毕业设计论文塔式起重机的三维动态仿真.doc

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1、河南机电高等专科学校毕业设计河南机电高等专科学校毕业设计说明书论文题目：塔式起重机的三维动态仿真系 部： 机械工程系 专 业： 机械制造与自动化 班 级： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 2012年 4 月 15 日 2摘 要本次任务书分为四章，分别介绍了塔机上的回转机构，塔机主要零件的三维制图和动态仿真，以及涉及到的应用软件VATIA V5的简单介绍。在第一章，主要讲了回转机构的柱式和盘式回转机构的组成及其作用和应用范围。第二章叙述了VATIA V5软件的发展和其主要模块，在第三章讲了塔机的标准节、过渡节、塔帽等主要零件的实体图画法。在第四章讲了三维实体的装配步骤和三维运动仿真。关键词：塔

2、机 回转机构 装配 运动仿真ABSTRACTThis project is divided into four chapters are introduced, and the rotary organization, installing and installing the 3d drawing and main parts, and involves dynamic simulation software application of simple introduction VATIA V5.In the first chapter, mainly about the column ty

3、pe swing mechanism and combined the component and swing mechanism function and application scope. The second chapter describes VATIA V5 software development and its main module, in the third chapter of the tower, the transition section, standard section of the main parts such as tower cap entity pic

4、tures method. In the fourth chapter the three-dimensional entity assembly steps and 3d movement simulation.Key Words：oxided Rotary organization assembly Movement simulation目 录摘 要I绪 论1第1章 回转机构21.1 引言21.2 回转支承装置21.3 回转驱动机构7第二章 CATIA112.1 CATIA 软件简介112.2 CATIA 模块介绍12第三章 塔机的三维动态仿真163.1 引言163.2 支座1633 基础

5、节2034 标准节2235 过渡节2636 待加节283.7 塔帽31第四章 三维动画仿真354.1引言354.2 导入塔机零件354.3 零件的装配384.4 三维动态仿真43致 谢47参考文献48II绪 论我国起重机简称塔机，也称塔吊，源于西欧。具有工作效率高、适用范围广、回转半径大、起升高度高、操作简单以及便于安装与拆卸比较方便等特点，因此在建筑安装工程中得到了广泛地使用，并成为一种重要的施工机械。塔机除用于工业和民用建筑外，在电站施工、水利施工以及船舶等部门也常有应用。一、塔机的组成塔机可分解为三个部分：金属结构、工作结构和驱动控制系统。金属结构是塔机的骨架。它承受着起重机自重以及作业

6、时的各种载荷，是塔机的重要组成部分，其重量通常站起重机总重量的一半。因此金属结构的设计合理与否，对减轻起重机自重，提高其中性能，节约钢材以及提高起重机的可靠性等都有重要意义。金属结构分为：塔身、塔头或塔帽、起重臂架、平衡臂架、回转支承架、底架、台车架等主要部件组成。工作机构是为实现塔机不同的机械运动要求而设置的各种机械部分的总称。其包括：起升机构、变幅机构、回转机构、大车运行机构和顶升机构等。起升机构实现物品的上升和下降；变幅机构改变吊钩的幅度和位置;回转机构使起重臂架作360的回转，改变吊钩在工作平面内的位置；大车运行机构使太塔机移动位置，改变其作业地点；顶升机构使塔机的回转部分升降吗，从而

7、改变塔机的工作高度。驱动控制系统是塔机又一个重要的部分。驱动装置用来给各构提供动力，其对工作机构的驱动装置和制动装置实行控制，完成机构的各种动作。二、塔机的分类按照回转部分装设的位置不同，可分为上回转塔式起重机和下回转塔式起重机。按照起重机有无运行机构，可分为移动塔式起重机和固定式塔式起重机。按照塔机变幅方式不同，可分为动臂边幅、小车边幅与综合塔式起重机。按照塔式起重机起能力大小，可分为轻型、中型和重型塔式起重机。第1章 回转机构1.1 引言回转机构是回转类型起重机的重要工作机构之一，它可以使起重机的回转部分相对于非回转部分做回转运动。起重机的回转机构能使被起吊重物绕起重机的回转中心做圆弧运动

