機(jī)翼結(jié)構(gòu)CATIA軟件二次開發(fā),機(jī)翼,結(jié)構(gòu),catia,軟件,二次開發(fā) 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文） 設(shè)計(論文)題目： 機(jī)翼結(jié)構(gòu)CATIA軟件二次開發(fā) 學(xué)生姓名： 二級學(xué)院： 班 級： 提交日期： 目錄 目 錄 摘 要 II Abstract III 第一章 緒論 1 1.1 課題研究背景和意義 1 1.2 國內(nèi)外發(fā)展趨勢 1 1.3 本文研究的目的與內(nèi)容 5 第二章 機(jī)翼機(jī)身連接形式及接頭耳片設(shè)計思想 6 2.1 機(jī)翼與機(jī)身的連接 6 2.2 機(jī)翼機(jī)身的連接形式 6 2.3 機(jī)翼耳片對接接頭的結(jié)構(gòu) 6 2.4 接頭耳片構(gòu)型設(shè)計思想 8 第三章 CATIA 二次開發(fā) 11 3.1 引言 11 3.2 CATIA軟件跟VB軟件介紹 11 3.3 CATIA二次開發(fā)技術(shù)介紹 13 3.4 CATIA二次開發(fā)的步驟 13 第四章 機(jī)翼接頭參數(shù)化建模實(shí)例 14 4.1 預(yù)備工作 14 4.2 錄制宏 14 4.3 程序設(shè)計 19 4.4 程序測試 26 第五章 總結(jié)與展望 29 5.1 本文總結(jié) 29 參考文獻(xiàn) 30 致 謝 31 I Abstract 機(jī)翼機(jī)身對接結(jié)構(gòu)CATIA軟件二次開發(fā) 摘 要 機(jī)翼機(jī)身是飛機(jī)中的重要組成部分，機(jī)翼與機(jī)身依靠對接接頭將其連接在一起，飛機(jī)是依靠升力飛上藍(lán)天的，所以接頭的設(shè)計也會影響到飛機(jī)的性能。因此本文對飛機(jī)的機(jī)身機(jī)翼對接接頭展開了研究，主要了解了我國的飛機(jī)發(fā)展史，研究了機(jī)身機(jī)翼的對接形式跟接頭的結(jié)構(gòu)類型。CATIA軟件是一款強(qiáng)大的三維軟件，廣泛應(yīng)用于航空航天業(yè)，對CATIA的二次開發(fā)也是本文研究的一個任務(wù)。因此本文對機(jī)身機(jī)翼接頭結(jié)構(gòu)CATIA軟件二次開發(fā)實(shí)例做了簡單的介紹。完成的主要工作有： 1 )介紹了CATIA軟件的基本功能和利用VB語言在CATIA二次開發(fā)中的應(yīng)用，以繪制機(jī)身機(jī)翼對接接頭為例，簡單的介紹了CATIA二次開發(fā)的過程； 2)以機(jī)身機(jī)翼對接接頭結(jié)構(gòu)參數(shù)化數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，編制了能自動生成機(jī)身機(jī)翼對接接頭三維外形的CAD模型程序。 關(guān)鍵詞：機(jī)翼機(jī)身對接結(jié)構(gòu) ；CATIA二次開發(fā) ；CAD模型 Wing Structure of CATIA Software Secondary Development Abstract Fuselage for an aircraft wing butt joint is very important, because the plane can fly on the sky because of the lift, the performance depending on the structure design . So, this article will start from the development of aircraft research, according to the difference of the wing fuselage joint structure from domestic and abroad ,more in-depth understanding of the wing and fuselage joint forms, and compare the similarities and differences among different docking wing body structure, analyze the stress of the main components of a force. Next research we found that the fuselage of the modern airplane wing butt joint structure, the role of the ear piece is very broad.Therefore, this paper makes a simple introduction about the wing-fuselage connection joint of CATIA secondary development example. The main work has done is : 1) introducing the basic functions of the CATIA software and using VB language in the CATIA secondary development of the application, to draw the wing-fuselage connection joint as an example, introducing the process of CATIA secondary development ; 