曲轴三维建模

1、曲轴三维设计摘要：齿轮齿条转向器具有结构简单、紧凑；质量较小；传动效率高；能消除齿间间隙的优点，对中小型车辆是个良好的选择。达索公司的CATIA软件有极强的辅助设计能力，通过运用此软件可便捷高效地创建齿轮齿条转向器的三维模型，以很好达到设计交流的目的，有利于为后期实际生产提供依据。关键词：三维设计；CATIA;齿轮齿条转向器引言随着社会的发展，汽车愈加普及，人们对汽车提出了便捷、安全、舒适的更高要求。齿轮齿条转向器作为中小型车辆的主要选择，优化设计齿轮齿条转向器可以很好提高汽车转向系统的性能。CATIA具有很强的辅助设计功能，运用CATIA可以方便建造转向器的三维模型，进而对其优化。CATIA

2、可以大大缩短设计周期，很好表达设计者的意图，将模型很好呈现出来。因此，CATIA是现代汽车领域不可或缺的工具。1齿轮齿条转向器的设计1.1对汽车齿轮齿条转向器提出的设计要求1.1.1适应汽车高速行驶的需要现代汽车速度大幅提高，变速比转向器、高刚性转向器是目前世界上生产的转向器结构的方向。1.1.2充分考虑稳定性、轻便性齿轮齿条转向器结构简单，通过间隙消除装置，可以保证转向器的稳定工作。1.1.3低成本、大批量生产现代汽车生产愈来愈重视经济性，因此，要设计低成本的汽车和合理化生产线，降低转向器的生产成本，以达到较大利益。1.2转向器壳体的设计进入CATIA零件设计模块，进入草图编辑器，选择xy平

3、面，绘制一长为40mm,与一直径为70mm的半圆相切即为草图1利用凸台工具以草图1为对象拉伸70mm建立凸台1;对凸台1进行使用凹槽工具，挖出相应的圆柱凹槽和安装孔。得到壳体1.3齿轮轴的设计选取zx平面，绘制一直径为20mm的圆即为草图1,运用凸台工具，以草图1为对象拉伸40mm做出凸台1;选取凸台1个端面，绘制一个直径为9mm的圆即为草图2,运用凸台工具以草图2为对象拉伸30mm做出凸台2；新建一个平面1,从凸台1一端面开始挖出一个直径6mm,深度直到平面1的盲孔。得到三维模型如图：1.4齿条轴的设计选取zx平面，绘制一直径为20mm的圆即为草图零件三维模型如图：1运用凸台工具做出长度27

4、0mm的凸台1；在凸台1两端面分别做出直径12mm,长度20mm的凸台2和3。得到三维模型如图：1.5端盖的设计选取yz平面，绘制一长为26mm的矩形，且和一直径为18mm的半圆相切即为草图1,再运用凸台工具对草图1拉伸10mm;在凸台1个端面上绘制一个直径34mm的圆，运用凸台对圆拉伸30mm；在凸台2上端面运用凹槽工具做出一个深度为40mm,直径为24mm的凹槽1;在凸台1上做出直径为8mm的凹槽2,再运用对称命令，生成凹槽3。得到三维模型如图：激活草图编辑器，选取yz平面，绘制草图1（矩形和一直径为18mm的半圆相切，以半圆圆心为圆心做一直径为8mm的圆），运用凸台工具对草图1拉伸24m

5、m；在zx平面（凸台1一端面）绘制一直径为30mm的圆即为草图2,运用凸台工具将草图2拉伸4mm；以草图2圆心为新的圆心绘制一直径为20mm的圆即为草图3,运用凸台工具对草图3进行拉伸7.5mm即为凸台3;激活草图编辑器，选取xy平面，做一个矩形，运用约束工具使矩形下面的边距离凸台1下端面距离为8.5mm,矩形左边距离凸台左端面3mm,矩形宽为18mm,形成草图4,运用凹槽工具对草图4做一个类型为“直到最后”的凹槽1;运用倒圆角命令，分别对凹槽1两个拐角倒一半径为5mm的圆角；选取zx平面，在凸台3一端面做一直径为10mm的圆即为草图5,1.6齿条接头的设计运用凹槽工具对草图5做一个类型为“直

