)品，在數(shù)字化工廠內(nèi)，通過數(shù)字化流程，進(jìn)行數(shù)字化工程實(shí)施。catia的技術(shù)在汽車工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)是無人可及的，并且被各國的汽車零部件供應(yīng)商所認(rèn)可。造船工業(yè)領(lǐng)域: catia 為造船工業(yè)提供了優(yōu)秀的解決方案，包括專門的船體產(chǎn)品和船載設(shè)備、機(jī)械解決方案。船體設(shè)計解決方案已被應(yīng)用于眾多船舶制造企業(yè)，類似general dynamics, meyer weft 和delta marin ，涉及所有類型船舶的零件設(shè)計、制造、裝配。cat

9、ia 是有20多年歷史的高端軟件，自推出v5之后，它的revenue增長速度是這3個軟件中最快的，比如年，catia增長27，ug增長11，而proe則是下降。到現(xiàn)在，世界上有超過13,000的用戶選擇了catia,創(chuàng)造了業(yè)界的一個奇跡，從而也確定了catia 在cad/cae/cam 行業(yè)內(nèi)2001的領(lǐng)先地位。當(dāng)然catia本來的revenue就是同類軟件中最大的。1.3 課題研究的意義通過學(xué)習(xí)對連桿相關(guān)知識有了更加全面的了解，同時運(yùn)用catia三維建模軟件完成連桿三維零件圖及二維工程圖，展示catia軟件在零件設(shè)計和開發(fā)中發(fā)揮的巨大作用。同時，對我而言，能夠在畢業(yè)設(shè)計過程中進(jìn)一步掌握cat

10、ia軟件的各種建模功能。2.發(fā)動機(jī)連桿相關(guān)知識介紹2.1 連桿發(fā)動機(jī)的概念及工作原理連桿（connecting rod）連桿機(jī)構(gòu)中兩端分別與主動和從動構(gòu)件鉸接以傳遞運(yùn)動和力的桿件。例如在往復(fù)活塞式動力機(jī)械和壓縮機(jī)中，用連桿來連接活塞與曲柄。連桿多為鋼件，其主體部分的截面多為圓形或工字形，兩端有孔，孔內(nèi)裝有青銅襯套或滾針軸承，供裝入軸銷而構(gòu)成鉸接。 連桿是汽車發(fā)動機(jī)中的重要零件，它連接著活塞和曲軸，其作用是將活塞的往復(fù)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，并把作用在活塞上的力傳給曲軸以輸出功率，同時驅(qū)動活塞對氣體進(jìn)行壓縮做工。2.2連桿構(gòu)造2.2.1 連桿的組成（1）小頭：用來安裝活塞銷，以連接活塞。（全浮

11、式有油溝）（2）桿身：常做成“工”字形斷面。（3）大頭：與曲軸的連桿軸頸相連。大頭一般做成分開式，即連桿體大頭和連桿蓋。 1-小頭；2-桿身；3-大頭；4、9-裝配記號（朝前）；5-螺母；6-連桿蓋；7-連桿螺栓；8-軸瓦；10-連桿體；11-襯套；12-集油孔 2.2.2 連桿小頭的結(jié)構(gòu)在汽車發(fā)動機(jī)中連桿小頭與活塞銷的連接方式有兩種，即全浮式和半浮式。全浮式活塞銷工作時，在連桿小頭孔和活塞銷孔中轉(zhuǎn)動，可以保證活塞銷沿圓周磨損均勻。2.2.3 連桿桿身 桿身斷面為工字形，剛度大、質(zhì)量輕、適于模鍛。工字形斷面的y-y軸在連桿運(yùn)動平面內(nèi)。有的連桿在桿身內(nèi)加工有油道，用來潤滑小頭襯套或冷卻活塞。如果

12、是后者，須在小頭頂部加工出噴油孔。2.2.4 連桿大頭（1）切口形式：有平切口(汽油機(jī))和斜切口(柴油機(jī))兩種，斜切口（3060 一般45）。平切口 斜切口2.2.5 連桿螺栓 工作時連桿螺栓承受交變載荷，因此在結(jié)構(gòu)上應(yīng)盡量增大連桿螺栓的彈性，而在加工方面要精細(xì)加工過渡圓角，消除應(yīng)力集中，以提高其抗疲勞強(qiáng)度。連桿螺栓用優(yōu)質(zhì)合金鋼制造，如40cr、35crmo等。經(jīng)調(diào)質(zhì)后滾壓螺紋，表面進(jìn)行防銹處理。2.3 連桿的工作條件內(nèi)燃機(jī)的連桿組包括連桿 體、連桿蓋、連桿軸瓦、和連桿螺栓。而連桿體有分為連桿小頭、桿身和連桿大頭三部分。連桿組的作用是將活塞的往復(fù)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，并把作用在活塞組上的力

