基于CATIA的聯軸器標準件庫設計開發

邵文慶

（永城職業學院機電工程系，河南 永城476600）

0 前言

在機械產品設計時，往往用到大量的標準件，在標準件的建模過程中需要查詢國家標準查詢。根據國家標準確定的數據來確定零件的外形、尺寸耗費時間和精力，效率低并且容易出錯。隨著科學技術的發展，對零部件設計的要求越來越高，設計周期也越來越短，如何能夠高效的設計產品對快速占領市場非常重要。因而，建立標準件庫以及產品零件庫顯得非常重要。目前，CAD軟件發展迅速，各個軟件廠商分別以自己軟件平臺建立起標準件庫，如Solidworks、Pro/E和UG等。但國內以CATIA建立的標準零件庫還比較少，而以CATIA軟件為基礎建立的聯軸器標準件庫就根本沒有。為此提出利用CATIA軟件來建立聯軸器標準件庫。

CATIA軟件是由法國達索公司開發的一款高端的三維CAD/CAM/CAE軟件，從1982年面世以來，其界面友好、易于操作、功能強大獲得了用戶的好評，成為高端CAD/CAM/CAE軟件領導者。CATIA軟件本身帶有零件庫，其零件庫主要為螺栓類標準件庫，其標準件庫在設計時主要以歐洲、美國和日本等標準為主，缺少以國內的國家標準為依據的零件庫。因此，開發出適合國內機械產品設計人員需求的標準零件庫顯得非常重要。在CATIA V5R20軟件中實現標準零件庫的開發可以通過以下三種方法實現：

（1）利用CATIA軟件的知識工程與專家系統的開發

在CATIA軟件的知識工程與專家系統中，提供了公式、設計表和目錄功能，利用這些功能可以實現三維標準零件庫的開發。

（2）基于CATIA V5 Automation的開發

基于CATIA V5 Automation的開發既以Visual Basic6.0（簡寫為VB）為工具，通過訪問CATIA軟件Automation中的對象，完成對標準件庫的開發。VB是一種可視化語言，簡單、易用，利用VB可以訪問CATIA軟件的類、函數和庫，可以完成聯軸器標準零件庫的開發。

（3）基于構件的應用編程接口開發（CAA）

CAA是利用C++語言對CATIA軟件提供的組件的定制開發，對其組件進行組合和擴展。

本文通過利用CATIA軟件的知識工程與專家系統建立參數化模型，通過VB程序訪問ACCESS數據庫，根據設計人員在VB界面的選擇，查詢聯軸器的數據并顯示出來，由設計人員通過VB界面選擇輸入聯軸器參數，最后由VB界面通過CATIA V5 Automation功能修改聯軸器零件模型參數，達到生成所需聯軸器的目的。本文以LX型彈性柱銷聯軸器為例展示實現的方法。

1 聯軸器三維模型的建立

在國家標準《GB/T12458-2017聯軸器分類》中，聯軸器分為：剛性聯軸器、撓性聯軸器和安全聯軸器三大類，每一類又根據其結構和用途不同，分為多個子類別[1]。性聯軸器中的《彈性柱銷聯軸器GB/T5014-2017》LX型為例，建立聯軸器三維實體模型。

聯軸器三維模型的建立可以通過兩種方法實現。一是利用VB調用CATIA V5 Automation來建立；二是使用CATIA軟件建立聯軸器模型，再設置相關尺寸為變量，通過修改變量來實現三維模型尺寸數據的修改。第二種方法簡單、方便，本文采用第二種方法來建立聯軸器三維模型。

參數和關系在CATIA軟件中，默認沒有激活。需要在CATIA軟件工具菜單中選擇選項，選擇基礎結構中的產品結構，設置自定義樹，激活自定義樹中的參數和關系兩個選項。以便在CATIA軟件中設置的參數和關系能夠在樹狀圖中顯示出來。

LX型彈性柱銷聯軸器（軸孔長度Y型）三維模型如圖1所示，LX型彈性柱銷聯軸器參數定義如圖2所示。在《彈性柱銷聯軸器GB/T5014-2017》中已經給定了以下參數：聯軸器外圓直徑D、凸緣直徑D1、軸孔直徑d1（d2，dz）、聯軸器寬度b、間隙S和軸孔長度L（L1），這些參數可參照國家標準值；聯軸器連接孔D3、聯軸器連接孔中心距D2，聯軸器JZ型凹槽Dj/Dz在國家標準中并沒有給定，可根據生產需要指定。在建立聯軸器三維模型時，把以上參數定義為用戶參數，類型設置為長度變量。LX型彈性柱銷聯軸器用戶參數如圖3所示。

圖1 LX型彈性柱銷聯軸器（軸孔長度Y型）三維模型

圖2 LX型彈性柱銷聯軸器參數[2]