8、，实现在水平面内运输中午的目的。回转机构由回转支承装置和回转驱动机构两大部分组成。回转驱动机构用以驱动回转部分相对于非回转部分做回转运动。回转支承装置用来将回转部分支持在非回转部分上，保证回转部分有确定的运动，并承受回转部分作用于其上的垂直力、水平力和倾覆力矩。1.2 回转支承装置回转支承装置简称回转支承，其类型较多，一般分为柱式和盘式两大类。1.2.1柱式回转支承装置柱式回转支承装置由带有上下支承的柱状构架支撑起重机的回转部分。柱状构架不随起重机回转部分一起转动的称为定柱式；柱状构架随起重机回转部分一起转动的称为转柱式。1.定柱式回转支承装置定柱式回转支承装置结构简单，便于制造，回转部分转动

9、惯量小，自重小，驱动功率也小，还有利于降低起重机重心。定柱式回转支承装置如图1-1所示，其上支承1一般用一个径向轴承和一个止推轴承来承受水平力和垂直力；其下支撑4用水平滚轮来承受水平力，滚轮通常装在起重机回转部分上，滚轮沿定柱1上的轨道滚动，但也有将滚轮装在定柱上，轨道装在起重回转部分上。 (a)滚轮装在转柱上 （）滚轮装在固定部分 （）上支承采用向心推力轴承 图1-3 转柱式回转支承装置 （b） 推力向心轴承下支承 （a） 上支承 （）推力轴承加径向球面轴承下支承图 1-4 转柱式回转支承装置的上、下支承有的定柱式回转支承装置的上支承采用推力与自位向心滚子轴承组成的结构；下支承的滚轮成对装在

10、均衡架上，以使两滚轮受力均匀。图1-2（a）为上支承构造示意图。它由一个推力轴承与一个自位径向轴承组成。推力轴承球面垫的球心重合。图1-2（b）为下支承构造示意图。由于定柱下部直径大，下水平支撑通常制成滚轮的形状，滚轮装在转动的部分上。图中有四个支点，每个支点有两个滚轮，装在均横梁上。四个支点的位置根据受力情况布置。2.转柱式回转支承装置转柱式回转支承装置，制造方便，适用于起升高度和工作幅度较大而起重的高度尺寸没有严格限制的起重机（塔式、门座起重机）。转柱式回转支承装置的上支承采用水平滚轮。水平滚轮同样可安装在起重回转部分上图1-3（a）或起重回转部分上图1-3（b）。通常采用后一种方式，因为

11、这种安装形式能根据倾覆力矩作用方向合理布置滚轮。其下支承的结构与定柱式回转支承装置的上支承结构类似。有的起重机上支承不采用水平滚轮，而采用一个大型向心推力轴承图1-3（c），这就是下支承不承受垂直力，故下支承只须安装一个自位向心轴承。图1-4示出转柱式上、下支承的构造。转动心轴可以调整上支座滚轮与环形滚道之间的间隙。上支承采用滚轮式结构时下支承的构造如图1-4（b）、（c）所示。下支承的作用是承受回转部分的重量和水平力，一般采用有自动调位作用的推力轴承和径向球面轴承组合结构图1-4（c）；当水平力较小时，也常采用单个径向推力轴承支承图1-4（c）。 图滚子夹套回转支承装置转盘转动轨道中心轴承固

12、定轨道拉杆滚子反滚子1.2.2转盘式回转支承装置转盘式回转支承装置通常有上下（或内外）装盘及滚动体组成。上下（或内外）转盘分别固定在起重回转部分与固定部分（底架或门架）上，滚动体在上下（或内外）转盘之间。根据滚动体的形式不同，分为滚轮子、滚子夹套式和滚动轴承式三种。过去的中小吨位的起重机上使用的滚轮式回转支承现在多已由滚动轴承式的取代。1.滚子夹套式回转支承装置这种回转支承装置的结构如图1-5所示，有多个直径较小的圆柱或锥形滚子转在上下两个环形滚道之间。为了防止相互接触和产生运动互扰，必须采用保持架将滚子隔开。圆柱形滚子通常利用心轴装在由扁钢或槽钢做成的保持架上图1-6(a);圆锥形滚子由于由