13、傳給曲軸。連桿的工作狀況。連桿小頭與活塞銷相連接，與活塞一起往復(fù)運(yùn)動，連桿大頭與曲軸一起做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。因此，連桿體除了上下運(yùn)動以外還左右擺動，作復(fù)雜的平面運(yùn)動。連桿受交變載荷的作用，連桿的基本載荷是拉伸與壓縮。最大拉載荷出現(xiàn)在進(jìn)氣沖程開始的上止點(diǎn)附近，其數(shù)值為活塞組和計算斷面以上那部分連桿質(zhì)量的往復(fù)慣性力。最大壓縮載荷出現(xiàn)在膨脹沖程開始的上止點(diǎn)附近，其數(shù)值為爆發(fā)壓力產(chǎn)生的推力減去前述的慣性力。此外，由于連桿是一細(xì)長桿件，在壓縮載荷作用下，還會引起平行與垂直與曲軸軸線的平面內(nèi)的彎曲兩種彎曲都會給桿身以附加彎曲應(yīng)力。制造連桿時，若有初始彎曲及偏心，以上情況更為嚴(yán)重。由于連桿擺動的角加速度和轉(zhuǎn)動慣量而

14、產(chǎn)生的慣性力矩，也使連桿承受附加彎矩。2.4 發(fā)動機(jī)連桿的材料的選擇連桿是一個細(xì)長桿件它承受了交變載荷。為了保證連桿在結(jié)構(gòu)輕巧的條件下有足夠的剛度和強(qiáng)度，一般多用精選含碳量的優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼45磨鍛，只有在特別強(qiáng)化且產(chǎn)量不太大的柴油機(jī)中用40cr等合金鋼。合金鋼有較高的綜合機(jī)械性能。但當(dāng)存在生產(chǎn)應(yīng)力集中的因素時，它的耐疲勞能力急劇下降，甚至底到于碳素鋼不相上下。所以合金鋼連桿的形狀設(shè)計、過渡圓滑性、毛胚表面質(zhì)量等，必須給以更多的注意，才能充分的發(fā)揮優(yōu)質(zhì)材料的潛力。40mnb、40mnvb等硼鋼作為高附和的大量生產(chǎn)連桿的材料，顯示了良好的使用性能。40mnb鋼化成分（%）：c0.370.45，mn 1

15、.11.4,cr0.3,p和s0.45,b0.0010.005,經(jīng)850油淬，500高溫回火后，強(qiáng)度極限1000牛頓/毫米2 ，沖擊任性牛頓米/厘米2。連桿一般用鋼鍛造，在機(jī)械加工前一般應(yīng)進(jìn)行調(diào)治處理（淬火后高溫回火），以得到較高的機(jī)械性能，既強(qiáng)又韌。為了提高連桿的疲勞強(qiáng)度，不經(jīng)機(jī)械加工的表面應(yīng)經(jīng)過噴丸處理。連桿還必須經(jīng)過磁力探傷檢驗(yàn)，以求工作的穩(wěn)定性、和可靠性。我國已經(jīng)研究出了連桿輥鍛工藝，輥鍛連桿不僅不需要大型的鍛壓設(shè)備，而且還改善了工人的勞動條件，為了節(jié)約優(yōu)質(zhì)鋼材降低成本，我國還成功的試用了以稀土鎂球墨鑄鐵制造的高速柴油機(jī)連桿。實(shí)驗(yàn)表明，鑄造連桿硬度應(yīng)在hb210250之間，上限為保證足