2) parameterized wing-fuselage connection joint structure mathematical model as the foundation,orgainzing the CAD model program of automatic generation of 3D flying wing-fuselage connection joint shape. Key words: The wing fuselage joint structure; CATIA secondary development; CAD model III 第1章 緒論 1 緒論 1.1 課題研究背景和意義 鷹擊長空，鴿翔千里，鳥兒有一種特殊的本領(lǐng)，就是它能夠在天空自由自在的飛行，人們根據(jù)鳥兒的飛行原理，幻想著有一天也能像鳥兒一樣在天空中飛行那該多好啊。早在2000多年前人們根據(jù)這一幻想就人發(fā)明了風(fēng)箏，雖然不能把人帶上天空，但是它可以說是后來人們發(fā)明飛機(jī)的老師.在20世紀(jì)初在美國有一對雙胞胎兄弟—萊特兄弟在經(jīng)過1000多次的滑翔試驗后，終于在1903年制造出了世界上第一架依靠自身動力進(jìn)行載人飛行的飛機(jī)“飛行者”1號，這一成功打開了人們研究飛機(jī)的大門，為世界的航空航天業(yè)做出了巨大的貢獻(xiàn)，為我們今天的出行帶來了極大的方便。隨著社會經(jīng)濟(jì)與科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，飛機(jī)的應(yīng)用范圍也越來越廣，不光光可以載客，還可以用來運(yùn)輸，噴灑農(nóng)藥、飛播育種、搜救、滅火、軍事演習(xí)、培養(yǎng)飛行員等。因此這就使得人們對飛機(jī)的質(zhì)量和安全性能有了更高的需求。 總所周知，飛機(jī)中最重要的三個部分別為機(jī)翼、機(jī)身和尾翼，我們今天主要談一談機(jī)翼、機(jī)身和機(jī)身機(jī)翼對接接頭之間的關(guān)系。機(jī)翼與機(jī)身是依靠機(jī)翼機(jī)身對接接頭來連接的，并通過螺栓把機(jī)翼固定在機(jī)身上。螺栓在這里有兩方面的作用，一是可以起到固定的作用，二是可以起到傳遞載荷的作用即可以把機(jī)翼承受的載荷轉(zhuǎn)移到機(jī)身上面，這樣可以降低機(jī)翼所受疲勞破壞發(fā)生折斷現(xiàn)象，所以機(jī)身機(jī)翼對接接頭的設(shè)計在飛機(jī)整體設(shè)計中占重要組成部分。在設(shè)計機(jī)身機(jī)翼對接時，我們常用的三維軟件是CATIA ，它是一款強(qiáng)大的三維軟件，廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、汽車，輪船的外形設(shè)計。接頭外形由幾何參數(shù)確定，由于在設(shè)計時需要經(jīng)常改變幾何參數(shù)，為了節(jié)約時間和提高工作效率，本文研究了對CATIA軟件的二次開發(fā)。開發(fā)了一種能根據(jù)接頭模型快速生成接頭模型的界面。 1.2 國內(nèi)外發(fā)展趨勢 1.2.1 國內(nèi)發(fā)展趨勢 我國首架飛機(jī)試飛成功在1909年9月21日，馮如駕駛著自制的飛機(jī)──馮如一號，在奧克蘭市上空翱翔了八百多公尺，最后安全著陸，從刺激揭開了中國航空航天史的面紗。馮如一號的成功，向全世界展現(xiàn)了中國人民的智慧與能力，為中國在世界早期航空史上贏得了極大的榮譽(yù)。新中國成立以來，1954年7月，由南昌飛機(jī)廠制造出的活塞式教練機(jī)初教-5首次升空，標(biāo)志著我國由飛機(jī)修理跨越到飛機(jī)制造。在近60年里，中國研發(fā)了一系列的飛機(jī)，從一開始的運(yùn)輸機(jī)到直升機(jī)到超音速殲擊機(jī)到大型轟炸機(jī)到后面的一系列神州號飛船進(jìn)入太空。充 分證明我國在航空航天業(yè)已經(jīng)取得了巨大的成就。從最初的模仿別人到自行研制，從單一機(jī)種到多機(jī)種，從空中飛行到進(jìn)入太空。雖然這個過程很艱辛，但是我們都一步步走過來了。沒有中國航空工業(yè)工作者的無私奉獻(xiàn)，就沒有今天的成就，在這里像他們致以最崇高的敬意。下圖1.1、圖1.2、圖1.3、圖1.4片代表我國飛機(jī)研究的歷史。 圖1.1 馮如一號 1909年9月21日，馮如駕駛著自制的飛機(jī)──馮如一號，機(jī)翼、方向舵、螺旋槳跟內(nèi)燃機(jī)等大小部件都是自制的，在奧克蘭市上空翱翔了八百多公尺，最后安全著陸，這一飛行揭開了中國航空史的第一頁。 圖1.2 初教-5型 1954年7月3日，新中國生產(chǎn)的第一架飛機(jī)，南昌飛機(jī)場制造的初教5（雅克-18）教練機(jī)首飛成功。 圖1.3 殲10-戰(zhàn)斗機(jī)型 1998年3月23日，具有中國自主知識產(chǎn)權(quán)的第三代戰(zhàn)斗機(jī)殲10首飛成功，殲10是我國第一款成功自主研制的重型戰(zhàn)斗機(jī)，具有劃時代意義。 圖1.4 神州5號 2003年10月15日，神舟五號載人飛船發(fā)射成功，中國人名人幾千年的飛天夢想終于現(xiàn)實(shí)了。這次的成功發(fā)射標(biāo)志著中國成為繼前蘇聯(lián)（現(xiàn)由俄羅斯承繼）和美國之后，第三個有能力獨(dú)自將人送上太空的國家。這意味著中國已經(jīng)進(jìn)入世界最有分量的國家之一。這對增強(qiáng)國威、增強(qiáng)軍威、振興中華都意義重大。? 