沈阳航空航天大学毕业设计（论文）
国内外关于鼓式制动器的专利也有很多，大致可分为摩擦材料、结构形式和制造工艺三类，但均未涉及仿真手段与设计方法。国内外制定的国家及行业标准大致分为名词术语的定义、台架试验方法和制动性能要求三类，亦未涉及仿真手段与设计方法。国内各类汽车设计手册上给出的设计方法也基本处于经验公式加安全系数的状态。以上所述的国内外专家学者对鼓式制动器性能、特别是对接触和热弹耦合的研究，代表了目前国内外对鼓式制动器研究的主要趋势。国内的研究不论是从动力学方面还是从热弹耦合方面来看，多是从单一物理场的角度进行理论分析，尚处于实验室研究阶段。
1.4课题的来源、主要研究内容
1.4.1课题来源
以sangtana2000的鼓式制动器为研究对象。图1.2为该制动器结构示意图。
图1.2 制动器结构示意图
该制动器特点如下：
一个制动泵是用于每个轮子。两个活塞作用在制动泵的两端。当来自主液压泵的压力作用到活塞中时，活塞向两端推动制动蹄,迫使他们压向制动鼓。 当刹车也不被应用时,通过刹车蹄返回弹簧的作用，活塞返回到原位。
1.4.2 主要研究内容
1.调研、搜集和整理资料。
2.利用CATIA三维软件建立鼓式制动器的三维模型。
3.将鼓式制动器的三维模型导入到ANSYS中，进行结构分析。以研究鼓式制动器的应力、应变状态及其危险部位，为鼓式制动器的改进和设计提供可靠的依据。 4.对鼓式制动器进行模态分析，确定其固有频率和固有振型。以检验鼓式制动器 否会发生共振。
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5.撰写毕业设计论文和英文资料翻译。
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2鼓式制动器的三维建模与装配
2.1CATIA软件概述
CATIA 是法国Dassault公司于1975年起发展的一套完整的3D CAD/CAM/CAE一体化软件。CATIA V5R17中文版是目前CATIA软件的最新版本。CATIA建立在广泛公认的性能优势之上，它把创造性的新技术带到了每一位工程师和设计师的手中。这些技术超越了纯粹的参数化系统和那些已经过时的所谓混合建模系统。高性能装配建模的新功能包括符号代表和柔性部件的全局建模等方面的新增功能。新版本在符合审美学观点的曲面产品设计的基础上，进行大量的结构分析和热力学分析，并且具有更容易使用的行为建模技术等，这些都是用户对设计产生了更大的信心，而无须反复地制造产品的原型。更多的改进体现在加工、布线系统、开放性、系统管理等方面。所以这些都使新的解决方案给人留下了深刻的印象。 CATIA系统的主要特点如下：
1. 真正的全相关性，任何地方的修改都会自动反映到所有相关的地方。 2. 具有真正管理并发进程、实现并行工程的能力。
3. 具有强大的装配功能，能够始终保持设计者的设计意图。 4. 容易使用，可以极大地提高设计效率
CATIA拥有一个全新的用户界面，可以使用户快速入门。对人体工程学的强烈关注体现在为建模提供更大的绘图区域、更简单的视图控制，减少鼠标移动，增强色彩配置方案等，增加用户使用的舒适度：几何模型的建立更加简单，通过使用广泛的图形预览，以及对特征的关键要素进行直接控制的方法，即使是复杂的模型也能轻松对付。
所谓全相关性，是指CATIA的所有模块之间都是全相关的。这就意味着在产品开发过程中对某一处进行的修改，能够扩展到整个设计中，同时自动更新所有的工程文档，包括装配体、设计图纸，以及制造数据。全相关性鼓励在开发周期的任一点进行修改，不会有任何损失，使并行工程成为可能，所以能够开发后期的一些功能提前发挥作用。
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CATIA系统基于特征的多数化造型是指以CATIA用户熟悉的特征作为产品几何模型的构造要素。这些特征是一些普通的机械对象，并且可以按预先设置很容易地进行修改。例如：设计特征有弧、圆角、倒角，等等，它们对工程人员来说是熟悉的，因而易于使用。