16、夠的強(qiáng)度，下限是為了保證良好的切削性。這樣硬度的珠光體球 具有300350牛頓/毫米2的抗彎疲勞強(qiáng)度，與中碳鋼差不多。在大批生產(chǎn)鑄件連桿時保證制造質(zhì)量穩(wěn)定，要求對爐料、澆鑄、熱處理工藝規(guī)程嚴(yán)加控制，并進(jìn)行仔細(xì)的內(nèi)在質(zhì)量檢查，例如超聲波或x光無損探傷等。據(jù) 國外經(jīng)驗(yàn)，強(qiáng)韌的珠光體液可鍛鑄鐵也適于制造連桿。康明斯連桿選材為美國標(biāo)準(zhǔn)sae1541鋼，其材料標(biāo)準(zhǔn)為康明斯標(biāo)準(zhǔn)30062-04，采用調(diào)質(zhì)熱處理工藝。國產(chǎn)化時，將毛坯材料定為40mnbh(gb5216-85)，采用鍛造余熱淬火加高溫回火調(diào)質(zhì)熱處理新工藝，此方法既能獲得良好的綜合機(jī)械性能，又能提高疲勞強(qiáng)度，還能節(jié)省大量的能源。毛坯為整體鍛造，其

17、外形精度高，省材料，簡化工藝，便于組織生產(chǎn)、加工和運(yùn)輸。該連桿硬度為hb255302(db3.53.8)，材料的奧氏體晶粒度國標(biāo)規(guī)定為78級，ckd連桿實(shí)物的晶粒度水平為7級。2.5 發(fā)動機(jī)連桿的加工工藝連桿是發(fā)動機(jī)的重要零件。它將作用與活塞頂部的膨脹氣體的壓 力傳給曲軸，推動曲軸的旋轉(zhuǎn)，同時受曲軸的驅(qū)動而帶動活塞壓縮氣缸內(nèi)的氣體連桿結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其通常在大頭處分開為連桿體和連桿蓋兩部分，連桿桿身是是工字型截面而從大頭到小頭逐漸變小，造型時很難出現(xiàn)理想的效果。連桿特征設(shè)計與機(jī)械加工密切相關(guān)，每一種加工方法與一個特征相對應(yīng)，這是特征規(guī)劃的基本原則。連桿毛胚使鍛造件，連桿體和連桿蓋整體鍛造。以康明斯柴

18、油機(jī)連桿為例分析連桿的工藝特點(diǎn)：(1)連桿體和蓋厚度不一樣，改善了加工工藝性。連桿蓋厚度為31mm，比連桿桿厚度單邊小3.8mm，蓋兩端面精度產(chǎn)品要求不高，可一次加工而成。由于加工面小，冷卻條件好，使加工振動和磨削燒傷不易產(chǎn)生。連桿桿和蓋裝配后不存在端面不一致的問題，故連桿兩端面的精磨不需要在裝配后進(jìn)行，可在螺栓孔加工之前。螺栓孔、軸瓦對端面的位置精度可由加工精度直接保證，而不會受精磨加工精度的影響。(2)連桿小頭兩端面由斜面和一段窄平面組成。這種楔形結(jié)構(gòu)的設(shè)計可增大其承壓面積，以提高活塞的強(qiáng)度和剛性。在加工方面，與一般連桿相比，增加了斜面加工和小頭孔兩斜面上倒角工序；用提高零件定位及壓頭導(dǎo)向

19、精度來避免襯套壓偏現(xiàn)象的發(fā)生，但卻增加了壓襯套工序加工的難度。(3)帶止口斜結(jié)合面。連桿結(jié)合面結(jié)構(gòu)種類較多，有平切口和斜切口，還有鍵槽形、鋸齒形和帶止口的。該連桿為帶止口斜結(jié)合面.精加工基準(zhǔn)采用了無間隙定位方法，在產(chǎn)品設(shè)計出定位基準(zhǔn)面。在連桿桿和總成的加工中，采用桿端面、小頭頂面和側(cè)面、大頭側(cè)面的加工定位方式；在螺栓孔至止口斜結(jié)合面加工工序的連桿蓋加工中，采用了以其端面、螺栓兩座面、一螺栓座面的側(cè)面的加工定位方法。這種重復(fù)定位精度高且穩(wěn)定可靠的定位、夾緊方法，可使零件變形小，操作方便，能通用于從粗加工到精加工中的各道工序。由于定位基準(zhǔn)統(tǒng)一，使各工序中定位點(diǎn)的大小及位置也保持相同。這些都為穩(wěn)定工