1.2.2 國外發(fā)展趨勢 世界上航空技術(shù)最發(fā)達(dá)的兩個國家分別為美國跟前蘇聯(lián)（俄羅斯）， 美國是飛機(jī)的誕生地，1903年12月17日，萊特兄弟制造的第一架飛機(jī)“飛行者1號” 在美國北卡萊納州試飛成功，不久之后，航空技術(shù)的桂冠就被歐洲拿過去了。在第一次世界大戰(zhàn)中，美軍僅有的飛機(jī)也都是歐洲設(shè)計的，直到二戰(zhàn)之后才一躍出眾并領(lǐng)先于世界，此后一直保持領(lǐng)先，這中間的過程對中國有很大的啟示。美國的大躍進(jìn)的組織基礎(chǔ)是二戰(zhàn)期間形成的巨大生產(chǎn)科研體系，使美國航空工業(yè)擺脫了單兵作戰(zhàn)，而進(jìn)入了系統(tǒng)對抗的時代。在繳獲的德國技術(shù)和自己的技術(shù)積累基礎(chǔ)上，空前規(guī)模的實(shí)干是美國航空技術(shù)從趕到超的物質(zhì)基礎(chǔ)。眾多團(tuán)隊的競爭一方面保持了活力和互相激勵，另一方面也在技術(shù)方向出現(xiàn)偏差的時候容易迅速替補(bǔ)。 1961年4月12日9時零7分，加加林坐著“東方”號飛船登入太空。也是全世界登入太空的唯一人，隨之加加林的名字傳遍全球。從此蘇聯(lián)（俄羅斯）便成為世界航天事業(yè)中一顆璀璨的明珠。但蘇聯(lián)解體后，俄羅斯航天業(yè)的發(fā)展卻因技術(shù)的欠缺和資金匱乏等因素影響而放慢了前進(jìn)的步伐。俄國內(nèi)專業(yè)人士曾痛心地評估，蘇聯(lián)解體讓俄國的航空航天業(yè)至少停滯了25年。 2008年4月11日，俄國總統(tǒng)普京在俄聯(lián)邦安全委員會會議上明確指出，俄國航天業(yè)不能再靠吃蘇聯(lián)的老本生存下去了，否則俄最終就會淪為“航天馬車夫”。普京說：“現(xiàn)今的俄航天業(yè)面臨淪為‘航天馬車夫’的危險，俄除了負(fù)責(zé)向國際空間站運(yùn)送貨物和工作人員之外，還靠運(yùn)送太空游客賺錢，俄國將于2013年在俄國境內(nèi)的普列謝茨克發(fā)射場試驗輕型和重型“安加拉”運(yùn)載火箭。而專為地處俄遠(yuǎn)東地區(qū)阿穆爾州的東方發(fā)射場研制的“羅斯”運(yùn)載火箭的試驗工作將于2015年啟動，俄計劃從2018年起啟用這種新型運(yùn)載火箭將載人飛船送入太空。 1.3 本文研究的目的與內(nèi)容 本文利用CATIA軟件二次開發(fā)為研究背景，針對機(jī)身機(jī)翼接頭結(jié)構(gòu)設(shè)計和外形參數(shù)化 CAD 模型的自動生成等問題開展研究工作。研究目的有二個方面： 1）熟悉并理解機(jī)身機(jī)翼接頭結(jié)構(gòu)外形特點(diǎn)，為機(jī)身機(jī)翼接頭結(jié)構(gòu)CAD模型的自動生成提供一種科學(xué)的設(shè)計方法。 本文以下幾章內(nèi)容安排如下： 2）建立飛機(jī)機(jī)翼機(jī)身接頭結(jié)構(gòu)參數(shù)化數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用CATIA和VB軟件對機(jī)翼機(jī)身對接接頭結(jié)構(gòu)參數(shù)化CAD模型生成系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)。 第二章主要研究了飛機(jī)的機(jī)身機(jī)翼接頭的類型，機(jī)翼耳片對接接頭的結(jié)構(gòu)，機(jī)翼機(jī)身對接形式，以及接頭耳片構(gòu)型設(shè)計思想。 第三章主要介紹了CATIA軟件跟VB軟件的應(yīng)用功能以及CATIA二次開發(fā)的；兩種方法，最后闡述了CATIA二次開發(fā)的幾個步驟。 第四章以機(jī)翼機(jī)身接頭結(jié)構(gòu)外形參數(shù)化數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，應(yīng)用 CATIA 二次開發(fā)技術(shù)結(jié)合VB語言，開發(fā)了一個可根據(jù)機(jī)翼機(jī)身接頭外形結(jié)構(gòu)能自動生成 CAD 模型的軟件，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)翼機(jī)身接頭結(jié)構(gòu)外形 CAD 模型的快速生成。 第五章是對本文工作的內(nèi)容和分析結(jié)果進(jìn)行了簡單的總結(jié)，并指出了進(jìn)一步研究目標(biāo)和內(nèi)容。 33 第2章 機(jī)翼機(jī)身連接形式及接頭耳片的設(shè)計思想 2 機(jī)翼機(jī)身連接形式及接頭耳片設(shè)計思想 2.1 機(jī)翼與機(jī)身的連接 按機(jī)翼有沒有通過機(jī)身，把機(jī)翼與機(jī)身的連接結(jié)構(gòu)形式分為兩種：一種是有機(jī)翼通過機(jī)身，即機(jī)翼的中段是固定在機(jī)身上的，而左右外段機(jī)翼與中翼相連，比如上單翼或下單翼布局，整個機(jī)翼翼盒貫穿飛機(jī)機(jī)身，或者說是中央翼盒貫穿整個機(jī)身；一般運(yùn)輸機(jī)、轟炸機(jī)等大型飛機(jī)常采用上單翼或下單翼布置；另一種是飛機(jī)沒有中翼，其左右機(jī)翼分段連接后，直接沿機(jī)身兩側(cè)與機(jī)身結(jié)構(gòu)相連，如中單翼或半下單翼布局。如現(xiàn)代超音速飛機(jī)，因受機(jī)身的限制,所以不能有中央翼通過機(jī)身。 