基于CATIA的联轴器标准件库设计开发

邵文庆

（永城职业学院机电工程系，河南 永城476600）

0 前言

在机械产品设计时，往往用到大量的标准件，在标准件的建模过程中需要查询国家标准查询。根据国家标准确定的数据来确定零件的外形、尺寸耗费时间和精力，效率低并且容易出错。随着科学技术的发展，对零部件设计的要求越来越高，设计周期也越来越短，如何能够高效的设计产品对快速占领市场非常重要。因而，建立标准件库以及产品零件库显得非常重要。目前，CAD软件发展迅速，各个软件厂商分别以自己软件平台建立起标准件库，如Solidworks、Pro/E和UG等。但国内以CATIA建立的标准零件库还比较少，而以CATIA软件为基础建立的联轴器标准件库就根本没有。为此提出利用CATIA软件来建立联轴器标准件库。

CATIA软件是由法国达索公司开发的一款高端的三维CAD/CAM/CAE软件，从1982年面世以来，其界面友好、易于操作、功能强大获得了用户的好评，成为高端CAD/CAM/CAE软件领导者。CATIA软件本身带有零件库，其零件库主要为螺栓类标准件库，其标准件库在设计时主要以欧洲、美国和日本等标准为主，缺少以国内的国家标准为依据的零件库。因此，开发出适合国内机械产品设计人员需求的标准零件库显得非常重要。在CATIA V5R20软件中实现标准零件库的开发可以通过以下三种方法实现：

（1）利用CATIA软件的知识工程与专家系统的开发

在CATIA软件的知识工程与专家系统中，提供了公式、设计表和目录功能，利用这些功能可以实现三维标准零件库的开发。

（2）基于CATIA V5 Automation的开发

基于CATIA V5 Automation的开发既以Visual Basic6.0（简写为VB）为工具，通过访问CATIA软件Automation中的对象，完成对标准件库的开发。VB是一种可视化语言，简单、易用，利用VB可以访问CATIA软件的类、函数和库，可以完成联轴器标准零件库的开发。

（3）基于构件的应用编程接口开发（CAA）

CAA是利用C++语言对CATIA软件提供的组件的定制开发，对其组件进行组合和扩展。

本文通过利用CATIA软件的知识工程与专家系统建立参数化模型，通过VB程序访问ACCESS数据库，根据设计人员在VB界面的选择，查询联轴器的数据并显示出来，由设计人员通过VB界面选择输入联轴器参数，最后由VB界面通过CATIA V5 Automation功能修改联轴器零件模型参数，达到生成所需联轴器的目的。本文以LX型弹性柱销联轴器为例展示实现的方法。

1 联轴器三维模型的建立

在国家标准《GB/T12458-2017联轴器分类》中，联轴器分为：刚性联轴器、挠性联轴器和安全联轴器三大类，每一类又根据其结构和用途不同，分为多个子类别[1]。性联轴器中的《弹性柱销联轴器GB/T5014-2017》LX型为例，建立联轴器三维实体模型。

联轴器三维模型的建立可以通过两种方法实现。一是利用VB调用CATIA V5 Automation来建立；二是使用CATIA软件建立联轴器模型，再设置相关尺寸为变量，通过修改变量来实现三维模型尺寸数据的修改。第二种方法简单、方便，本文采用第二种方法来建立联轴器三维模型。

参数和关系在CATIA软件中，默认没有激活。需要在CATIA软件工具菜单中选择选项，选择基础结构中的产品结构，设置自定义树，激活自定义树中的参数和关系两个选项。以便在CATIA软件中设置的参数和关系能够在树状图中显示出来。

LX型弹性柱销联轴器（轴孔长度Y型）三维模型如图1所示，LX型弹性柱销联轴器参数定义如图2所示。在《弹性柱销联轴器GB/T5014-2017》中已经给定了以下参数：联轴器外圆直径D、凸缘直径D1、轴孔直径d1（d2，dz）、联轴器宽度b、间隙S和轴孔长度L（L1），这些参数可参照国家标准值；联轴器连接孔D3、联轴器连接孔中心距D2，联轴器JZ型凹槽Dj/Dz在国家标准中并没有给定，可根据生产需要指定。在建立联轴器三维模型时，把以上参数定义为用户参数，类型设置为长度变量。LX型弹性柱销联轴器用户参数如图3所示。

图1 LX型弹性柱销联轴器（轴孔长度Y型）三维模型

图2 LX型弹性柱销联轴器参数[2]