13、轴向分力，所以滚子都装在辐状拉杆的保持架上图1-6(b)，这些辐状拉杆固定在装与中心轴枢上的轴套上，以消除锥形滚子产生的轴向力。 （a）圆柱形滚子 （b）圆锥形滚子图1-6圆柱形和圆锥滚子构造1- 转盘2-转动轨道3-滚子4-止推轴承5-隔离架6-固定轨道7-辐状拉杆滚子夹套式回转支承装置的对中与承受水平载荷。以及防止回转部分的倾翻，也是采用反滚子（图1-5中的7）或采用带螺母的中心轴枢。2.滚轮式回转支承装置这种回转支承装置的特点是起重机回转部分支承在滚轮组成的三个或四个支点上。图1-7为滚轮装置的结构简图。滚轮的形状分为圆柱形（如图1-7之右视图）和锥形（如图1-7之左视图）。圆柱形滚轮当

14、内外端回转半径不同时，滚动是有速度差，使滚轮和滚道之间产生滑动，增大运行阻力，加快了滚轮的磨损。锥形滚轮可以保证滚轮和滚道之间为纯滚动；但是滚道也要形成锥形或使滚轮与水平倾斜一角度，从而是制造困难；并且锥形滚轮会使滚轮在传递垂直压力时产生水平的轴向分力因此在滚轮内要装轴向止推轴承，以承受轴向分力。回转运动的对中与承受水平载荷，通常采用中心轴枢或内外装的水平的滚轮图1-7（b）。为防止回转部分的倾翻，可采用滚子图1-7（c），也可采用带螺母的中心轴枢。对于小型起重机，为了简化结构，一般将支承滚轮至于槽型滚道内图1-4（c），使其兼起反滚子的作用。图 1-7 滚轮式回转支承装置3.滚动轴承式回转支

15、承装置滚动轴承式回转支承装置尺寸紧促、性能完善，可以同时承受垂直力、水平力和倾覆力矩，密封和润滑条件好，回转阻力小，是应用最广的回转支承装置。但它对材料及加工工艺要求高，损坏后不便修复。因此，为保证轴承装置的正常工作，对固定轴承座圈的机架，要求有足够的刚度。这种回转支承装置实际上是一个扩大的滚动轴承，有内外座圈、滚动体和隔离体等组成。根据滚动体的形状，这种回转支承装置可分为滚球式和滚柱式两类；根据滚动体排数又可分为单排、双排和三排等。起重机回转部分固定在大轴承的固定座圈则与底架或门座的顶面固定连接。图1-8是常用的四种滚动轴承式回转支承装置结构。(1)单排四点接触球式回转支承图1-8（8） 它

16、有两个底圈组成，结构紧凑、重量轻、高度尺寸小。内外座圈上的滚道是两个对称的圆弧面，钢球与圆弧面滚道四点接触，能同时承受轴向力、径向力和倾覆力矩。适用于中小型起重机。(2)双排球式回转支承图1-8（b）它有三个座圈，采用开式装配，钢球和隔离块可直接排入上下滚道，上下两排钢球采用不同直径以适应受力状况的差异。滚道接触压力角较大（ 6090）,因此能承受很大的轴向载荷和倾覆力矩。适用于中型塔式起重机和汽车起重机。(3)单排交叉滚柱式回转支承图1-8（c）它有两个座圈组成，滚柱轴线1：1交叉排列，接触压力角为45。由于滚柱图1-8 滚动轴承式回转支承装置与滚道见间是线接触，所以承受承载能力高于单排钢球

17、式。这种回转支承制造精度高，适用于中小型起重机。(4)三排滚柱式回转支承图1-8（d）它由三个座圈组成，上下及径向滚道各自分开。上下两排滚柱平行排列，轴承轴向载荷和倾覆力矩，径向滚道垂直排列的滚柱承受径向载荷，是常用的四种形式的支承载能力最大的一种，适用于回转支承较大的大吨位起重机。1.3 回转驱动机构回转驱动机构有驱动装置（原动机和传动装置）和回转驱动元件等组成。回转驱动元件是指回转驱动机构的最后一级传动，它由大齿轮圈和行星小齿轮组成。通常情况下，大齿轮固定在起重机的底座上，行星小齿轮安装在固定与回转平台上的回转驱动装置的立轴上（需要时，有的也将大齿圈固定在回转平台上，小齿轮固定在底座上）。