20、藝、保證加工精度提供了良好的條件。2.6 連桿的主要技術(shù)要求連桿上需進(jìn)行機(jī)械加工的主要表面為：大、小頭孔及其兩端面，連桿體與連桿蓋的結(jié)合面及連桿螺栓定位孔等。2.6.1大、小頭孔的尺寸精度、形狀精度為了使大頭孔與軸瓦及曲軸、小頭孔與活塞銷能密切配合，減少沖擊的不良影響和便于傳熱。大頭孔公差等級為it6，表面粗糙度ra應(yīng)不大于0.4m；大頭孔的圓柱度公差為0.012 mm，小頭孔公差等級為it8，表面粗糙度ra應(yīng)不大于3.2m。小頭壓襯套的底孔的圓柱度公差為0.0025 mm，素線平行度公差為0.04/100 mm。2.6.2 大、小頭孔軸心線在兩個互相垂直方向的平行度兩孔軸心線在連桿軸線方向的

21、平行度誤差會使活塞在汽缸中傾斜，從而造成汽缸壁磨損不均勻，同時使曲軸的連桿軸頸產(chǎn)生邊緣磨損，所以兩孔軸心線在連桿軸線方向的平行度公差較小；而兩孔軸心線在垂直于連桿軸線方向的平行度誤差對不均勻磨損影響較小，因而其公差值較大。兩孔軸心線在連桿的軸線方向的平行度在100 mm長度上公差為0.04 mm；在垂直與連桿軸心線方向的平行度在100 mm長度上公差為0.06 mm。 2.6.3大、小頭孔中心距大小頭孔的中心距影響到汽缸的壓縮比，即影響到發(fā)動機(jī)的效率，所以規(guī)定了比較高的要求：1900.05 mm。2.6.4 連桿大頭孔兩端面對大頭孔中心線的垂直度連桿大頭孔兩端面對大頭孔中心線的垂直度，影響到軸

22、瓦的安裝和磨損，甚至引起燒傷；所以對它也提出了一定的要求：規(guī)定其垂直度公差等級應(yīng)不低于it9（大頭孔兩端面對大頭孔的軸心線的垂直度在100 mm長度上公差為0.08 mm）。2.6.5大、小頭孔兩端面的技術(shù)要求連桿大、小頭孔兩端面間距離的基本尺寸相同，但從技術(shù)要求是不同的，大頭兩端面的尺寸公差等級為it9，表面粗糙度ra不大于0.8m, 小頭兩端面的尺寸公差等級為it12，表面粗糙度ra不大于6.3m。這是因?yàn)檫B桿大頭兩端面與曲軸連桿軸頸兩軸肩端面間有配合要求，而連桿小頭兩端面與活塞銷孔座內(nèi)檔之間沒有配合要求。連桿大頭端面間距離尺寸的公差帶正好落在連桿小頭端面間距離尺寸的公差帶中，這給連桿的加

23、工帶來許多方便。2.6.6螺栓孔的技術(shù)要求在前面已經(jīng)說過，連桿在工作過程中受到急劇的動載荷的作用。這一動載荷又傳遞到連桿體和連桿蓋的兩個螺栓及螺母上。因此除了對螺栓及螺母要提出高的技術(shù)要求外，對于安裝這兩個動力螺栓孔及端面也提出了一定的要求。規(guī)定：螺栓孔按it8級公差等級和表面粗糙度ra應(yīng)不大于6.3m加工；兩螺栓孔在大頭孔剖分面的對稱度公差為0.25 mm。2.6.7有關(guān)結(jié)合面的技術(shù)要求在連桿受動載荷時，接合面的歪斜使連桿蓋及連桿體沿著剖分面產(chǎn)生相對錯位，影響到曲軸的連桿軸頸和軸瓦結(jié)合不良，從而產(chǎn)生不均勻磨損。結(jié)合面的平行度將影響到連桿體、連桿蓋和墊片貼合的緊密程度，因而也影響到螺栓的受力情

24、況和曲軸、軸瓦的磨損。對于本連桿，要求結(jié)合面的平面度的公差為0.025 mm。3.基于catia v5的連桿三維建模方法分析3.1 catia中實(shí)現(xiàn)實(shí)體造型有兩種模式：第一種模式是以立方體，圓柱體，球體，錐體和環(huán)狀體等為基本體素，通過交、并、差等集合運(yùn)算，生成更為復(fù)雜形體。第二種模式是以草圖為基礎(chǔ)，建立基本的特征，以修飾特征方式創(chuàng)建形體。兩種模式生成的形體都具有完整的幾何信息，是真實(shí)而唯一的三維實(shí)體。catia側(cè)重第二種模式。catia軟件的功能非常豐富，本課題所運(yùn)用的主要是“機(jī)械設(shè)計”中“零部件設(shè)計”功能模塊。所用相關(guān)功能特征包括：草圖、拉伸、挖槽、雙面拔模、參考點(diǎn)、參考線、參考面、鏡像、倒

