基于CATIA二次开发的驱动轴运动分析方法

段 维

（威马汽车技术有限公司成都研究院，四川 成都 610100）

引言

在驱动轴的滑移率校核时，主要关注驱动轴内、外球笼在随悬架运动过程中的最大摆动角度，以及内球笼铰接点的滑移量。在悬架的DMU运动模型当中，首先测量外球笼的摆动角度、内球笼的摆动角度以及内球笼铰接点与参考点的距离，再在命令驱动窗口当中激活上述外球笼角度、内球笼角度、内球笼滑移点距离共三个测量的传感器。然后，在我们按需将驱动命令拖动到各个极限位置时，上述角度与距离会按步变化，同时，每一步的具体值将被记录，最终可通过Excel表格进行输出，再进行后续的处理与分析。在获取数据表格的过程中，上述方式需要进行多步的操作，十分繁琐。若考虑左、右驱动轴，动力总成的28工况，工作量将成倍增加。

本文以VB为开发工具，基于CATIA的自动化接口，对CATIA进行二次开发，将上述驱动轴的滑移率校核的操作以程序进行打包，用户仅需要选择并输入简单的参数，即可得到内、外球笼夹角及滑移随悬架运动的变化的Excel表格。同时，可以快速获得最大夹角与最大滑移量。

1 CATIA二次开发方法

CATIA是法国达索公司开发的CAD/CAE/CAM一体化软件，它不仅仅是一款优秀的计算机辅助设计软件，用户可以直接使用它内部的丰富的命令，同时，它还为用户提供了多种二次开发的接口，如自动化对象编程（V5 Automation）和开放的基于组件的应用程序编程（CAA），使得用户可以自定义更符合自己习惯与专业的工具。

本文主要是用VB进行自动化对象编程。在CATIA的安装目录下可以很轻松找到 V5Automation.chm文件。在该文件中，我们可查询到CATIA各个自动化对象的名称以及其对应的属性及方法。本文涉及到的自动化对象主要有：ProductDocument对象，Selection 对象（图 1）， SPAWorkbench（图2）对象以及AnyObject对象中的Mechanism（图3）对象。

图1 CATIA自动化对象树结构

图2 CATIA自动化对象SPAWorkbench对象树结构

用Item的方法遍历集合下的所有子元素；使用Selection对象中的 SelectElement3方法进行人机的交互选择；使用SPAWorkbench工作台中的GetMeasurable方法获取点坐标、直线间的角度等；在 Mechanism对象中使用 PutCommand Values方法给悬架DMU运动模型的驱动命令赋值。具体的自动化对象结构树见图。

2 悬架DMU运动模型的预处理

在运行程序之前，需要对悬架DMU运动模型进行预处理。以前驱车，前转向为例：

（1）DMU运动模型中驱动命令须有且仅有3个，即：转向驱动，左侧跳动驱动，右侧跳动驱动，且三个驱动命令的顺序依次为转向驱动、左侧驱动、右侧驱动；

（2）驱动轴内球笼中心线应为左、右球笼铰接点的连线的延长线，延长的距离为定长即可，这将作为程序的输入。

以上预处理为二次开发的程序结构所要求，并不是在每次运行程序时都需要进行处理。而是在每一个项目的 DMU运动模型的搭建时形成以上的规范，这在公司的规范化建设上是非常容易实现的。

3 驱动轴运动分析的软件实现过程

驱动轴运动分析主要需要获取驱动轴在各个极限状态下的内、外球笼夹角以及内球笼的滑移量。通过依次做出悬架运动的极限状态：内转极限、下极限→外转极限、下极限→外转极限、上极限→内转极限、上极限→内转极限、下极限，达到一个循环，再在其中选取若干个分步点，具体点的数量视分析的精度而定，进而得到各个分步点下对应的外球笼夹角、内球笼夹角以及内球笼的滑移量。

首先，在程序的输入 UI界面中，我们需要用户判断进行分析的是左侧驱动轴还是右侧驱动轴，另外，需要用户输入如2中（2）所述的延长线的距离。如图4所示。

图4 程序输入界面

程序运行后，进入设计模式，程序将提示用户依次选择悬架DMU运动模型中的外球笼中心线、驱动轴轴杆中心线、内球笼中心线。程序会按设定的分步依次对悬架DMU施加驱动命令，并分别测量当前驱动命令下的外球笼中心线与轴杆中心线的夹角（即外球笼夹角），轴杆中心线与内球笼中心线夹角（即内球笼夹角），以及轴杆中心线内侧端点坐标和内球笼中心线端点的坐标。内球笼中心线端点与轴杆内侧端点的距离即为当前状态下的滑移状态，再用上文所述延长线的距离减去此距离，即为当前状态下的内球笼滑移量，其中滑出为正值，滑入为负值。再将各个结果与对应的最大值进行比较，若最大值比该结果小，则将该结果重新赋值给最大值。同时，将各个分步的各个结果存放于Excel中。程序输出的界面如图5。

图5 程序输出界面

程序的主流程图如图6。

图6 主程序流程图

4 程序的关键内容

将程序参数关联用户输入参数：

获取当前的product文件对象：

获取机械装置对象并获取转向齿条行程及轮跳上、下极限行程：

进行人机交互选择并赋值：

创建所选择轴线的参考，由于在 product文件对象中，需要区别于part文件对象中的参考的创建：

给悬架DMU运动模型进行赋值：

获取文件对象下的测量工具，测量角度与点的坐标：

将坐标点转换为滑移量：

最大值的判断并输出到用户UI输出界面：

表1 输出Excel部分结果

5 结论

在利用VB进行CATIA的二次开发后，利用程序对驱动轴的运动分析便变得异常简单。设计人员仅需向程序输入两个值：驱动轴位置及驱动轴内球笼中心线延长线的延长量；并在程序开始后选择外球笼中心线、驱动轴轴杆中心线以及内球笼中心线，其余的分析过程均由程序来完成。校核过程简单，工作效率显著提高。设计人员可以将更多的精力专注于驱动轴运动的结果分析上，在现实工作中有较大的应用价值。

此外，将原来复杂的分析校核过程用程序进行固化，不仅使得整个过程更加规范，也使得人为犯错率大大的下降。即使是对CATIA数字样机不熟悉的设计人员，也可以通过此程序顺利地完成驱动轴的运动分析，具有较大的实际价值。