18、大齿轮可作为外齿，也可作为内齿。大齿圈与行星小齿轮通常采用渐开线齿轮。当大齿轮直径太大时，为了制造简单，常采用由多根销轴组成的针齿轮，与针齿轮啮合的行星小齿轮为摆线齿轮。驱动装置中的原动机，可以是电动机、液压马达或者某一根驱动轴，其选择是由起重机的动力源所决定的。目前起重机多采用电力驱动和液压驱动。1.3.1 电动回转驱动装置下面简要介绍电动起重机上主要采用下列两种形式的回转驱动装置。1.卧式电动机与蜗轮减速器驱动（图1-9）图 1-9 卧式电动机与蜗轮减速器驱动1-卧式电动机 2-联轴器 3-制动器 4-蜗轮减速器 5-极限力矩联轴器 6-压紧弹簧7-立轴 8-行星小齿轮它具有传动比大、结构

19、紧凑的优点；缺点是传动效率低。常用于结构紧凑的中小型起重机上。该驱动装置中极限力矩连轴器的作用是：防止回转机构过载，保护电动机和驱动元件；风力过大时，允许臂架结构被风追至顺风方向，减小迎风面积，保证整机的稳定性。其摩擦锥面与蜗轮内锥面靠弹簧6压紧，而将蜗轮的运动传给立轴7。压紧弹簧张力用螺母调整，以得到要求传递的力矩值。当回转机构的回转力矩超过此力矩时，极限力矩联轴器就打滑，并使立轴7不随蜗轮一起转动。2. 立式电动机与立式圆柱齿轮减速器驱动（图8-10）其优点是平面结构紧凑，占据车架面积小，传动效率较高。它主要用在门座式起重上。为了增大传动比，有的采用三级齿轮减速器。3. 立式电动机与行星减

20、速器驱动4. 这种驱动形式是利用行星减速器、摆线针轮传动、渐开线少齿传动或谐波传动等代替立式圆柱齿轮减速器，已获得传动比更大、结构更紧凑的驱动装置，是起重回转机构较理想的传动方案。中小起重机，其回转机构一般为一套驱动装置，大起重量的有时采用同规格的双套驱动装置。电动回转机构常采用自动作用的常闭式制动器（塔式起重机和门座式起重机）。对于塔式起重机和门座式起重机一般采用可操纵的常开式制动器，以免制动过猛，遇到强风时，能自动回转到顺风位置，减小倾翻的危险。图1-10 立式电动机与立式圆柱齿轮减速器驱动1-立式电动机2-带制动器的联轴器3- 极限力矩联轴器的齿圈 4-压紧弹簧 5、6-极限力矩联轴器的

21、上、下椎体 7-柱塞式润滑油泵 8-与大齿轮啮合的小齿轮第二章 CATIA2.1 CATIA 软件简介CATIA （Computer-Aided Three-dimensional Interactive Application）软件是由法国Dassault systems 公司从20世纪70年代开始开发，并应用于宇航工业的CAD/CAE/CAM一体化软件。80年代初，Dassault集团成立了Dassault systems 公司，专门负责CATIA 软件的开发，并将CATIA 软件作为商业软件推向市场，与此同时还与IBM公司签订合同，由IBM公司负责CATIA 软件的推广和全球用户的技术服

22、务。CATIA 软件源于航空航天工业，是业界无可争议的领袖级软件。从产品的概念设计到最终形成，以精确、安全、可靠及无缝结合产品开发的各个方面，居目前国际上专业设计人员使用最为广泛的设计软件之首位。CATIA 软件所采用的混合建模技术和集成关联数据结构，使其在整个产品周期内具有完备的设计能力，并广泛应用于航天航空、汽车制造和造船等机械制造行业，目前CATIA 软件在航空航天领域的装机量已经达到本行业所有装机量的60%。CATIA 软件引以自豪的是几个主要项目均成功地用100%数字模型完成无纸加工（例如波音737、777和NEON），这在航空业中从来没有过，堪称业界第一。CATIA 软件在汽车行业