2.2 機(jī)翼機(jī)身的連接形式 在飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中,機(jī)身機(jī)翼如何連接也是需要考慮的問題，根據(jù)飛機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)用途不同，機(jī)身機(jī)翼連接采用不同的連接方式；如20世紀(jì)50年代生產(chǎn)的波音707運(yùn)輸機(jī)采用的是四插銷連接設(shè)計，這種連接方式既簡單又易于安裝。這四個銷釘可以承受機(jī)翼上的升力和力矩作用。 為了更好的容納機(jī)身，一些小型公務(wù)機(jī)的機(jī)翼常常把中段做成凹形，機(jī)翼根肋跟大梁的交接處常常用高強(qiáng)度鋼連桿與機(jī)身連接；另外還在中央翼肋與后翼梁的交接處用一個固定插銷連接；該連接能承受所有水平方向上的剪力。 機(jī)身與機(jī)翼的連接最典型的設(shè)計方式就是現(xiàn)代運(yùn)輸機(jī)中機(jī)身機(jī)翼連接，中央翼盒的前、后翼梁常常與機(jī)身的主隔框連接，這種設(shè)計方法多年來被飛機(jī)設(shè)計人員廣泛使用。為了減輕結(jié)構(gòu)重量，常常采用剛性連接把加強(qiáng)框與翼梁連接成一個整體。因為這種構(gòu)造利用了有關(guān)部件的彈性特性，所以需要采用有限元分析技術(shù)分析載荷的傳遞路線，然后才能解決這個問題。 2.3 機(jī)翼耳片對接接頭的結(jié)構(gòu) 機(jī)翼與機(jī)身對接接頭大致可分為耳片對接接頭和抗拉接頭兩大類。 1、耳片對接接頭 耳片對接接頭也是機(jī)翼機(jī)身連接中常用的一種接頭，根據(jù)連接螺栓放置的位置不同，接頭的連接方式常?？煞譃榇怪倍娑B接、水平耳片叉耳連接、垂直、水平混合式連接。圖2.1是垂直耳片叉耳連接的結(jié)構(gòu)形式。 1—翼肋； 2—機(jī)身接頭； 3—襯套； 4—螺栓； 圖2.1 垂直耳片叉耳連接 螺栓水平放置，低速小型飛機(jī)常用這種形式。 水平耳片叉耳連接的結(jié)構(gòu)形式見圖2.2所示。 圖2.2 水平耳片叉耳連接 螺栓垂直放置，這種類型的接頭聯(lián)合開放性好，容易加工，當(dāng)負(fù)載較大時,如果使用一個螺栓,需要同時增加螺栓直徑跟耳片的厚度,只有通過增加螺栓的數(shù)量,才能保證免受疲勞破壞。因此比較適用于翼型比較薄的場合。 垂直、水平混合式連接的結(jié)構(gòu)形式見圖2.3所示。 圖2.3 垂直、水平混合式連接 這種形式的接頭優(yōu)點(diǎn)是能區(qū)分接頭中承彎部分與承剪部，耳片可以做的稍微薄一點(diǎn)，這樣就能夠使結(jié)構(gòu)重量減輕。在米格—21飛機(jī)上，前梁接頭就使用的這種形式。 2、抗拉接頭 抗拉接頭主要由底板、肋板、兩側(cè)邊肋、固支端組成。機(jī)身加強(qiáng)框上用固支端固定，通過螺栓把接頭與機(jī)翼固定在一起。具體結(jié)構(gòu)圖如圖2.4所示。 圖2.4 抗拉接頭連接 抗拉接頭主要用于機(jī)翼設(shè)計時采用上單翼布局的場合，機(jī)翼梁腹板有時用抗拉接頭和機(jī)身框邊緣連接。在周緣連接的機(jī)翼設(shè)計的分離面處，有時也會出現(xiàn)類似的形式。 2.4 接頭耳片構(gòu)型設(shè)計思想 2.4.1 接頭耳片尺寸的選取 研究表明接頭耳片尺寸主要由孔徑d、耳片厚度δ以及孔的邊距ax和az，所決定，通過計算分析得出以下3點(diǎn)結(jié)論: 1.螺栓數(shù)目的增加跟螺栓直徑下降的程度成反比，所以一般情況下，螺栓的數(shù)目也不能增加的太多，一般不最多3個。 2.加大耳片厚度可以提高孔的擠壓強(qiáng)度，但是減小耳片厚度對降低耳片的局部彎曲附加應(yīng)力有效，因此，不能盲目確定耳片的厚度，應(yīng)根據(jù)孔的擠壓強(qiáng)度決定。 3.邊距ax、az的增加與機(jī)身的結(jié)構(gòu)成正比，一般情況下，邊距ax、az不能隨意增加。當(dāng)耳片厚度已經(jīng)確定的情況下，根據(jù)抗拉公式，我們可以判斷出ax的最小值。az的取值跟剪切強(qiáng)度成正比，因此，az的取值不能太小，一般az的取值恒大于ax，在設(shè)計過程中，取一個適當(dāng)?shù)闹担梢詼p輕結(jié)構(gòu)重量。 2.4.2 附加系數(shù)的考慮 理想的設(shè)計參數(shù)總是與理論值有些誤差，因為往往有許多不確定因素我們沒有考慮進(jìn)去，為了保證接頭的設(shè)計與實(shí)際更加接近，我們往往還要考慮載荷的準(zhǔn)確性、內(nèi)力計算誤差、載荷的重復(fù)性、材料性能和生產(chǎn)工藝誤差等。承彎接頭耳片上載荷分配如2.5所示，以下安全系數(shù)在設(shè)計過程中僅供參考： 1.載荷需增大1.5倍，接頭為齒墊連接形式時； 2.載荷需增大1.25倍，重要受力接頭或結(jié)合面的計算； 3.載荷需增大1.25倍，接頭耳片為雙耳片時； 4.載荷需增大1.15倍，一個承彎接頭上的螺栓大于等于兩個時； 5.載荷需增大1.1倍，計算接頭與螺栓連接時； 圖2-5承彎接頭耳片上載荷分配 圖2.5所示框為雙耳片接頭,其彎矩的分配,在工程計算中可按下式進(jìn)行求解： M－彎矩 在機(jī)翼接頭設(shè)計過程中,機(jī)翼各點(diǎn)上的載荷一般是按梁的剛度比進(jìn)行分配的，通常是設(shè)計者通過一定的計算和試驗，根據(jù)已有的剛度跟結(jié)構(gòu)布局先提供一個初步的數(shù)據(jù)，最后根據(jù)實(shí)際結(jié)構(gòu)情況確定下來。 第4章 機(jī)翼接頭參數(shù)化建模實(shí)例 3 CATIA 二次開發(fā) 3.1 引言 CATIA是一款由法國達(dá)索公司在1975年研制出的一套完整的三維CAD / CAM / CAE一體化軟件。