基于VPM-CATIA平台的直升机传动系统关联设计应用

付俊均 陈海鹏 王金华

摘要 关联设计是一种先进的设计方法学。本文以直升机传动系统为例介绍了基于VPM-CATIA的关联设计基础、基本要领等，为该方法在直升机传动系统中的应用提供参考。

【关键词】关联设计 直升机传动系统 CATIAVPM

直升机传动系统是高速运转的机械系统，其设计过程是一个自上而下、不断更改和迭代的过程，上游设计的变更往往会引起下游设计的变更，特别是在概念和初步设计阶段，修改的频率较大。传统设计过程中，这种上下游设计的影响关系往往通过间接的方式进行传递，如通过协调单告知，通过共享数据模型，或者用电话进行沟通和协调;在修改的过程中，通过元素的替换等方法实现。这种工作方式的缺陷是明显的，主要表现为：

（1）设计变更不能及时传递;

（2）人工控制变更操作麻烦，且容易发生数据版本的不一致性;

（3）没有充分发挥三维设计软件和产品数据管理（ Production Data Management，PDM）系统的作用。

为了提高设计效率、改善对设计过程的控制，直升机传动系统可以利用数字化设计技术和产品数据管理技术，建立上下游设计之间的约束和控制关系，实施关联设计。

1 关联设计基础条件

1.1 关联设计平台

CATIA V5软件和VPM支持关联设计。单独使用CATIA进行关联设计是基于文件系统实现，无法考虑产品结构、人员组织、权限、配置等方面的信息，只适合于设计员个人设计零部件间的关联，无法进行协同设计，不方便推广应用。VPM可以弥补CATIA管理上的不足，VPM系统以电子样机为核心的特点及上下文设计、关联设计等功能可以帮助CATIA充分发挥关联设计的功能。

l.2 关联设计标准规范

開展关联设计之初，需要制定关联设计方面的标准规范。接口为下游设计参考上游设计的几何元素;骨架为决定设计对象结构的具有联系的接口的集合。关联设计除了需要CAD和PDM系统支持之外，最主要是要对设计对象进行分析，要总结和梳理出设计对象各部分之间的相互影响关系，确定所有的接口，建立骨架模型。并制定相关的标准规范，对接口和骨架的命名、接口和骨架的引用方式等方面进行规定和说明。

2 关联设计基本要领

2.1 关联设计基本要求

发布几何元素时从结构树上捡取，不要直接捡取图形区域的曲面、平面、曲线和直线等。

发布功能窗口不具有排序功能，因此为了便于设计员对发布元素的查找，骨架模型设计人员在发布这些元素时，尽量按类型和空间站位把相同类型的几何元素按占位的顺序发布。

如果出现骨架模型过大，应该拆分成多个骨架模型。

2.2 零件设计的关联规则

不允许零件间互相参考的关联设计，只允许单向的参照。

VPM环境下的数据（即数据库中的数据）不要与本地的数据关联混用。避免VPM把本地的数据带入数据库并出现错误信息。

3 直升机传动系统关联设计

3.1 定义直升机传动系统与主机的接口

需要与主机所协商，确定直升机传动系统在直升机上的绝对坐标定位和所有的接口信息，并形成顶层文件。在顶层文件中需要对接口命名、引用方式和信息做详细的说明。

3.2 定义骨架模型

3.2.1 骨架模型

骨架模型只用来作为设计员的设计参考或定位参考，而不是产品BOM的内容，这类数模需要有区别于零件的命名规则。

3.2.2 骨架分层

骨架模型按照直升机传动系统接口和专业组相结合的方式进行组织。

3.2.3 骨架元素的发布

为了利于关联设计的管理，约定使用的骨架元素必须是己发布的几何元素。如果其他专业组结构骨架设计人员欲使用该曲面，必须由总体骨架设计员先发布出来。被发布的几何元素可以是点、线、曲线、面、曲面、拓扑顶点、拓扑面、拓扑边界、实体、参数等。

4 结束语

如何提高设计效率和创新是直升机传动系统设计中需要探索的问题，关联设计方法正是提高设计效率和支持创新的良好手段。在研究关联设计过程中，有几点心得：

（1）因直升机传动系统具备贯穿主机、与主机关联密切的特点，传动系统使用关联设计技术，可以使传动系统设计沿一条清晰的路径自顶向下地支持和满足主机分发的设计意图和总体要求。

（2）在修改发生之前，即可获取到“起因和影响”信息，事先评估更改的影响和成本。

（3）骨架模型更新后，相关设计模型会随之更新，减少型号总体研发时间。本文较系统的介绍了关联设计方法，为直升机传动系统采用关联设计技术打下基础。

参考文献

[1]郑国磊，朱心雄，许德，飞机装配型架中骨架的数字化设计原理及实现[J].航空学报，2005 （02）.

[2]王和平，陈慈敏，飞机装配型架微机CAD系统的开发[J].运输机工程，2005 （05）.

[3]刘忠梁.飞机装配型架结构的改进与简化[J].运输机工程，2005 （05）.