25、圓角、斜角、打孔等。并借助catia自帶的視頻錄制模塊，對主要功能特征的制作相關(guān)視頻。3.2 連桿建模過程分析3.2.1 拉伸特征的建立該功能是將一個閉合的平面曲線沿著一個方向或同時沿相反的兩個方向拉伸（pad）而形成的形體，它是最常用的一個命令，也是最基本的生成形體的方法。在草圖設(shè)計模塊繪制了閉合的平面曲線，完成如圖1-1所示零件prat1的創(chuàng)作。圖1-1思路：新建零件點(diǎn)擊草繪繪制如圖1-1（左）創(chuàng)建凸臺特征設(shè)置參數(shù)如圖1-2圖1-2以上通過拉伸實(shí)現(xiàn)了連桿整體輪廓的三維成型，要達(dá)到這一目的，通過以下建模方法也是可行的：點(diǎn)擊肋特征，選取圖1-1中草圖為肋定義框中的輪廓草圖，再通過創(chuàng)建草圖編輯中

26、心曲線（中心曲線要求垂直于輪廓草圖）。退出草圖，點(diǎn)擊“確定”即可輪廓草圖中心曲線特征結(jié)果如下圖所示：分析： 兩種建模方法都能實(shí)現(xiàn)連桿總體輪廓模型，不過，相比而言拉伸建模要來的簡單使用一些。3.2.2 雙向拔模特征建立該功能是拔模。為了便于從模具中取出鑄造類的零件，一切零件的側(cè)壁需有一定斜度，即拔模角度。catia可以實(shí)現(xiàn)等角度和變角度拔模。“文件”“打開”“prat1”，左鍵點(diǎn)拔模圖標(biāo)，將平面yz平面定為中性元素，將“分離=中性”與“雙向拔模”激活。將拔摸角度設(shè)為5deg，選擇零件側(cè)邊為拔模面。如圖2-1所示：限制元素圖2-1從而得到拔模后零件： 保存為prat2。特征分析：雙向拔模是對拔模功

27、能的簡化，對零件進(jìn)行雙側(cè)的拔模，應(yīng)用普通拔模也同樣可以完成。得分兩次拔模才能完成，并且需要用到限制元素。3.2.3 參考點(diǎn)、參考直線、參考平面的建立為了給后面螺栓孔提供準(zhǔn)確定位，在零件相關(guān)平面上建立參考點(diǎn)、參考直線及參考平面。（1）.打開prat2，在yz平面繪制草圖，如圖3-1所示，建立點(diǎn)，縱向尺寸44，并約束點(diǎn)在平面上。圖3-1（2）.通過點(diǎn)建立參考直線，通過（1）中建立的點(diǎn)，建立通過點(diǎn)且垂直于點(diǎn)所在平面的直線，為參考平面的建立打基礎(chǔ)。（3）.通過參考直線、參考點(diǎn)建立參考平面，通過參考點(diǎn)且在參考線的法線方向建立參考平面。保存為prat3.3.2.4 挖槽特征的建立該功能是挖槽（pocket

28、），挖槽產(chǎn)生的結(jié)果與拉伸相反，是從已有形體上去掉一塊形體。建立第一個圓槽：選定零件上或下表面作為草繪平面，建立草繪特征，草繪一個圓直徑為34.4mm，選擇尺寸類型，輸入深度40mm，確定凹槽方向，如圖4-1所示。點(diǎn)擊“確定” 圖4-1建立第二個圓槽：選定零件上或下表面作為草繪平面，建立草繪特征，草繪一個圓直徑為57.6mm，約束圓心橫向尺寸153.6mm，選擇尺寸類型，輸入深度40mm，確定凹槽方向如圖4-2所示，點(diǎn)擊“確定” 圖4-2以上兩圓孔可以分步完成，也可同時挖槽完成。此外還有一建模方式，如下：點(diǎn)擊開槽特征圖標(biāo)，點(diǎn)擊輪廓草圖：編輯輪廓草圖如下圖所示：接著點(diǎn)擊中心曲線草圖：編輯中心曲線草