23、中应用也非常广泛，是汽车工业尤其是欧洲、北美和亚洲顶尖汽车制造商所用的核心软件，其中克莱斯勒、宝马、奔驰、本田和丰田等著名企业，均在使用CATIA 软件作为新车型的开发平台。CATIA 软件的电子样机设计环境使得汽车制造厂能够快速及时地响应不同消费群体的需要，向市场推出各种型号的汽车。CATIA 软件在车身造型及引擎设计等方面具有独特的优势，为各种车辆的设计和制造提供了设计方案。在我国CATIA 软件也取得了令人瞩目的成绩，哈尔滨、西安、成都、景德镇、上海和沈阳等飞机制造公司无一例外地选用CATIA 软件作为其核心设计软件。一汽集团、郑州宇通、奇瑞汽车、沈阳金杯、上海大众、北京吉普和武汉神龙等

24、许多汽车制造公司都选用CATIA 软件开发新车型，以提高市场竞争力。目前在世界范围内已有1.3万多家用户在使用13万套以上的CATIA 软件为其工作。大到飞机、载人飞船和汽车，小到螺丝钉和钓鱼竿，可以根据不同的规模和不同的用途，运用CATIA 软件定制合适本企业产品的最佳方案。2.2 CATIA 模块介绍装配设计(ASS) CATIA装配设计可以使设计师建立并管理基于3D零件机械装配件。装配件可以由多个主动或被动模型中的零件组成。零件间的接触自动地对连接进行定义，方便了CATIA运动机构产品进行早期分析。基于先前定义零件的辅助零件定义和依据其之间接触进行自动放置，可加快装配件的设计进度，后续应

25、用可利用此模型进行进一步的设计、分析、制造等。Drafting(DRA) CATIA制图产品是2D线框和标注产品的一个扩展。制图产品使用户可以方便地建立工程图样，并为文本、尺寸标注、客户化标准、2D参数化和2D浏览功能提供一整套工具。Draw-Space(2D/3D) Integration(DRS) CATIA 绘图-空间(2D/3D)集成产品将2D和3D CATIA环境完全集成在一起。该产品使设计师和绘图员在建立2D图样时从3D几何中生成投影图和平面剖切图。通过用户控制模型间2D到3D相关性，系统可以自动地由3D数据生成图样和剖切面。CATIA 特征设计模块(FEA) CATIA特征设计产

26、品通过把系统本身提供的或客户自行开发的特征用同一个专用对话结合起来，从而增强了设计师建立棱柱件的能力。这个专用对话着重于一个类似于一族可重新使用的零件或用于制造的设计过程。钣金设计(Sheetmetal Design) CATIA钣金设计产品使设计和制造工程师可以定义、管理并分析基于实体的钣金件。采用工艺和参数化属性，设计师可以对几何元素增加象材料属性这样的智能，以获取设计意图并对后续应用提供必要的信息。高级曲面设计(ASU) CATIA高级曲面设计模块提供了可便于用户建立、修改和光顺零件设计所需曲面的一套工具。高级曲面设计产品的强项在于其生成几何的精确度和其处理理想外形而无需关心其复杂度的能

27、力。无论是出于美观的原因还是技术原因，曲面的质量都是很重要的CATIA逆向工程模块(CGO)该产品可使设计师将物理样机转换到CATIA Designs下并转变为字样机，并将测量设计数据转换为CATIA数据。该产品同时提供了一套有价值的工具来管理大量的点数据，以便进行过滤、采样、偏移、特征线提取、剖截面和体外点剔除等。由点数据云团到几何模型支持由CATIA曲线和曲线生成点数据云团。反过来，也可由点数据云团到CATIA曲线和曲面。自由外形设计(FRF) CATIA自由外形设计产品提供设计师一系列工具，来实施风格或外形定义或复杂的曲线和曲面定义。对NURBS的支持使得曲面的建立和修形以及与其它CAD

28、系统的数据交换更加轻而易举。创成式外形建模(GSM)创成式外形建模产品是曲面设计的一个工具，通过对设计方法和技术规范的捕捉和重新使用，可以加速设计过程，在曲面技术规范编辑器中对设计意图进行捕捉，使用户在设计周期中任何时候方便快速地实施重大设计更改。整体外形修形(GSD) CATIA整体外形修形提供了一套工具，使用户在CATIA模型中使用表皮、面、曲面和曲对复杂的外形进行连续的修形。用户在工具编目中选取合适的工具，以此对CATIA元素进行操作。这些整体和非线性修形(比如拉伸、弯曲和扭曲等)仍使CATIA元素保持特征线和几何等的连续性。用户控制包括位置公差、曲面细分行修改程度等一些关键性的“承前启