装配、加工、制造以及其他学科都是使用这些领域独特的特征。通过给这些特征设置参数（不但包括几何尺寸，还包括非几何属性）、修改参数，很容易进行多次设计迭代，实现产品开发。在数据管理方面，为了加速产品投放市场的速度，需要在较短的时间内开发更多的产品。为了实现这种高效率，必须允许多个学科的工程师同时对同一产品进行开发。数据管理模块的开发研制，正是专门用于管理并行工程中同时进行的各项工作，由于使用了CATIA独特的全相关性功能，因而使之成为可能。
在进行组件的装配管理时，CATIA的基本结构能够使用户利用一些直观的命令，例如[相合]、[联系]、[偏移]、[角度]等很容易地把零件装配起来，同时保持设计意图。高级的功能支持大型复杂装配体的构造和管理，这些装配体中零件的数量不受限制。
所谓不违反几何顺序地调整，是因为在CATIA中进行调整操作时，必须注意特征之间的上下级关系，即父子关系。通常在创建一个新特征时，不可避免地要参照已有的特征，如选择已有的特征曲面作为绘图曲面和参照曲面，选择已有的特征边线作为标注尺寸参照等，此时使形成了特征之间的父子关系，新生成的特征称为子特征，被参照的已有特征称为父特征。
对于有父子关系的特征，在进行特征时应倍加小心。通常，可单独地删除子特征，而父特征不会受到影响，但是删除父特征时，其所有的子特征也会一起被删除。对特征进行隐藏操作时，也有同样的效果：如果隐藏父特征，其所有的子特征一起被隐藏，而隐藏子特征时，父特征不会受到影响。所以，确保父特征在整个造型过程中都是非常重要的。
在使用CATIA进行设计时，使用的是单一数据库。所谓单一数据库，就是工程中的资料全部来自同一库，这样就可以便于每一个独立用户，不管他是哪一个部门的，可以为同一件产品的设计而工作。换言之，在整个设计过程中，任何一处发生改变，都可以前后反映在整个设计制造过程的相关环节上，即全相关。
设计者可以创建一个草图，用这个草图来给零件造型，也可以创建该零件的二维
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工程图，还可以在装配中使用这个零件。设计者可以在其中任何一个模式中修改零件的尺寸。以CATIA能很好地处理这种情况，因为CATIA中所有模式都是相关的。换言之，在一个模式中所作的修改将自动反映到其他各模式中去。这样，就保证了设计模型的一致性。又如：一旦工程图有改变，数据刀具路径也会自动更新；装配工程图如有任何变动，也完全同样地反映在整个三维模型上。这样可保证数据的正确性，并避免反复修改的耗时性。这种独特的数据结构与工程设计制造的完整结合，使得产品的所有设计过程完美结合起来。这一优点，使产品设计更优化，成品质量更高，产品能更好地推向市场，价格也更便宜。由于采用单一数据库，提供了所谓双向关联性的功能，这种功能也正符合了现代产业中所谓并行工程的思想。
2.2CATIA的主要功能模块简介
CATIA的主要功能模块包括：创成式工程绘图GDR模块、交互式工程绘图ID1模块、线框、和曲面造型WSF模块、创成式外形设计GSD模块、创成式零件结构分析GPS模块、运动机构模拟KIN模块等。以下是对一些模块的具体介绍。 (1) 创成式工程绘图GDR模块
利用3D模型生成相关联的工程图。图纸生成辅助器可大大简化绘制多视图的工作，并且可以自动生成尺寸标注。可以建立与零件材料规格说明相关联的剖面线，可以进行基于标准的附加信息和标注等后处理。图纸与3D主模型的几何关联性可使用户并行地进行设计和工程绘图工作。同时还可输出DXF格式的数据文件。 (2) 交互式工程绘图ID1模块
高效，直观的交互式绘图，进行产品的2D设计。可以在一个以CATIA为主干系统的扩展型企业中，供所有2D CAD用户使用。ID1产品集成化的2D 交互功能和高效的辅助作图和注释从两方面进一步丰富了CATIA创成式工程绘图功能，它为用户提供可更加容易和流畅的从2D设计过度到3D设计方式的转变过程。 (3) 线框和曲面造型WSF模块
在零件设计的初始阶段，生成线框类结构元素，作为CATIA零件设计产品的补充。线框特征元素和基本的曲面特征元素的使用，大大丰富了现有的3D机构零件设计方法。它的基于特征的方法提供了高效、直观的设计环境，可用于捕捉和重复使用设计的方法和规则。
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