基于CATIA二次開發的驅動軸運動分析方法

段 維

（威馬汽車技術有限公司成都研究院，四川 成都 610100）

引言

在驅動軸的滑移率校核時，主要關注驅動軸內、外球籠在隨懸架運動過程中的最大擺動角度，以及內球籠鉸接點的滑移量。在懸架的DMU運動模型當中，首先測量外球籠的擺動角度、內球籠的擺動角度以及內球籠鉸接點與參考點的距離，再在命令驅動窗口當中激活上述外球籠角度、內球籠角度、內球籠滑移點距離共三個測量的傳感器。然后，在我們按需將驅動命令拖動到各個極限位置時，上述角度與距離會按步變化，同時，每一步的具體值將被記錄，最終可通過Excel表格進行輸出，再進行后續的處理與分析。在獲取數據表格的過程中，上述方式需要進行多步的操作，十分繁瑣。若考慮左、右驅動軸，動力總成的28工況，工作量將成倍增加。

本文以VB為開發工具，基于CATIA的自動化接口，對CATIA進行二次開發，將上述驅動軸的滑移率校核的操作以程序進行打包，用戶僅需要選擇并輸入簡單的參數，即可得到內、外球籠夾角及滑移隨懸架運動的變化的Excel表格。同時，可以快速獲得最大夾角與最大滑移量。

1 CATIA二次開發方法

CATIA是法國達索公司開發的CAD/CAE/CAM一體化軟件，它不僅僅是一款優秀的計算機輔助設計軟件，用戶可以直接使用它內部的豐富的命令，同時，它還為用戶提供了多種二次開發的接口，如自動化對象編程（V5 Automation）和開放的基于組件的應用程序編程（CAA），使得用戶可以自定義更符合自己習慣與專業的工具。

本文主要是用VB進行自動化對象編程。在CATIA的安裝目錄下可以很輕松找到 V5Automation.chm文件。在該文件中，我們可查詢到CATIA各個自動化對象的名稱以及其對應的屬性及方法。本文涉及到的自動化對象主要有：ProductDocument對象，Selection 對象（圖 1）， SPAWorkbench（圖2）對象以及AnyObject對象中的Mechanism（圖3）對象。

圖1 CATIA自動化對象樹結構

圖2 CATIA自動化對象SPAWorkbench對象樹結構

用Item的方法遍歷集合下的所有子元素；使用Selection對象中的 SelectElement3方法進行人機的交互選擇；使用SPAWorkbench工作臺中的GetMeasurable方法獲取點坐標、直線間的角度等；在 Mechanism對象中使用 PutCommand Values方法給懸架DMU運動模型的驅動命令賦值。具體的自動化對象結構樹見圖。

2 懸架DMU運動模型的預處理

在運行程序之前，需要對懸架DMU運動模型進行預處理。以前驅車，前轉向為例：

（1）DMU運動模型中驅動命令須有且僅有3個，即：轉向驅動，左側跳動驅動，右側跳動驅動，且三個驅動命令的順序依次為轉向驅動、左側驅動、右側驅動；

（2）驅動軸內球籠中心線應為左、右球籠鉸接點的連線的延長線，延長的距離為定長即可，這將作為程序的輸入。

以上預處理為二次開發的程序結構所要求，并不是在每次運行程序時都需要進行處理。而是在每一個項目的 DMU運動模型的搭建時形成以上的規范，這在公司的規范化建設上是非常容易實現的。

3 驅動軸運動分析的軟件實現過程

驅動軸運動分析主要需要獲取驅動軸在各個極限狀態下的內、外球籠夾角以及內球籠的滑移量。通過依次做出懸架運動的極限狀態：內轉極限、下極限→外轉極限、下極限→外轉極限、上極限→內轉極限、上極限→內轉極限、下極限，達到一個循環，再在其中選取若干個分步點，具體點的數量視分析的精度而定，進而得到各個分步點下對應的外球籠夾角、內球籠夾角以及內球籠的滑移量。

首先，在程序的輸入 UI界面中，我們需要用戶判斷進行分析的是左側驅動軸還是右側驅動軸，另外，需要用戶輸入如2中（2）所述的延長線的距離。如圖4所示。

圖4 程序輸入界面

程序運行后，進入設計模式，程序將提示用戶依次選擇懸架DMU運動模型中的外球籠中心線、驅動軸軸桿中心線、內球籠中心線。程序會按設定的分步依次對懸架DMU施加驅動命令，并分別測量當前驅動命令下的外球籠中心線與軸桿中心線的夾角（即外球籠夾角），軸桿中心線與內球籠中心線夾角（即內球籠夾角），以及軸桿中心線內側端點坐標和內球籠中心線端點的坐標。內球籠中心線端點與軸桿內側端點的距離即為當前狀態下的滑移狀態，再用上文所述延長線的距離減去此距離，即為當前狀態下的內球籠滑移量，其中滑出為正值，滑入為負值。再將各個結果與對應的最大值進行比較，若最大值比該結果小，則將該結果重新賦值給最大值。同時，將各個分步的各個結果存放于Excel中。程序輸出的界面如圖5。

圖5 程序輸出界面

程序的主流程圖如圖6。

圖6 主程序流程圖

4 程序的關鍵內容

將程序參數關聯用戶輸入參數：

獲取當前的product文件對象：

獲取機械裝置對象并獲取轉向齒條行程及輪跳上、下極限行程：

進行人機交互選擇并賦值：

創建所選擇軸線的參考，由于在 product文件對象中，需要區別于part文件對象中的參考的創建：

給懸架DMU運動模型進行賦值：

獲取文件對象下的測量工具，測量角度與點的坐標：

將坐標點轉換為滑移量：

最大值的判斷并輸出到用戶UI輸出界面：

表1 輸出Excel部分結果

5 結論

在利用VB進行CATIA的二次開發后，利用程序對驅動軸的運動分析便變得異常簡單。設計人員僅需向程序輸入兩個值：驅動軸位置及驅動軸內球籠中心線延長線的延長量；并在程序開始后選擇外球籠中心線、驅動軸軸桿中心線以及內球籠中心線，其余的分析過程均由程序來完成。校核過程簡單，工作效率顯著提高。設計人員可以將更多的精力專注于驅動軸運動的結果分析上，在現實工作中有較大的應用價值。

此外，將原來復雜的分析校核過程用程序進行固化，不僅使得整個過程更加規范，也使得人為犯錯率大大的下降。即使是對CATIA數字樣機不熟悉的設計人員，也可以通過此程序順利地完成驅動軸的運動分析，具有較大的實際價值。