29、后”参数。曲面设计(SUD) CATIA曲面设计模块使设计师能够快速方便地建立并修改曲面几何。它也可作为曲面、面、表皮和闭合体建立和处理的基础。曲面设计产品有许多自动化功能，包括分析工具、加速分析工具、可加快曲面设计过程。装配模拟(Fitting Simulation) CATIA装配模拟产品可使用户定义零件装配或拆卸过程中的轨迹。使用动态模拟，系统可以确定并显示碰撞及是否超出最小间隙。用户可以重放零件运动轨迹，以确认设计更改的效果。空间分析(SPA) CATIA空间分析产品允许汽车、航空航天、造船和设备行业的机械设计师检查零件干涉和验证CATIA3D元素之间的间隙。该产品对快速方便地混合环境

30、下辨别和确定相关干涉提供了集成化的工具。有限元模型生成器(FEM)该产品同时具有自动化网格划分功能，可方便的生成有限元模型。有限元模型生成器具有开放式体系结构，可以同其它商品化或专用求解器进行接口。该产品同CATIA紧密地集成在一起，简化了CATIA客户的培训，有利于在一个CAD/CAM/CAE系统中完成整个有限元模型造型和分析。创成式零件分析及优化(GPO) CATIA创新式零件应力分析产品在产品开发过程初期提供设计师一个应力分析工具,作为铸件、锻件或厚壁零件设计的指导。交互式地对零件而非有限元模型进行操作；用户只需输入参数，系统可对设计自动优化。载荷及约束值随着每次迭代，自动地显示出来。用

31、户可通过历史浏览器对所有分析结果的变化进行研究，边设计边分析，同时可获得有关质量、位移以及主应力等数据。创成式零件应力分析(GPS) CATIA创成式应力分析产品在产品开发过程初期提供设计师一个应力分析工具，作为铸件、锻件或厚壁零件设计的指导。交互地对零件而非有限元模型进行操作，设计师只用六个简单的步骤在零件上进行检查。CATIA机构设计运动分析模块(KIN) CATIA运动机构产品可使用户通过真实化仿真设计并验证机构的运动状况，基于新的或现有的零件几何，运动机构可以建立许多2D和3D连接，来分析加速度、干涉、速度、间隙等。曲面加工编程器(Surface Machining Programme

32、r) CATIA曲面加工编程器产品可使用户建立3轴铣加工的程序，将CATIANC铣产品的技术与CATIA制造平台结合起来，这就可以存取制造库，并使机械加工标准化，这些都是在CATIA制造综合环境中进行的，该环境将有关零件、几何、毛坯、夹具、机床等参数信息结合起来，为公司机械加工提供了详细的描述。刀具库存取(Tool-shop Access) CATIA刀具库存取对用户提供一个实时环境，以运行和管理将CATIA刀具轨迹转换成机器专业的NC代码文件所需的各种作业。用户可以编辑、拷贝、更名、删除和存储自己的NC文件。该程序可使用户检查批处理作业执行报告，改变作业执行的优先级，从作业队列中删除不需要的

33、作业等。2D Wireframe and Annotation(DR2) CATIA2D线架和标注产品为快速方便地建立、分析和修改2D几何及对2D和3D CATIA模型进行显示提供了工具。作为降低费用的一种手段，该产品允许建立基本的几何图形和标注。三维线框(WF3) CATIA3D线架是CATIA系统几何造型的关键产品。据此用户可以建立、修改并分析3D几何。3D线架产品对构造在许多设计系统中并不是常见的3D几何提供了处理方法。4D 漫游器(4D Navigator) CATIA4D漫游器可使用户在机械和建筑CAD模型中进行可视化漫游。它允许在在装配早期，就对设计进行交互式和动画可视化检测。4D