CARIA軟件最為突出的就是它的曲面設(shè)計，所以一經(jīng)推出，就被許多國家所認(rèn)可，后來廣泛應(yīng)用于汽車、飛機(jī)、輪船的設(shè)計，尤其在航空航天業(yè)應(yīng)用的最為廣泛。 為了能滿足不同用戶的需求，可以對CATIA軟件進(jìn)行二次來滿足用戶的需求，CATIA軟件給用戶預(yù)留了二次開發(fā)的接口，用戶可以根據(jù)自己的需求選擇合適的開發(fā)工具進(jìn)行開發(fā)。CATIA二次開發(fā)主要有4個研究方向：（1）參數(shù)化設(shè)計，( 2) CAE 開發(fā)，( 3) 優(yōu)化設(shè)計，( 4) 簡化操作。本文就是利用CATIA二次開發(fā)，對機(jī)翼機(jī)身對接接頭進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計，開發(fā)了一種能根據(jù)接頭外形通過修改參數(shù)能自動生成模型的系統(tǒng)。通過二次開發(fā)，可以使軟件更好的為用戶服務(wù)， 主要有以下幾點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)： 1. 節(jié)約工作時間； 2. 節(jié)約研發(fā)成本； 3. 提高工作效率； 4. 提高產(chǎn)品質(zhì)量； 所以，在日常生活中我們需多引用二次開發(fā)技術(shù)，同時我們需對二次開發(fā)技術(shù)更加深入的研究，來實(shí)現(xiàn)更加強(qiáng)大的功能，以推動人們設(shè)計水平的提升。 3.2 ?CATIA?軟件跟VB軟件介紹 3.2.1 CATIA 軟件介紹 CATIA是一款由法國達(dá)索公司研制開發(fā)的一款高端三維設(shè)計軟件，眾所周知，CATIA軟件是法國達(dá)索公司研發(fā)出來的，達(dá)索公司是世界上非常著名的飛機(jī)制造商，代表產(chǎn)品“幻影”和“陣風(fēng)”系列戰(zhàn)斗機(jī)，CATIA作為一款強(qiáng)大的飛機(jī)設(shè)計軟件，已經(jīng)得到全世界的認(rèn)可。 作為一個將CAD/CAE/CAM融為一體的設(shè)計軟件，在世界上占主導(dǎo)地位，在汽車設(shè)計、造船、航空航天設(shè)計、機(jī)械設(shè)計等各個行業(yè)的設(shè)計中發(fā)揮了重要的作用。正是因為CATIA軟件的集成解決方案能夠覆蓋大部分設(shè)計領(lǐng)域，而且它的混合建模和DMU電子樣機(jī)模塊功能也讓CATIA軟件在同行業(yè)的競爭中占據(jù)了主導(dǎo)地位。另外CATIA軟件的功能也非常廣泛，大到大型的飛機(jī)汽車小到瓶子瓶蓋，CATIA可以根據(jù)不同規(guī)模、不同應(yīng)用定制完全適合本企業(yè)的解決方案。 從1982年到1988年，達(dá)索公司在短短的幾年里共發(fā)布了3個版本，分別為V1、V2、V3，后來在1993年發(fā)布了功能強(qiáng)大的V4版本，于1994年發(fā)布了V5版本，現(xiàn)在的CATIA 軟件分為V4版本和 V5版本兩個系列。V4版本主要應(yīng)用于UNIX 平臺，V5版本則應(yīng)用于UNIX和Windows 兩種平臺。新的V5版本界面更加友好，功能也越來越強(qiáng)大。我這次使用的就是CATIA V5R20版本，這個版本的CATIA軟件能夠很好地適應(yīng)個人計算機(jī)的日常使用。最大的區(qū)別就是繼續(xù)在所有領(lǐng)域和產(chǎn)業(yè)里向客戶提供生產(chǎn)支持并提高產(chǎn)品質(zhì)量。 CATIA V5版本具有以下特點(diǎn)： 1. 與NT和UNIX硬件平臺的獨(dú)立性。 2.支持不同應(yīng)用層次的可擴(kuò)充性 。 3.重新構(gòu)造的新一代體系結(jié)構(gòu) 。 4.專用知識的捕捉和重復(fù)使用。 5.給現(xiàn)存客戶平穩(wěn)升級。 3.2.2 VB軟件介紹 Visual Basic是由微軟公司開發(fā)出來的可以協(xié)助開發(fā)環(huán)境事件驅(qū)動編程語言。VB是現(xiàn)在已經(jīng)是全球使用人數(shù)最多的語言。它是從BASIC編程語言編開發(fā)出來的。VB擁有圖形用戶界面（GUI）和快速應(yīng)用程序開發(fā)（RAD）系統(tǒng)，可以非常方便用DAO、RDO、ADO連接數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作，也可以很方便的創(chuàng)建各種控件。程序員可以很容易的用VB提供的組件迅速編寫一個實(shí)用的程序。 VB 的開發(fā)核心就是要便于程序開發(fā)者應(yīng)用。VB使用了可以簡單建立應(yīng)用程序的 GUI 系統(tǒng)，也是可以開發(fā)相當(dāng)復(fù)雜的程序。總的來說是一款非常實(shí)用的開發(fā)語言。VB 的程序是一種基于窗體的可視化組件安排的聯(lián)合，通過增加代碼來指定組件的屬性和方法。因為其中默認(rèn)的屬性和方法有一部分已經(jīng)定義在程序中了，這樣一來程序員就可以非常迅速的進(jìn)行編寫了。但是隨著計算機(jī)速度的飛速發(fā)展，在性能的方面的爭論已經(jīng)越來越少。VB主要有以下特點(diǎn)： 1、VB 的程序可以包含一個或多個窗體，也可以是一個主窗體和多個子窗體，很像操作系統(tǒng)的樣子。 2.、VB 是用參數(shù)計算的方法來進(jìn)行垃圾收集處理的，像這樣的方法肯定有不少的對象，提供基本的面向?qū)ο笾С址?wù)。 3、VB 讓很多的外界控件都有了自己的家一樣。