圖3 LX型彈性柱銷聯軸器用戶參數

2 VB人機交互界面建立

2.1 人機交互界面建立

衡量一個系統的易用性的重要指標是其人機界面和人機交互能力，良好的人機交互界面可以使用戶在進行產品設計時輕松自如，也很容易掌握系統的功能。以美觀、直觀、易于操作為原則，通過VB6.0開發環境設計出了LX型彈性柱銷聯軸器的人機交互界面。聯軸器人機交互界面需要實現以下功能：（1）選擇不同的類型、輸入不同的參數，在人機交互界面中可把同一類型的共同的參數通過ACCESS查詢得到，顯示在界面上；（2）把參數分類，如把參數分為主動端參數、從動端參數，以及國標給定的公共參數、國標未給定的參數；（3）聯軸器連接時用到的其它國標件選擇；（4）在《彈性柱銷聯軸器GB/T5014-2017》中給定了公稱轉矩和許用轉速，但這兩個參數不屬于尺寸參數，對于聯軸器模型的生成無影響，但其可做為聯軸器選擇的一種條件，本文中在輸入聯軸器型號時，在界面中顯示公稱轉矩和許用轉速，以此做為聯軸器型號選擇的參照。LX型彈性柱銷聯軸器人機交互界面如圖4所示。

圖4 LX型彈性柱銷聯軸器人機交互界面

2.2 人機交互界面參數與聯軸器三維模型尺寸參數的連接

利用VB編程時，可以用下面的方法來訪問CATIA軟件。

Dim CATIA As Object /*定義CATIA為

Object對象）；*/

On Error Resume Next /*出現錯誤執行下一名；*/

Set CATIA=GetObject（，"CATIA.Application"）

/*CATIA已經打開，利用GetObject獲得Application；*/

If Err.Number<>0 Then

Set CATIA=CreateObject（"CATIA.Application"）

/*CATIA未打開，利用CreateObject獲得Application；*/

CATIA.Visible=True /*CATIA對象可見*/

End If

On Error GoTo 0 /*取消錯誤控制*/；

利用程序判斷CATIA軟件是否已經運行，如果已經運行，利用GetObject方法訪問；如果CATIA未運行，利用CreatObject方法建立。

3 ACCESS建立聯軸器參數數據庫

3.1 LX型彈性柱銷聯軸器數據表建立

把LX型彈性柱銷聯軸器LX1至LX14型共115條記錄建立《LX型彈性柱銷聯軸器》表，字段包括國標給定參數：聯軸器外圓直徑D、凸緣直徑D1、軸孔直徑d1（d2，dz）、聯軸器寬度b、間隙S和軸孔長度L（L1），未給定參數參考數據：聯軸器連接孔D3、聯軸器連接孔中心距D2，聯軸器JZ型凹槽Dj/Dz.以上參數建立數據表，建立LX1至LX14型共115條記錄，以SELECT語句查詢數據查詢調用。LX型彈性柱銷聯軸器表如圖5所示。

圖5 LX型彈性柱銷聯軸器數據表（部分）

3.2 ACCESS與VB的連接

建立《LX型彈性柱銷聯軸器》表后，利用VB軟件的ADO功能來訪問ACCESS，使用SELECT語句查詢數據，查詢結果賦給人機交互界面的列表框。下面程序查詢《LX型彈性柱銷聯軸器》表中所有s的不重復值，并把結果賦給下拉列表ListBoxD。

Private Sub Form_Load（）

Dim cn As New ADODB.Connection

Dim rs As New ADODB.Recordset

Dim D As ADODB.Field

Dim StrConnect As String

Dim strSQL As String

Dim ZiDuan As String '字段變量

Dim arr（）as Single

Dim i as Integer

ZiDuan="s"

StrConnect="D：LX型彈性柱銷聯軸器.mdb"'連接路徑

cn.Provider="Microsoft.Jet.OLEDB.4.0"

cn.Open StrConnect

strSQL="select distinct"+ZiDuan+"from LX型彈性柱銷聯軸器"

rs.Open strSQL，cn，adOpenDynamic，adLock－Optimistic，adCmdText

Set D=rs.Fields（ZiDuan）

i=0

Do While Not rs.EOF

arr（i）=D'把D的數據賦給數組arr（）

rs.MoveNext

Loop

ListBoxD.List=arr（） '把數組 arr（）賦給下拉列表ListBoxD

rs.Close

cn.Close

Set rs=Nothing

Set cn=Nothing

End Sub

4 應用實例

在完成系統設計后，以主動端、從動端均為Y型軸孔、鍵槽為A型、d1=38 mm、L=160 mm LX3聯軸器為例生成聯軸器工程圖紙。在VB人機界面中選擇主動端、從動端軸孔類型為LX3 1250*4750，VB程序通過select語句查詢ACCESS中的數據得到S、擋板外徑和擋板內徑，并確定d1（d2或dz）的查詢范圍，在VB界面的combobox中顯示d1（d2或dz）備選項。在確定d1（d2或dz）的值后，由VB程序通過select語句查詢ACCESS中的數據得到L或L1、D、D1和b.最后選擇確定D2，D3，選擇螺栓標準件和鍵槽即完成參數輸入。單擊參數確認更新，VB與CATIA軟件建立連接，傳送輸入參數到三模型，刷新后生成LX3聯軸器38*160 GB/T5014-2017.生成的聯軸器三維模型和工程圖如圖6、圖7所示。

圖6 LX型彈性柱銷聯軸器三維模型（YY型軸孔）

圖7 LX型彈性柱銷聯軸器剖視圖

5 結束語

本文對基于CATIA的聯軸器標準件庫設計開發進行了一些研究和探討，并在LX型彈性柱銷聯軸器標準件庫開發中進行了應用，解決了在機械產品設計時快速使用國家標準中的聯軸器尺寸數據、生成聯軸器標準件的問題，在某礦用機械廠已經使用，大大提高了產品的設計效率，也為其它標準件庫的開發提供了一種思路。