摘 要

为设计混合动力轻型客车后轮制动器，我决定采用逆向工程的方法。本文主要说明基于CATIA设计环境下的鼓式制动器的逆向工程设计。首要步骤，利用激光三维扫描仪来对实体模型作出实体扫描，从而获得扫描数据。通过对数据模型使用封闭组合面拟合，我制作出三维数字模型。然后我在CATIA环境下对零件进行装配，并修整零件错误。最后，利用输出数据，在ANSYS中检查各重要零件的强度，在CAD中优化尺寸并设计公差。经过操作后，我可获得大量有用的资料，如三维数字模型、零件尺寸、强度校核以及零件的结构示意图。利用数控技术，我可以制作出实体。如果用于工业生产上，此方法能够节省大量资源。

关键词：逆向工程；CATIA；鼓式制动器；三维扫描；三维建模

Hybrid Light Bus Rear Brake 3D Modeling

Abstract

In order to design the rear wheel brakes of hybrid electric light bus, reverse engineering will be adopted in the study. This paper mainly introduces the reverse engineering of drum brake based on CATIA. Firstly, cloud data will be collected by scanning a solid model with a 3D laser scanner. According to the data, a 3D digital model can be made by using closed combined surface. Secondly, parts are used to assemble the whole model of drum brake in CATIA. Also, part error will be checked and corrected. Finally, with the output dates in ANSYS, checking the strength of each important part and optimizing the size and designing tolerance in CAD are required. After operation, useful dates such as 3D digital model, size of parts, calculation of strength check and structure diagram of parts will be obtained. The use of Numerical Control can form the solid. This method will save a large number of resources if used in industrial production.

Keywords：Reverse Engineering；CATIA；Drum brake；3D scan ；3D modeling

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 研究意义 1

1.2 鼓式制动器的分类、结构及原理 2

1.3 国内外的研究现状 3

第二章 基于CATIA的鼓式制动器三维建模 5

2.1 CATIA逆向工程 5

2.2 三维建模原理 5

2.2.1 三维扫描原理 5

2.2.2扫描对象形态数据的获取与处理 5

2.2.3 点云数据处理 7

2.3 鼓式制动器实体模型建立 8

2.3.1 制动鼓 9

2.3.2 制动底盘 11

2.3.3 制动蹄 12

2.3.4 零件 12

第三章 装配 15

第四章 三维模型转化二维视图 22

4.1 基于CATIA的三维模型转化二维视图 22

4.2 基于CAD的二维视图修整 25

第五章 总结与展望 30

5.1 总结 30

5.2 展望 30

致 谢 32

参考文献 33

2. 绪论
   1. 研究意义

自从上世纪70年代全球石油危机爆发，为保护石油资源，世界各国积极探寻新的替代动力，开发节能科技 ^[1]；随着汽车产品适用度的提高，汽车的使用量呈指数上升，石油资源消耗日益俱增；车辆尾气是全球暖化、空气污染的重要原因之一，为达到保护环境、节能减排目的，全球列国兴起了研究和开发电动汽车，开拓了电能驱动的新时代。为了弥补电动汽车单次行驶里程短、成本高、充电时间长的缺点，又开发研究混合动力汽车^[2]。

机械的运行分为启动阶段、稳定运转阶段、停车阶段。其中制动系统是停车阶段中的重要执行系统，而制动器是执行系统中的执行机构，合理设计的制动器能够有效的增加制动效果，利用更少的资源，达到更高制动要求。制动器是是行驶中的汽车减速甚至停车，下坡行驶时保持速度稳定，以及使停驶的汽车保持不动的机构^[3]。

应用于汽车上的制动装置一般有各种不同的工作方式，其工作原理大致方向上都是相同的，通过机械摩擦，使得机械能转化成热能，最终散发在空气当中，以达到使汽车制动停车或减速的目的^[4]。

在汽车中，有前、后制动器之分。以客车为例：

1. 前制动器

多采用钳体式制动器，其优点有：

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