6、到最后”的凹槽2;选取凸台3的外端面，运用螺纹工具做一个右旋公制粗牙内螺纹（外螺纹类型为M12，夕卜螺纹深度为10mm）即为螺纹1。齿条接头的三维设计模型如图：1.7上端盖的设计选取xy平面，做一圆心坐标为（-2.5Q0），直径为70mm的圆即为草图1，运用凸台工具将草图1拉伸5mm即为凸台1;选取凸台1个端面，做一圆心坐标为（0,25,5），直径为6mm的圆即为草图2,运用凹槽工具对草图2做一类型为“直到下一个”的凹槽1;运用圆形阵列工具，参数为实例和角度间距，实例为4角度间距为90deg,参考方向为xy平面，对象为凹槽1,即可得到圆形阵列的4个凹槽即为圆形阵列1;选取凸台1一个端面,做一个

7、圆心坐标为（0,0,5），直径为15mm的圆即为草图3,运用凹槽工具以草图3为对象,做一类型为“直到下一个”的凹槽2。上端盖的三维设计模型如图：2齿轮齿条转向器的转配分析3三维设计分析草图绘制是三维设计的基础，CATIA具有传统的二维设计软件的功能,在绘制草图时可以利用多种绘图工具进行草图绘制,且在草图绘制过程中有些尺寸可不必要求精确,可在后期三维设计时再根据设计者需要对尺寸进行相应修改,这样大大方便了设计者改动需求,更好实现了人性化设计的目的。绘制完草图后,在零件设计模块中,可运用拉伸、凹槽、挖孔、阵列、旋转等命令生成三维零件毛坯,再运用参数化约束功能,根据设计需要,直接对三维零件毛坯进行体

8、形修改,实现了设计过程由“绘图”向“设计”的转变。CATIAV5提供的各项具体功能使三维设计过程更加类似于实际加工过程。CATIAV5提供基于特征的设计,将产品视为特征的有机结合,在生成三维零件毛坯后,可运用螺纹、倒圆角、打孔、抽壳、开槽等命令对毛坯进行“加工”,最终完成零件的设计。装配设计是CATIAV5极具优势和特色的功能模块。包括创建装配体、添加指定的部件或零件到装配体、创建部件之间的装配关系、生成产品的爆炸图、装配干涉和间隙分析等主要功能。在上述齿2.1进入CATIA转配设计模块，激活“现有部件”插入转向器壳体零件,并将转向器壳体位置固定。2.2激活“现有部件”,插入齿条轴零件,运用相

9、合约束,将壳体轴线和齿条轴轴线相合,点击更新命令。2.3插入端盖零件,运用相合约束命令,将端盖轴线和齿条轴轴线相合,运用接触约束命令,将端盖和壳体端面进行接触约束,点击更新命令。2.4插入齿条接头零件,运用相合约束,将齿条接头的轴线和齿条轴的轴线相合,运用接触约束命令,将齿条接头和齿轮轴端面进行接触,点击更新命令。2.5插入上端盖零件,运用接触约束命令,将上端盖端面和壳体端面进行约束,再运用相合约束命令,将上端盖安装孔的轴线和壳体上安装孔的轴线进行相合约束,点击更新命令。转向器装配完成的装配效果如图：轮齿条转向器设计过程中，各零件的设计是单独进行的，在装配模块里按照零件之间的工作关系进行虚拟装

10、配，这样在分工设计中各个部件的设计可有不同的设计者同时进行，最后在零件装配设计模块里进行模拟装配就行了，这样可以大大缩短设计周期，且有利于分析组成转向器的各零件是否存在干涉或配合间隙。CATIA装配设计工作台提供灵活、直观的工具，用来确定个零件间的关系。再者，在装配环境中，根据定义的约束，零件可以修改，简化了设计的步骤。虚拟装配的步骤：在CATIA提供的装配工作台上，导入需装配的零件，对零件进行适当的约束并建立装配关系，最后得到完整装配模型。4总结CATIA提供了完整的设计工具和便捷的操作界面，其界面和选项类似其他广泛运用的软件，具有普遍性，很大程度上解决了三维设计软件操作复杂的弊端，让使用者很好适应，大大缩短了初学者的学习周期。在运用CATIA进行齿轮齿条转向器设计过程中，逐渐体会到CATIA的各种优点：使用者在设计过程中可以直接看到三维模型，使造型设计更加直观；简便