基于VPM-CATIA平臺的直升機傳動系統關聯設計應用

付俊均 陳海鵬 王金華

摘要 關聯設計是一種先進的設計方法學。本文以直升機傳動系統為例介紹了基于VPM-CATIA的關聯設計基礎、基本要領等，為該方法在直升機傳動系統中的應用提供參考。

【關鍵詞】關聯設計 直升機傳動系統 CATIAVPM

直升機傳動系統是高速運轉的機械系統，其設計過程是一個自上而下、不斷更改和迭代的過程，上游設計的變更往往會引起下游設計的變更，特別是在概念和初步設計階段，修改的頻率較大。傳統設計過程中，這種上下游設計的影響關系往往通過間接的方式進行傳遞，如通過協調單告知，通過共享數據模型，或者用電話進行溝通和協調;在修改的過程中，通過元素的替換等方法實現。這種工作方式的缺陷是明顯的，主要表現為：

（1）設計變更不能及時傳遞;

（2）人工控制變更操作麻煩，且容易發生數據版本的不一致性;

（3）沒有充分發揮三維設計軟件和產品數據管理（ Production Data Management，PDM）系統的作用。

為了提高設計效率、改善對設計過程的控制，直升機傳動系統可以利用數字化設計技術和產品數據管理技術，建立上下游設計之間的約束和控制關系，實施關聯設計。

1 關聯設計基礎條件

1.1 關聯設計平臺

CATIA V5軟件和VPM支持關聯設計。單獨使用CATIA進行關聯設計是基于文件系統實現，無法考慮產品結構、人員組織、權限、配置等方面的信息，只適合于設計員個人設計零部件間的關聯，無法進行協同設計，不方便推廣應用。VPM可以彌補CATIA管理上的不足，VPM系統以電子樣機為核心的特點及上下文設計、關聯設計等功能可以幫助CATIA充分發揮關聯設計的功能。

l.2 關聯設計標準規范

開展關聯設計之初，需要制定關聯設計方面的標準規范。接口為下游設計參考上游設計的幾何元素;骨架為決定設計對象結構的具有聯系的接口的集合。關聯設計除了需要CAD和PDM系統支持之外，最主要是要對設計對象進行分析，要總結和梳理出設計對象各部分之間的相互影響關系，確定所有的接口，建立骨架模型。并制定相關的標準規范，對接口和骨架的命名、接口和骨架的引用方式等方面進行規定和說明。

2 關聯設計基本要領

2.1 關聯設計基本要求

發布幾何元素時從結構樹上撿取，不要直接撿取圖形區域的曲面、平面、曲線和直線等。

發布功能窗口不具有排序功能，因此為了便于設計員對發布元素的查找，骨架模型設計人員在發布這些元素時，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布。

如果出現骨架模型過大，應該拆分成多個骨架模型。

2.2 零件設計的關聯規則

不允許零件間互相參考的關聯設計，只允許單向的參照。

VPM環境下的數據（即數據庫中的數據）不要與本地的數據關聯混用。避免VPM把本地的數據帶入數據庫并出現錯誤信息。

3 直升機傳動系統關聯設計

3.1 定義直升機傳動系統與主機的接口

需要與主機所協商，確定直升機傳動系統在直升機上的絕對坐標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接口命名、引用方式和信息做詳細的說明。

3.2 定義骨架模型

3.2.1 骨架模型

骨架模型只用來作為設計員的設計參考或定位參考，而不是產品BOM的內容，這類數模需要有區別于零件的命名規則。

3.2.2 骨架分層

骨架模型按照直升機傳動系統接口和專業組相結合的方式進行組織。

3.2.3 骨架元素的發布

為了利于關聯設計的管理，約定使用的骨架元素必須是己發布的幾何元素。如果其他專業組結構骨架設計人員欲使用該曲面，必須由總體骨架設計員先發布出來。被發布的幾何元素可以是點、線、曲線、面、曲面、拓撲頂點、拓撲面、拓撲邊界、實體、參數等。

4 結束語

如何提高設計效率和創新是直升機傳動系統設計中需要探索的問題，關聯設計方法正是提高設計效率和支持創新的良好手段。在研究關聯設計過程中，有幾點心得：

（1）因直升機傳動系統具備貫穿主機、與主機關聯密切的特點，傳動系統使用關聯設計技術，可以使傳動系統設計沿一條清晰的路徑自頂向下地支持和滿足主機分發的設計意圖和總體要求。

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

（3）骨架模型更新后，相關設計模型會隨之更新，減少型號總體研發時間。本文較系統的介紹了關聯設計方法，為直升機傳動系統采用關聯設計技術打下基礎。

參考文獻

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