使得很多的第三方控件都對 VB 提供。 3.3 CATIA 二次開發(fā)技術(shù)介紹 CATIA二次開發(fā)有兩種開發(fā)接口，一種是用自動化編程V5Automation技術(shù)，另一種是采用應(yīng)用編程CAA技術(shù)。另外這些接口有兩種通信方式使其與外部聯(lián)系；分別為進(jìn)程內(nèi)跟進(jìn)程外應(yīng)用程序方式。 應(yīng)用CAA進(jìn)行二次開發(fā)有一定的難度，因為想要用CAA進(jìn)行二次開發(fā)，不僅要對CATIA有全面的了解，還需同時具備VB、java、C++等開發(fā)語言的能力，同時還需要對鏈接端口比較了解。 新的功能模塊 (Visual Basic Script) 采用Automation技術(shù)是用VB語言對CATIA進(jìn)行二次開發(fā)。CATIA界面中的操作過程我們可以通過錄制宏的方法記錄這個過程。錄制的宏就為VB的腳本語言，VB 腳本語言為CATIA默認(rèn)語言，經(jīng)過修改，可以直接在VB程序中運(yùn)行。VB語言比較簡單，方便使用，且在編程系統(tǒng)中是對事件的驅(qū)動、對象進(jìn)行編程的方法，明顯VB編程比Windows編程更有優(yōu)勢多了，應(yīng)用VB對CATIA的二次開發(fā)過程如3.1圖所示。 →CATAIA V5 VB,VC++ 第三方開發(fā)工具 已有功能模塊的拓展 圖3.1 利用VB對CATIA的二次開發(fā) 3.4 CATIA 二次開發(fā)的步驟 本文以 VB6.0 為開發(fā)軟件，以開發(fā)機(jī)翼機(jī)身對接街頭為開發(fā)實(shí)例，下面講述的就是CATIA二次開發(fā)的一般步驟。 (1) 錄制宏，從菜單中選擇“工具→宏→開始錄制”。 (2) 理解錄制的宏，對所生成的宏腳本進(jìn)行分析理解。 (3) 修改錄制的宏，對錄制的宏進(jìn)行修改以適應(yīng)實(shí)際的需要。 (4) 運(yùn)行修改過的宏。 (5) 把宏加入工具條，方便使用。 (6) 啟動VB，新建一個標(biāo)準(zhǔn)的“EXE”工程，打開工程引用對話框，選中所有以CATIA帶頭文件。 (7) 窗體界面設(shè)計，根據(jù)自己的開發(fā)需要，設(shè)計合適的窗體。 (8) 編寫代碼，并嘗試運(yùn)行代碼。 4 機(jī)翼接頭參數(shù)化建模實(shí)例 本文在此僅以 VB6.0 對CATIA進(jìn)行二次開發(fā)，編制自動生成機(jī)翼接頭（包含固接接頭和鉸接接頭兩種形式）工具。該工具能夠根據(jù)需要修改輸入?yún)?shù)，控制接頭外形輪廓，達(dá)到協(xié)同設(shè)計、簡化工作量的目的。 4.1 預(yù)備工作 1.打開VB軟件，然后建一個“EXE”的工程。 2.接著在菜單中欄中按工程→引用的步驟打開，選中所有以CATIA帶頭的文件，按確定退出。其過程如圖4.1所示。 圖4.1 VB工程準(zhǔn)備圖 4.2 錄制宏 1.打開CATIA,進(jìn)入設(shè)計界面 2.在菜單中選擇“工具-宏-開始錄制”（Tools-Macro-Start Recording）命令，以顯示錄制宏的對話框，如下圖4.2所示。 圖4.2 宏錄制準(zhǔn)備圖 3.從文件菜單中選擇“新建（New）”命令，從對話框中選擇“Part”，新建一個零件文檔，進(jìn)入設(shè)計界面并進(jìn)行參數(shù)化。。 4．設(shè)計固接接頭叉耳草圖，如圖（4.1~4.7）所示： 圖4.3 叉耳草圖建模圖 5.生成支座叉耳 圖4.4 生成支座叉耳圖 6. 生成支座叉耳偏移 圖4.5 生成支座叉耳圖 7.固接接頭底座草圖繪制。 圖4.6 叉耳底座草圖繪制 8． 固接接頭底座生成 圖4.7 叉耳底座生成圖 9.停止錄制，得到固接接頭建模代碼。如下圖4.8、圖4.9所示所示。 圖4.8 代碼生成圖 通過相似操作得到鉸接接頭生成代碼 圖4.9 代碼生成圖 10. 將錄制的程序代碼復(fù)制到Visual Basic程序中，后續(xù)修改。 4.3 程序設(shè)計 1.將窗體“名稱”屬性更改為“Choose”，“Caption”屬性更改為“選擇生成機(jī)翼接頭類型”。在窗體上添加兩個命令按鈕，將其“Caption”屬性分別改為“生成機(jī)翼固接接頭”和“生成機(jī)翼鉸接接頭”。并將該窗體設(shè)置為啟動窗體。如圖4.10所示。 圖4.10 VB窗體設(shè)置圖 2.新建一個窗體，將窗體“名稱”屬性更改為“FixFitting”，“Caption”屬性更改為“機(jī)翼固接接頭”。并在該窗體上依次創(chuàng)建多個標(biāo)簽、文本框及兩個命令按鈕，其界面如圖4.11所示。 圖4.11 VB窗體設(shè)置完整圖 3．在啟動窗體中，單擊“生成機(jī)翼固接接頭”命令按鈕的事件為，彈出“FIxFitting”窗體，并隱藏“Choose”窗體，其程序如下： Private Sub Command1_Click() FixFitting.Show Choose.Hide End Sub 4.在“FixFitting”窗體中，單擊“生成接頭”命令按鈕（“Cmd1”）的事件為，根據(jù)設(shè)置的相應(yīng)參數(shù)生成對應(yīng)支座；單擊“退出”命令按鈕（“Cmd2”）的事件為，結(jié)束程序。 在該主函數(shù)中，需要與CATIA進(jìn)行連接，判斷當(dāng)前CATIA是否打開。