當(dāng)今計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展日新月異，給當(dāng)代的工業(yè)設(shè)計(jì)提供了極大的便利，目前使用三維實(shí)體模型的設(shè)計(jì)軟件已經(jīng)徹底地改變了傳統(tǒng)的工業(yè)設(shè)計(jì)模式，向工業(yè)設(shè)計(jì)提供了一個(gè)嶄新的創(chuàng)作平臺(tái)，通過(guò)正逆向設(shè)計(jì)，使產(chǎn)品造型在研發(fā)設(shè)計(jì)之初就能夠通過(guò)計(jì)算機(jī)三維模擬出來(lái)，然后對(duì)其進(jìn)行虛擬裝配，在產(chǎn)品末生產(chǎn)前就呈現(xiàn)出具體的三維空間立體模型以供設(shè)計(jì)者比較分析，進(jìn)而任意修改以提供多種方案。

    1 CATIA軟件的特點(diǎn)

    CATIA是IBM公司的個(gè)廣泛的CAD(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))/CAM(計(jì)算機(jī)輔助制造)/CAE(計(jì)算機(jī)輔助工程)/PDM應(yīng)用系統(tǒng)，CATTA外形設(shè)計(jì)和風(fēng)格設(shè)計(jì)對(duì)設(shè)計(jì)零件提供了廣泛的集成化工具，該系統(tǒng)具有很強(qiáng)的曲面造型功能，故可以采用該軟件對(duì)拖拉機(jī)車(chē)身曲面進(jìn)行設(shè)計(jì)。CATIA在被研發(fā)之初便是被定義于在汽車(chē)車(chē)身建模的基礎(chǔ)上，但隨著時(shí)代的進(jìn)步，軟件的發(fā)展，它已經(jīng)基本適用于各種設(shè)備三維建模的需要了，比如手機(jī)的模具等。對(duì)于拖拉機(jī)車(chē)身曲面的造型也可以參考CATIA對(duì)汽車(chē)車(chē)身曲面造型的方法，但是造型設(shè)計(jì)時(shí)要適應(yīng)拖拉機(jī)自身造型的特點(diǎn)，比如曲面光順性不高但是結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求比較高等一系列拖拉機(jī)車(chē)身的特點(diǎn)。拖拉機(jī)車(chē)身結(jié)構(gòu)造型工作主要用到了CATIA軟件包的線(xiàn)架構(gòu)與曲面設(shè)計(jì)(Wireframe and Surface Design )、自由造型( Freestyle)和草圖跟蹤( Sketch Tracer)模塊。

    20世紀(jì)50，60年代，拖拉機(jī)車(chē)身造型多采用曲面、曲線(xiàn)、大圓弧過(guò)度的造型方式；70年代，出現(xiàn)直線(xiàn)、平面構(gòu)成的梯形小圓角過(guò)度的造型風(fēng)格；隨著現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展以及審關(guān)觀(guān)的不斷進(jìn)步，當(dāng)今拖拉機(jī)車(chē)身外形逐漸向汽車(chē)車(chē)身造型設(shè)計(jì)方向靠攏，大曲面、小圓弧、楔形漸成為主流采用CATIA軟件可以建立出精確的拖拉機(jī)車(chē)身3D曲面模型，它能夠精確地反映出造型師的意圖，使造型師設(shè)計(jì)的現(xiàn)代復(fù)雜、優(yōu)美、流線(xiàn)型的拖拉機(jī)曲面得以實(shí)現(xiàn)。這也是引入CATIA對(duì)拖拉機(jī)車(chē)身曲而進(jìn)行設(shè)計(jì)的目的。

    2 在拖拉機(jī)車(chē)身造型設(shè)計(jì)建模中的應(yīng)用

    2.1 車(chē)身曲面設(shè)計(jì)流程

    當(dāng)代的拖拉機(jī)車(chē)身一些復(fù)雜的輪廓是由不規(guī)則的三維曲面構(gòu)成，車(chē)身設(shè)計(jì)是拖拉機(jī)車(chē)型開(kāi)發(fā)系統(tǒng)工程中最為基礎(chǔ)的一個(gè)環(huán)節(jié)。拖拉機(jī)設(shè)計(jì)包括車(chē)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和車(chē)身造型設(shè)計(jì)。拖拉機(jī)造型設(shè)計(jì)是車(chē)身設(shè)計(jì)的最初步驟，是機(jī)車(chē)設(shè)計(jì)最初階段的一種綜合構(gòu)思，它是車(chē)身CAD/CAM設(shè)計(jì)方法的一個(gè)主要工作，為以后車(chē)身結(jié)構(gòu)的有限元分析、工藝設(shè)計(jì)及模具制造提供基礎(chǔ)。為了在設(shè)計(jì)和制造兩個(gè)部門(mén)之間更好地進(jìn)行數(shù)字化銜接。便提出基于CATIA的拖拉機(jī)車(chē)身曲面設(shè)計(jì)理論。

    2.2 車(chē)身曲面設(shè)計(jì)及曲面分塊

    拖拉機(jī)車(chē)身是指拖拉機(jī)除發(fā)動(dòng)機(jī)和底盤(pán)外所有零部件的總稱(chēng)。拖拉機(jī)車(chē)身造型設(shè)計(jì)主要是根據(jù)一些美學(xué)、形體組成、色彩和裝飾等方法，使拖拉機(jī)車(chē)身外型輪廓達(dá)到協(xié)調(diào)統(tǒng)一的設(shè)計(jì)方法。隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械的技術(shù)發(fā)展和中國(guó)加人WTO后國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求，農(nóng)民朋友對(duì)拖拉機(jī)外觀(guān)造型的要求也是越來(lái)越高。富有優(yōu)美曲線(xiàn)的造型能賦予產(chǎn)品更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)能力，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是為滿(mǎn)足造型設(shè)計(jì)要求進(jìn)行的工業(yè)設(shè)計(jì)，要根據(jù)造型表面曲面分塊進(jìn)而確定各總成的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。所謂曲面分塊是為了計(jì)算機(jī)繪圖的方便，依據(jù)現(xiàn)有曲面理論和應(yīng)用軟件曲面造型特點(diǎn)，再結(jié)合現(xiàn)有產(chǎn)品的實(shí)際外形情況，把拖拉機(jī)車(chē)身發(fā)動(dòng)機(jī)覆蓋件曲面以及駕駛室曲面劃分為多個(gè)比較簡(jiǎn)單、容易處理的曲面塊，在計(jì)算機(jī)中這些曲面塊根據(jù)實(shí)際的光順性要求再進(jìn)行拼接和縫合，或用過(guò)渡表面與其連結(jié)，最終完成拖拉機(jī)車(chē)身造塑設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)拖拉機(jī)整車(chē)的車(chē)身的整體造型。所謂光順性包括以下幾個(gè)內(nèi)容：曲線(xiàn)、曲面具有二階幾何連續(xù)性，即光滑性；沒(méi)有多余的拐點(diǎn)；曲率變化較均勻；符合設(shè)計(jì)師的主觀(guān)感覺(jué)要求。關(guān)于曲面分塊理論在汽車(chē)車(chē)身曲面設(shè)計(jì)中已經(jīng)比較成熟，在對(duì)拖拉機(jī)車(chē)身進(jìn)行曲面分塊時(shí)可參照汽車(chē)車(chē)身曲而分塊，但是對(duì)待當(dāng)代拖拉機(jī)特有的小圓弧、楔形曲面應(yīng)該區(qū)別對(duì)待加以分塊。

    2.2.1 車(chē)身外形三維圖反求

    利用CATIA軟件的Freestyle和Sketch Trac