图3 LX型弹性柱销联轴器用户参数

2 VB人机交互界面建立

2.1 人机交互界面建立

衡量一个系统的易用性的重要指标是其人机界面和人机交互能力，良好的人机交互界面可以使用户在进行产品设计时轻松自如，也很容易掌握系统的功能。以美观、直观、易于操作为原则，通过VB6.0开发环境设计出了LX型弹性柱销联轴器的人机交互界面。联轴器人机交互界面需要实现以下功能：（1）选择不同的类型、输入不同的参数，在人机交互界面中可把同一类型的共同的参数通过ACCESS查询得到，显示在界面上；（2）把参数分类，如把参数分为主动端参数、从动端参数，以及国标给定的公共参数、国标未给定的参数；（3）联轴器连接时用到的其它国标件选择；（4）在《弹性柱销联轴器GB/T5014-2017》中给定了公称转矩和许用转速，但这两个参数不属于尺寸参数，对于联轴器模型的生成无影响，但其可做为联轴器选择的一种条件，本文中在输入联轴器型号时，在界面中显示公称转矩和许用转速，以此做为联轴器型号选择的参照。LX型弹性柱销联轴器人机交互界面如图4所示。

图4 LX型弹性柱销联轴器人机交互界面

2.2 人机交互界面参数与联轴器三维模型尺寸参数的连接

利用VB编程时，可以用下面的方法来访问CATIA软件。

Dim CATIA As Object /*定义CATIA为

Object对象）；*/

On Error Resume Next /*出现错误执行下一名；*/

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

/*CATIA已经打开，利用GetObject获得Application；*/

If Err.Number<>0 Then

Set CATIA=CreateObject（"CATIA.Application"）

/*CATIA未打开，利用CreateObject获得Application；*/

CATIA.Visible=True /*CATIA对象可见*/

End If

On Error GoTo 0 /*取消错误控制*/；

利用程序判断CATIA软件是否已经运行，如果已经运行，利用GetObject方法访问；如果CATIA未运行，利用CreatObject方法建立。

3 ACCESS建立联轴器参数数据库

3.1 LX型弹性柱销联轴器数据表建立

把LX型弹性柱销联轴器LX1至LX14型共115条记录建立《LX型弹性柱销联轴器》表，字段包括国标给定参数：联轴器外圆直径D、凸缘直径D1、轴孔直径d1（d2，dz）、联轴器宽度b、间隙S和轴孔长度L（L1），未给定参数参考数据：联轴器连接孔D3、联轴器连接孔中心距D2，联轴器JZ型凹槽Dj/Dz.以上参数建立数据表，建立LX1至LX14型共115条记录，以SELECT语句查询数据查询调用。LX型弹性柱销联轴器表如图5所示。

图5 LX型弹性柱销联轴器数据表（部分）

3.2 ACCESS与VB的连接

建立《LX型弹性柱销联轴器》表后，利用VB软件的ADO功能来访问ACCESS，使用SELECT语句查询数据，查询结果赋给人机交互界面的列表框。下面程序查询《LX型弹性柱销联轴器》表中所有s的不重复值，并把结果赋给下拉列表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 '字段变量

Dim arr（）as Single

Dim i as Integer

ZiDuan="s"

StrConnect="D：LX型弹性柱销联轴器.mdb"'连接路径

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

cn.Open StrConnect

strSQL="select distinct"+ZiDuan+"from LX型弹性柱销联轴器"

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的数据赋给数组arr（）

rs.MoveNext

Loop

ListBoxD.List=arr（） '把数组 arr（）赋给下拉列表ListBoxD

rs.Close

cn.Close

Set rs=Nothing

Set cn=Nothing

End Sub

4 应用实例

在完成系统设计后，以主动端、从动端均为Y型轴孔、键槽为A型、d1=38 mm、L=160 mm LX3联轴器为例生成联轴器工程图纸。在VB人机界面中选择主动端、从动端轴孔类型为LX3 1250*4750，VB程序通过select语句查询ACCESS中的数据得到S、挡板外径和挡板内径，并确定d1（d2或dz）的查询范围，在VB界面的combobox中显示d1（d2或dz）备选项。在确定d1（d2或dz）的值后，由VB程序通过select语句查询ACCESS中的数据得到L或L1、D、D1和b.最后选择确定D2，D3，选择螺栓标准件和键槽即完成参数输入。单击参数确认更新，VB与CATIA软件建立连接，传送输入参数到三模型，刷新后生成LX3联轴器38*160 GB/T5014-2017.生成的联轴器三维模型和工程图如图6、图7所示。

图6 LX型弹性柱销联轴器三维模型（YY型轴孔）

图7 LX型弹性柱销联轴器剖视图

5 结束语

本文对基于CATIA的联轴器标准件库设计开发进行了一些研究和探讨，并在LX型弹性柱销联轴器标准件库开发中进行了应用，解决了在机械产品设计时快速使用国家标准中的联轴器尺寸数据、生成联轴器标准件的问题，在某矿用机械厂已经使用，大大提高了产品的设计效率，也为其它标准件库的开发提供了一种思路。