如果CATIA打開則直接調(diào)用該對象；若當(dāng)前CATIA未打開，其程序如下： Dim catia As Object On Error Resume Next Set catia = GetObject(, "CATIA.Application") If Err.Number <> 0 Then Set catia = CreateObject("CATIA.Application") Catia. Visible = True End If On Error Go To 0 接下來創(chuàng)建一個CATPart對象，其程序如下： Dim documents1 As Documents Set documents1 = catia.Documents Dim partDocument1 As PartDocument Set partDocument1 = documents1.Add("Part") Dim selection1 As Selection Set selection1 = partDocument1.Selection Dim visPropertySet1 As VisPropertySet Set visPropertySet1 = selection1.VisProperties Dim part1 As Part Set part1 = partDocument1.Part 在該零件中，繪制草圖，并進(jìn)行約束，草圖尺寸調(diào)用“FixFitting”窗體中對應(yīng)標(biāo)簽、文本框中的值。以創(chuàng)建支座叉耳草圖為例，其程序如下： Dim length2 As Length Set length2 = constraint13.Dimension length2.Value = TextBox1.Value / 2 ' 叉耳外徑 以上程序約束叉耳外形草圖外徑尺寸為“FixFitting”窗體中，“叉耳外徑”對應(yīng)文本框中設(shè)置的值。 Dim length1 As Length Set length1 = constraint11.Dimension length1.Value = TextBox2.Value / 2 ' 叉耳內(nèi)徑 以上程序約束叉耳外形草圖外徑尺寸為“FixFitting”窗體中，“叉耳內(nèi)徑”對應(yīng)文本框中設(shè)置的值。 Dim reference28 As Reference Set reference28 = part1.CreateReferenceFromObject(line2D7) Dim constraint16 As Constraint Set constraint16 = constraints1.AddMonoEltCst(catCstTypeLength, reference28) constraint16.Mode = catCstModeDrivingDimension Dim length4 As Length Set length4 = constraint16.Dimension length4.Value = TextBox4.Value ' 叉耳距離 以上程序約束叉耳外形草圖外徑尺寸為“FixFitting”窗體中，“叉耳距離”對應(yīng)文本框中設(shè)置的值。 Dim reference29 As Reference Set reference29 = part1.CreateReferenceFromObject(point2D5) Dim reference30 As Reference Set reference30 = part1.CreateReferenceFromObject(line2D7) Dim constraint17 As Constraint Set constraint17 = constraints1.AddBiEltCst(catCstTypeDistance, reference29, reference30) constraint17.Mode = catCstModeDrivingDimension Dim length5 As Length Set length5 = constraint17.Dimension length5.Value = TextBox3.Value ' 叉耳高度 以上程序約束叉耳外形草圖外徑尺寸為“FixFitting”窗體中，“叉耳高度”對應(yīng)文本框中設(shè)置的值。 Dim reference 35 As Reference Set reference35 = part1.CreateReferenceFromObject(sketch1) Dim hybridShapeExtrude1 As HybridShapeExtrude Set hybridShapeExtrude1 = hybridShapeFactory1.AddNewExtrude(reference35, TextBox5.Value, 0#, hybridShapeDirection1) '叉耳厚度 以上程序約束叉耳外形草圖外徑尺寸為“FixFitting”窗體中，“叉耳厚度”對應(yīng)文本框中設(shè)置的值。 hybridShapeTranslate1.DistanceValue = Val(TextBox5.Value) + Val(TextBox6.Value) '叉耳平移距離+叉耳厚度 以上程序約束叉耳外形草圖外徑尺寸為“FixFitting”窗體中，“叉耳厚度”與“叉耳平移距離”對應(yīng)文本框中設(shè)置的值的和。 Dim reference 58 As Reference Set reference58 = part1.CreateReferenceFromObject(sketch2) Dim hybridShapeExtrude2 As HybridShapeExtrude Set hybridShapeExtrude2 = hybridShapeFactory1.AddNewExtrude(reference58, TextBox7.Value, 0#, hybridShapeDirection3) '底座高度 以上程序約束叉耳外形草圖外徑尺寸為“FixFitting”窗體中，“底座高度”對應(yīng)文本框中設(shè)置的值。 