34、漫游器提供控制功能，以简化漫游和参数调整。动态草绘器(DYS) CATIA动态草图器可作为一个工具在用户快速草绘2D轮廓图并将其作为3D设计的一部分使用。用户可以直接操作共面实体几何并且编辑形状、改变自由度或修改相关约束。动态草绘器在2D窗口中不断地分析几何以检查约束冲突。通过对轮廓几何约束的自动记忆，该产品可以捕捉到设计意图。精确实体建模(SOE) CATIA精确实体产品提供了对类似于数控加工和有限元分析这样的后续应用所需的实体造型定义。许多分析工具和构造实体几何技术在进行设计和优化设计时有所帮助。第三章 塔机的三维动态仿真3.1 引言本章简要介绍了一塔机的主要三维零件图的画法。3.2 支座

35、本节介绍一个基础节的设计。后续的步骤中将用这个固定件进行装配。3.2.1进入零件设计工作台在桌面上双击CATIA的快捷方式图标，运行软件，打开软件的工作界面，如图3-1所示。选择菜单栏中的“开始”“机械设计”“Part Design（零件设计）”命令，如图3-2所示，进入零件设计工作台，如图3-3所示。 图3-1 软件的工作界 图3-2 选择零件设计 图3-3 进入零件设计界面3.2.2绘制多边形草图1. 选择模型树中“xy平面”作为参考平面，如图3-4所示。单击“草图编辑器”工具栏中的“Sketcher（草图）”按钮，进入草图设计工作台。2. 单击“Profile(轮廓)”工具栏中的Prof

36、ile(轮廓)”按钮，绘制如图3-5所示。3. 单击“工作台”工具栏中的“Exit Workbench（退出工作台）”按钮，重新进入零件设计工作台。 图3-4 选择参考平面 3-5 绘制草图 图3-6 凸块定义 图3-7 拉伸成型3.2.3拉伸生成实体单击“基于草图的特征”工具栏中的“Pad（拉伸）”按钮，弹出“Pad Definition（拉伸定义）”对话框，如图3-6所示。在“First Limit(第一限制)”选项组中的“Type（类型）”下拉列表框中选择默认的“Dimension（尺寸）”选项，在“Length(长度)”文本框中输入“1mm”。单击“预览”按钮，先看一下绘制的立体图效果

37、，如图3-7所示。单击“OK（确定）”按钮，生成零件如图3 -8。 图3-8 生成实体 图3-9 生成圆柱 图3-10 支座实体3.2.4 绘制草图选中图3-8中零件的一表面然后点击单击“草图编辑器”工具栏中的“Sketcher（草图）”按钮，进入草图设计工作台。单击“轮廓”中按钮，选中坐标原点，画一半径为5mm的园，然后单击“工作台”工具栏中的“Exit Workbench（退出工作台）”按钮，重新进入零件设计工作台。单击“基于草图的特征”工具栏中的“Pad（拉伸）”按钮，弹出“Pad Definition（拉伸定义）”对话框，在“First Limit(第一限制)”选项组中的“Type（类

38、型）”下拉列表框中选择默认的“Dimension（尺寸）”选项，在“Length(长度)”文本框中输入“20mm”。单击“OK（确定）”按钮，生成零件如图3-9。依次按照以上方法绘制图形如图3-10所示，其中三个螺栓孔尺寸是3和4，长度是8mm，其它的尺寸参考上面已画的零件图。3.2.5保存1.右击其模型树中的“part1”按钮，在其下拉菜单中选择“属性”，打开对话框如图3-11，点击“产品”按钮，在“零部件号”后的选项中重新命名零件名称为“支座”（默认的是“Part1”）。2.选择菜单栏中的“文件”“保存”命令，或用快捷键“Ctrl+S”来保存文件。图3-11 属性对话框 33 基础节本节介

39、绍一个基础节的设计。后续的步骤中将用这个固定件进行装配。3.3.1进入零件设计工作台在桌面上双击CATIA的快捷方式图标，运行软件，打开软件的工作界面，如图3-12所示。选择菜单栏中的“开始”“机械设计”“Part Design（零件设计）”命令，如图3-13所示，进入零件设计工作台，如图3-14所示。 图3-12 软件的工作界面 图3-13 选择零件设计 图3-14进入设计工作台3.3.2 绘制多边形草图1. 选择模型树中“xy平面”作为参考平面，如图3-15所示。单击“草图编辑器”工具栏中的“Sketcher（草图）”按钮，进入草图设计工作台。 图3-15 选择平面2. 画出草图并通过拉伸

