付俊均 陳海鵬 王金華

摘要 關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)是一種先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法學(xué)。本文以直升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)為例介紹了基于VPM-CATIA的關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、基本要領(lǐng)等，為該方法在直升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用提供參考。

【關(guān)鍵詞】關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì) 直升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng) CATIAVPM

直升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)是高速運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)械系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)過(guò)程是一個(gè)自上而下、不斷更改和迭代的過(guò)程，上游設(shè)計(jì)的變更往往會(huì)引起下游設(shè)計(jì)的變更，特別是在概念和初步設(shè)計(jì)階段，修改的頻率較大。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，這種上下游設(shè)計(jì)的影響關(guān)系往往通過(guò)間接的方式進(jìn)行傳遞，如通過(guò)協(xié)調(diào)單告知，通過(guò)共享數(shù)據(jù)模型，或者用電話進(jìn)行溝通和協(xié)調(diào);在修改的過(guò)程中，通過(guò)元素的替換等方法實(shí)現(xiàn)。這種工作方式的缺陷是明顯的，主要表現(xiàn)為：

（1）設(shè)計(jì)變更不能及時(shí)傳遞;

（2）人工控制變更操作麻煩，且容易發(fā)生數(shù)據(jù)版本的不一致性;

（3）沒(méi)有充分發(fā)揮三維設(shè)計(jì)軟件和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（ Production Data Management，PDM）系統(tǒng)的作用。

為了提高設(shè)計(jì)效率、改善對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程的控制，直升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)可以利用數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù)，建立上下游設(shè)計(jì)之間的約束和控制關(guān)系，實(shí)施關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)。

1 關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)條件

1.1 關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)平臺(tái)

CATIA V5軟件和VPM支持關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)。單獨(dú)使用CATIA進(jìn)行關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)是基于文件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，無(wú)法考慮產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、人員組織、權(quán)限、配置等方面的信息，只適合于設(shè)計(jì)員個(gè)人設(shè)計(jì)零部件間的關(guān)聯(lián)，無(wú)法進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)，不方便推廣應(yīng)用。VPM可以彌補(bǔ)CATIA管理上的不足，VPM系統(tǒng)以電子樣機(jī)為核心的特點(diǎn)及上下文設(shè)計(jì)、關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)等功能可以幫助CATIA充分發(fā)揮關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)的功能。

l.2 關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

開展關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)之初，需要制定關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)方面的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。接口為下游設(shè)計(jì)參考上游設(shè)計(jì)的幾何元素;骨架為決定設(shè)計(jì)對(duì)象結(jié)構(gòu)的具有聯(lián)系的接口的集合。關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)除了需要CAD和PDM系統(tǒng)支持之外，最主要是要對(duì)設(shè)計(jì)對(duì)象進(jìn)行分析，要總結(jié)和梳理出設(shè)計(jì)對(duì)象各部分之間的相互影響關(guān)系，確定所有的接口，建立骨架模型。并制定相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，對(duì)接口和骨架的命名、接口和骨架的引用方式等方面進(jìn)行規(guī)定和說(shuō)明。

2 關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)基本要領(lǐng)

2.1 關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)基本要求

發(fā)布幾何元素時(shí)從結(jié)構(gòu)樹上撿取，不要直接撿取圖形區(qū)域的曲面、平面、曲線和直線等。

發(fā)布功能窗口不具有排序功能，因此為了便于設(shè)計(jì)員對(duì)發(fā)布元素的查找，骨架模型設(shè)計(jì)人員在發(fā)布這些元素時(shí)，盡量按類型和空間站位把相同類型的幾何元素按占位的順序發(fā)布。

如果出現(xiàn)骨架模型過(guò)大，應(yīng)該拆分成多個(gè)骨架模型。

2.2 零件設(shè)計(jì)的關(guān)聯(lián)規(guī)則

不允許零件間互相參考的關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)，只允許單向的參照。

VPM環(huán)境下的數(shù)據(jù)（即數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)）不要與本地的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)混用。避免VPM把本地的數(shù)據(jù)帶入數(shù)據(jù)庫(kù)并出現(xiàn)錯(cuò)誤信息。

3 直升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)

3.1 定義直升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)與主機(jī)的接口

需要與主機(jī)所協(xié)商，確定直升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)在直升機(jī)上的絕對(duì)坐標(biāo)定位和所有的接口信息，并形成頂層文件。在頂層文件中需要對(duì)接口命名、引用方式和信息做詳細(xì)的說(shuō)明。

3.2 定義骨架模型

3.2.1 骨架模型

骨架模型只用來(lái)作為設(shè)計(jì)員的設(shè)計(jì)參考或定位參考，而不是產(chǎn)品BOM的內(nèi)容，這類數(shù)模需要有區(qū)別于零件的命名規(guī)則。

3.2.2 骨架分層

骨架模型按照直升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)接口和專業(yè)組相結(jié)合的方式進(jìn)行組織。

3.2.3 骨架元素的發(fā)布

為了利于關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)的管理，約定使用的骨架元素必須是己發(fā)布的幾何元素。如果其他專業(yè)組結(jié)構(gòu)骨架設(shè)計(jì)人員欲使用該曲面，必須由總體骨架設(shè)計(jì)員先發(fā)布出來(lái)。被發(fā)布的幾何元素可以是點(diǎn)、線、曲線、面、曲面、拓?fù)漤旤c(diǎn)、拓?fù)涿?、拓?fù)溥吔?、?shí)體、參數(shù)等。

4 結(jié)束語(yǔ)

如何提高設(shè)計(jì)效率和創(chuàng)新是直升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要探索的問(wèn)題，關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)方法正是提高設(shè)計(jì)效率和支持創(chuàng)新的良好手段。在研究關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)過(guò)程中，有幾點(diǎn)心得：

（1）因直升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)具備貫穿主機(jī)、與主機(jī)關(guān)聯(lián)密切的特點(diǎn)，傳動(dòng)系統(tǒng)使用關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)技術(shù)，可以使傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)沿一條清晰的路徑自頂向下地支持和滿足主機(jī)分發(fā)的設(shè)計(jì)意圖和總體要求。

（2）在修改發(fā)生之前，即可獲取到“起因和影響”信息，事先評(píng)估更改的影響和成本。

（3）骨架模型更新后，相關(guān)設(shè)計(jì)模型會(huì)隨之更新，減少型號(hào)總體研發(fā)時(shí)間。本文較系統(tǒng)的介紹了關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)方法，為直升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)采用關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)技術(shù)打下基礎(chǔ)。

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