29、圖如圖：得到零件：從而得到與挖槽同樣的結(jié)果。3.2.5 建立螺栓孔該功能是打圓孔或螺紋孔。根據(jù)具體要求，在參考點(diǎn)處，沿參考直線建立螺栓孔。選擇螺紋類型為“公制細(xì)牙螺紋”m10，孔深度35mm，螺紋深度10mm。參數(shù)如圖5-1所示圖5-13.2.6 應(yīng)用挖槽功能切割小端并作對稱對稱功能的主要作用在于對幾何結(jié)構(gòu)上對稱的實(shí)體進(jìn)行操作簡化，大大的減小零件建模的工作量，提高了工作效率。對稱后得：3.2.7 建立參考平面、拉伸凸臺并創(chuàng)建螺紋孔左鍵單擊圖標(biāo)，約束點(diǎn)同時在xy平面與yz平面內(nèi)，約束點(diǎn)與zx平面距離為22mm。如圖7-1所示：圖7-1通過參考點(diǎn)建立參考平面，使平面平行于基準(zhǔn)面zx平面，同時通過點(diǎn)

30、2。如圖7-2所示：圖7-2在參考平面創(chuàng)建草繪，繪制直徑15的圓并加以定位，通過凸臺特征，選擇限制類型“直到下一個”，或者將類型選為“尺寸”，通過計算得出合理的尺寸值。 以參考點(diǎn)為孔的中心，在凸臺上建立螺紋孔特征，選擇螺紋類型為“公制細(xì)牙螺紋”,m10，孔深度為8mm，螺紋深度為6mm。具體參數(shù)設(shè)計如圖7-3：圖7-33.2.8 草圖特征練習(xí)圖8-1先按圖8-1尺寸繪制如下圖，再進(jìn)行對稱完成之后，退出草繪，點(diǎn)擊挖槽特征，選擇草繪設(shè)置深度。則得到：3.2.9 建立倒圓角特征 左鍵單擊圖標(biāo)，再選擇需要進(jìn)行倒圓角的棱邊，輸入圓角半徑。操作如圖9-1所示：圖9-1按照上面的倒圓角操作方法，對該零件的其

31、他需要倒圓角的棱邊進(jìn)行倒圓角。其倒圓角效果如圖9-2所示 圖9-23.2.10 基本曲面特征應(yīng)用功能，初步建立曲面。再點(diǎn)擊將曲面網(wǎng)格化，接著通過下圖窗口將曲面網(wǎng)格的邊沿拉入實(shí)體中，形成一個完全封閉的空腔，將界面切換至part模塊，選中腔體點(diǎn)擊縫合曲面圖標(biāo)，再將曲面隱藏，則得到所需實(shí)體。流程圖如圖10-1：流程圖10-13.3 制作連桿二維工程圖使用catia工程圖工作臺可方便高效地創(chuàng)建三維模型的工程圖，且工程圖與模型相關(guān)聯(lián)，工程圖能夠反映模型在設(shè)計過程中的更改，可以使工程圖與裝配模型或某個零部件保持同步更新。本節(jié)以發(fā)動機(jī)連桿為例來說明工程圖建立過程。最終生成的工程圖如圖3-1所示。以下說明工程

32、圖建立一般過程和操作對象：1）打開零件的三維模型，新建drawing文件保存到相應(yīng)位置。2）導(dǎo)入正視圖。點(diǎn)擊正視圖按鈕，切換窗口到零件的三維模型，選擇一個視圖面，這是窗口右下方有正視圖的預(yù)覽，如果符合要求，單擊視圖就回到工程圖窗口，利用右上方的方向按鈕調(diào)整視圖的方向，或是旋轉(zhuǎn)視圖，調(diào)整到合適的位置后單擊視圖就放置好了視圖（如圖3-2）。放置后還可以拖動視圖。3）設(shè)置視圖屬性。將光標(biāo)移動到模型樹中視圖位置上，按左鍵可對視圖屬性進(jìn)行編輯。單擊屬性欄顯示如圖3-3屬性。如圖3-3可以編輯視圖的很多屬性。4）生成截面視圖。catia提供了四種截面視圖生成工具，基本上可以滿足所有剖視圖的需要。5）尺寸標(biāo)