40、和挖切生成如图3-16所示零件图3-16 基础节3.3.3 保存右击其模型树中的“part2”按钮，在其下拉菜单中选择“属性”，打开对话框，点击“产品”按钮，在“零部件号”后的选项中重新命名零件名称为“基础节”（默认的是“Part2”）。选择菜单栏中的“文件”“保存”命令，或用快捷键“Ctrl+S”来保存文件。34 标准节本节介绍一个标准节的设计。后续的步骤中将用这个固定件进行装配。3.4.1绘制草图1.打开软件的工作界面，进入零件设计工作台，绘制如图3-17草图。 图3-17 绘制草图 3.4.2 生成实体1.点击“工作台”工具栏中的“Exit Workbench（退出工作台）”按钮，进入零

41、件设计工作台。单击“Pad（拉伸）”按钮，将其拉伸如图3-18，其高度为240mm。图3-18 拉伸实体2.点击上图一外表面，点击“草图编辑器”工具栏中的“Sketcher（草图）”按钮，进入草图设计工作台。绘制一草图如图3-19所示。图3-19 绘制草图3.单击“基于草图的特征”工具栏中的“Pocket(挖切)”按钮，出现 “Pocket（减重槽定义）”对话框如图3-20所示，在“First Limit(第一限制)”选项组中的“Type（类型）”下拉列表框中选择 “至最后”选项，默认是“Dimension（尺寸）”选项，单击“确定”按钮，得到如图3-21所示。 图3-20减重槽定义对话框 图

42、3-21 挖切4.再用同样方法，在另外两边切除图形，得到如图3-22所示实体。 图3-22 挖切 图3-23 加强肋5.再在上图所示的实体上加上加强肋，如图3-23所示。6.选中上表面，绘制草图如图3-24所示。退出工作台拉伸生成实体如图3-25所示，再用同样的方法在另一表面生成四个螺柱孔，如图3-26所示。 图3-24 绘制草图 图3-25 螺柱空图3-26 标准节2.4.3 保存零件选择菜单栏中的“文件”“保存”命令，或用快捷键“Ctrl+S”来保存文件。 35 过渡节本节介绍一个过渡节的设计。后续的步骤中将用这个固定件进行装配。3.5.1 绘制草图在桌面上双击CATIA的快捷方式图标，运

43、行软件，打开软件的工作界面，选择菜单栏中的“开始”“机械设计”“Part Design（零件设计）”命令，进入零件设计工作台，绘制如图3-27草图， 图3-27 草图3.5.2 生成实体1.点击“工作台”工具栏中的“Exit Workbench（退出工作台）”按钮，进入零件设计工作台。单击“Pad（拉伸）”按钮，将其拉伸如图3-28，其高度为200mm。图3-28 拉伸成体 图3-29 挖切槽2.按照上节所示方法，生成如图3-29所示的槽。3.选中上表面，绘制加强肋的草图，退出工作台拉伸生成实体如图3-30所示。图3-30 过渡节3.5.3 保存选择菜单栏中的“文件”“保存”命令，或用快捷键“

44、Ctrl+S”来保存文件。 36 待加节本节介绍一个待加节的设计。后续的步骤中将用这个固定件进行装配。3.6.1 绘制草图在桌面上双击CATIA的快捷方式图标，运行软件，打开软件的工作界面，选择菜单栏中的“开始”“机械设计”“Part Design（零件设计）”命令，进入零件设计工作台，绘制如图3-31所示的草图。 图3-31 绘制草图3.6.2 生成实体1.点击“工作台”工具栏中的“Exit Workbench（退出工作台）”按钮，进入零件设计工作台。单击“Pad（拉伸）”按钮，将其拉伸如图3-32，其高度为160mm。 图3-32 拉伸实体图 图3-33 绘制草图2.点击上图一外表面，点击“草图编辑器”工具栏中的“Sketcher（草图）”按钮，进入草图设计工作台。绘制一草图如图3-33所示。 3.退出此工作台，进入零件设计工作台，单击单击“基于草图的特征”工具栏中的“Pocket(挖切)”按钮，出现 “Pocket（减重槽定义）”对话框在“First Lim