各個參數(shù)類似，目前機(jī)翼固接接頭生成工具通過7個主要參數(shù)控制該接頭輪廓，見圖4.12，可以按需調(diào)整各個參數(shù)，生成對應(yīng)支座，其主要形式為： 圖4.12 控制街頭外形參數(shù)圖 機(jī)翼鉸接接頭自動生成工具通過6個主要參數(shù)控制該接頭輪廓，可以按需調(diào)整各個參數(shù)，生成對應(yīng)支座，具體見圖4.13所示： 圖4.13 修改街頭外形參數(shù)圖 在單擊“Cmd2”（生成接頭）命令按鈕后，CATIA中會生成對應(yīng)數(shù)模，其結(jié)果如圖4.14所示： 圖4.14 固接街頭生成圖 操作機(jī)翼鉸接接頭工具得到結(jié)果如下圖4.15所示： 圖4.15 固接街頭生成圖 5．退出程序。當(dāng)CATIA界面中自動創(chuàng)建出所需數(shù)模時，單擊“Cmd2”（“退出”）命令按鈕的事件為退出該程序，其主要程序為： Private Sub cmd2_Click() End End Sub 機(jī)翼固接接頭與機(jī)翼鉸接接頭生成工具類似，通過“Choose”窗體，將兩個工具整合為一個。 4.4 程序測試 雙擊”機(jī)翼接頭生成.exe”執(zhí)行程序，進(jìn)入程序界面，如圖4.16所示： 圖4.16 程序測試頁面圖 單擊選擇“生成機(jī)翼固接接頭”，彈出參數(shù)輸入界面，如圖4.17所示： 圖4.17 程序測試街頭圖 如圖4.18所示修改各個參數(shù)，單擊“生成支座”生成對應(yīng)數(shù)模。 圖4.18 程序測試參數(shù)修改圖 得到對應(yīng)數(shù)模，檢驗各個參數(shù)是否與程序輸入對應(yīng)。 叉耳草圖各個參數(shù)見下圖4.19所示： 圖4.19 叉耳草圖參數(shù)圖 叉耳厚度、偏移量、底座高度均滿足需要，最終數(shù)模如下圖4.20所示： 圖4.20 修改參數(shù)生成圖 機(jī)翼固接接頭與機(jī)翼鉸接接頭生成工具類似，通過“Choose”窗體，將兩個工具整合為一個。通過Visual Basic編程實(shí)現(xiàn)了CATIA二次開發(fā)，在使用工具時通過設(shè)置接頭各個典型參數(shù)，點(diǎn)擊“生成接頭”命令按鈕可以快速準(zhǔn)確地生成對應(yīng)支座數(shù)模。快速準(zhǔn)確的建模，極大方便了設(shè)計工作，有助于提高工作效率。在機(jī)翼接頭及其他結(jié)構(gòu)設(shè)計中，類似通用零件，都可以通過二次開發(fā)編制相應(yīng)工具，實(shí) 現(xiàn)快速準(zhǔn)確建模，以達(dá)到提高工作效率的目的。 第5章 總結(jié)與展望 5 總結(jié)與展望 5.1 本文總結(jié) 本次畢業(yè)設(shè)計是在王老師悉心指導(dǎo)下完成的，通過查閱老師所給的資料學(xué)習(xí)了CATIA軟件，我對本次課題的研究工作有了一個比較深入的認(rèn)識，對我國和世界兩大強(qiáng)國的飛機(jī)發(fā)展史有了更加深刻的了解，對世界上的各種飛機(jī)的機(jī)身機(jī)翼連接結(jié)構(gòu)也有了一定的認(rèn)識，對機(jī)翼機(jī)身對接接頭的應(yīng)用場合有了一定的了解，同時看到了三維建模在CATIA二次開發(fā)中應(yīng)用的前景。 在機(jī)翼機(jī)身對接接頭CATIA二次開發(fā)中，我遇到了很多困難，所用到的三維軟件跟開發(fā)語言都是我平時很少接觸的,在設(shè)計過程中，我意思到自己知識儲備量的不足和，通過自己查閱資料和老師的指導(dǎo)以及參考了跟CATIA二次開發(fā)的相關(guān)論文，這些問題得到了很好的解決，這讓我產(chǎn)生了滿滿的自豪感。 本文通過使用Visual Basic 語言對 CATIA 進(jìn)行了二次開發(fā)，開發(fā)了一種可以自動快速生成機(jī)翼接頭三維外形的程序，并可方便地進(jìn)行參數(shù)更改，從而證明了基于 CATIA 二次開發(fā)進(jìn)行機(jī)翼外形參數(shù)化建模的可行性。本文提出的機(jī)翼參數(shù)化建模方法，可以應(yīng)用于飛機(jī)尾翼的外形參數(shù)化建模，并可用于機(jī)翼與翼型的分別優(yōu)化和同時優(yōu)化。本文重點(diǎn)是介紹CATIA 二次開發(fā)的過程，以繪制機(jī)翼機(jī)身對接接頭為例，開發(fā)了一種能根據(jù)接頭外形通過修改參數(shù)能夠快速建模的方法，從而提高了繪圖的效率跟準(zhǔn)確度。選擇的開發(fā)語言是Visual Basic語言。 通過本次畢業(yè)設(shè)計，由于時間緊張，本人能力有限，我發(fā)現(xiàn)設(shè)計中還存在有些不足，接頭在制造或裝配過程中會存在著誤差，使得對接接頭外形參數(shù)具有一定的隨機(jī)性，同時對接接頭的結(jié)構(gòu)尺寸誤差和材料的分散性又使結(jié)構(gòu)在設(shè)計中具有一定的不確定性。把這些問題考慮進(jìn)來也是一個探討的問題。 參考文獻(xiàn) 參考文獻(xiàn) [1] 吳相憲，王正為，黃玉堂主編.實(shí)用機(jī)械設(shè)計手冊.中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1993. 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