33、注。catia工程圖中可以自動生成尺寸，也可手動生成尺寸。手動生成尺寸工具條提供了所有形狀尺寸的標(biāo)注工具，尺寸線修飾工具和技術(shù)尺寸標(biāo)注工具。圖3-1連桿二維工程圖圖3-2導(dǎo)入正視圖6）添加批注。批注工具條提供了文本添加工具，可利用此工具添加技術(shù)要求此類文本。還提供了專門添加零件加工表面粗糙度的工具。此外還有表格工具。圖3-3視圖屬性編輯對話框7）頁背景的編輯。頁背景的編輯從編輯頁背景進(jìn)入，可以繪制表格，添加文本等。頁背景的編輯還可以用catia二次開發(fā)的方法將做好的模板內(nèi)置到catia軟件中，編輯頁背景時只需要用框架創(chuàng)建工具將已經(jīng)做好的模板導(dǎo)入，減少了很多工作。3.4 catia v5簡單視頻

34、的制作通過“工具”“圖像”“視頻”，打開視頻錄制功能框：點(diǎn)擊圖標(biāo)彈出對話框：在“視頻屬性作相應(yīng)設(shè)置”，點(diǎn)擊左側(cè)紅點(diǎn)，開始錄制視頻，此時對話框變?yōu)槿缦聵邮剑寒?dāng)你所要錄制的視頻完成后點(diǎn)擊停止圖標(biāo)，對話框有所改變：點(diǎn)擊圖標(biāo)進(jìn)行視頻觀看：點(diǎn)擊圖標(biāo)開始觀看4. 總結(jié)與展望4.2 本文總結(jié)1)通過對此課題的研究，進(jìn)一步了解連桿概念、工作原理、分類、材料和加工工藝等2)了解了目前catia v5三維軟件的使用情況3)運(yùn)用catia v5三維軟件制作零件，通過圖文結(jié)合介紹其最常用的一些三維建模功能 。如：草圖、拉伸、挖槽、雙面拔模、參考點(diǎn)、參考線、參考面、鏡像、倒圓角、斜角、打孔等。4)學(xué)習(xí)并制作完成連桿的二

35、維工程圖，其一般過程：建立drawing文件；導(dǎo)入正視圖；設(shè)置視圖屬性；生成截面視圖；尺寸標(biāo)注；添加批注；編輯頁背景。5)運(yùn)用catia自帶的視頻錄制模塊制作關(guān)于零件制作過程的視頻。4.2 工作展望隨著計算機(jī)軟件技術(shù)的不斷發(fā)展，cad技術(shù)運(yùn)用到發(fā)動機(jī)連桿設(shè)計和開發(fā)中去，已經(jīng)成為一種大的趨勢，甚至可以說是一種必然。將cad軟件的二次開發(fā)運(yùn)用到發(fā)動機(jī)連桿設(shè)計的技術(shù)也日漸成熟。例如連桿的方案設(shè)計就引入了專家系統(tǒng), 它把領(lǐng)域的相關(guān)知識結(jié)合到程序設(shè)計中，使程序具備像專家求解問題時一樣的推理、學(xué)習(xí)和解釋能力，從而自動完成連桿結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計，提高了設(shè)計的效率和質(zhì)量。并行工程也在汽車發(fā)動機(jī)連桿的設(shè)計中得到應(yīng)用。并行工程是對產(chǎn)品及其相關(guān)過程，包括制造過程和支持過程，進(jìn)行并行、一體化設(shè)計的一種系統(tǒng)化方法，力圖使產(chǎn)品開發(fā)者從一開始就考慮到產(chǎn)品全生命周期從概念形成到產(chǎn)品報廢的所有因素，包括質(zhì)量、成本、進(jìn)度和用戶需求。連桿在工作中，除承受燃燒室燃?xì)猱a(chǎn)生的壓力外，還要承受縱向和橫向的慣性力。因此，連桿在一個復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)下工作。它既受交變的拉壓應(yīng)力、又受彎曲應(yīng)力。連桿的主要損壞形式是疲勞斷裂和過量變形。通常疲勞斷裂的部位是在連桿上的三個高應(yīng)力區(qū)域。連桿的工作條件要求連桿具有較高的強(qiáng)度和