系统参数化设计

2024-05-20

系统参数化设计(精选十篇)

系统参数化设计 篇1

近年来, 国内逐渐认识到刀具在加工领域的重要性, 投入了巨大的人力, 物力, 财力进行刀具的设计与加工[1]。随着科技水平的日益提高, 对刀具的制造精细性和精密性要求也随之提高, 往往一个微小角度的改变都会影响刀具的性能。然而对刀具进行角度微调, 需要重新进行设计、计算、绘图, 浪费了大量的时间, 如果出现问题又要重新进行[2]。为了解决这一情况, 本设计将主要的盘铣刀进行参数化建模, 通过UG/Open二次开发模块为UG软件的二次开发工具集, 利用该模块对UG系统进行用户化剪裁和开发, 满足用户的开发需求通过UG/Open UIStyle模块, 创建类似UG的交互界面[3]。

2 盘铣刀参数化设计

为了进行盘铣刀刀具的自动设计, 第一步应该实现的功能是盘铣刀刀具的参数化设计。盘铣刀的参数一共有数十个, 为了更好的进行盘铣刀的参数化设计, 首先应该对盘铣刀的进行建模, 将盘铣刀分为五大部分[4]。

(1) 盘铣刀刀体及固定方式;

(2) 盘铣刀刀槽;

(3) 盘铣刀铣刀刀片;

(4) 盘铣刀铣刀刀片座, 楔块, 盘铣刀盖环及固定螺母, 螺栓;

(5) 盘铣刀的倒角, 材料等。

盘铣刀除了直径很小时采用带柄的结构外, 其他均要采用套式结构。盘铣刀与铣床主轴的装夹固定方式按照标准分为A、B、C三类[5]。A类———用一个内三角螺钉将铣刀固定在带端键的传动刀杆上 (用于D0=50~100mm) 。B类——用一个槽型螺钉将铣刀固定在带端键的传动刀柄上 (用于D0=80~160mm) 。C类——铣刀安装在7:24锥度传动刀柄上, 再用内六角螺钉将铣刀固定在铣床主轴上 (用于D0=160~500mm) 。盘铣刀采用的装夹固定方式应根据直径D0确定, 通过对盘铣刀的三种固定方式及主刀体进行建模。盘铣刀的刀槽参数主要是根据选定的盘铣刀的前角、刃倾角、主偏角、铣刀刀片等计算得出, 由于盘铣刀的刀片本身γnb=0, λsb=0, 所以刀体在刀片刀槽中一旦安装固定, 盘铣刀的几何角度就自动形成了。在实际设计刀体刀槽时候, 刀槽的侧壁要与刀片前刀面相贴合, 刀槽底面与前刀片相互垂直, 空间位置通过铣刀要求的几何角度、前角、刃倾角、主偏角计算确定[6]。盘铣刀的铣刀刀片都是标准化零件, 盘铣刀刀片的选择主要包括刀片的硬质合金牌号和刀片形状尺寸规格的选择。硬质合金牌号的选择可查阅相关材料结合具体铣削条件选用。刀片形状, 规格尺寸需要查阅国标GB2081-80“铣削刀具用硬质合金可转位刀片标准”, 由于刀片的基本尺寸基本一致, 所以在盘铣刀参数化设计的时候这一步省略[7]。盘铣刀铣刀刀片座, 楔块, 铣刀盘及固定螺母, 螺栓。盘铣刀的铣刀刀片座和楔块根据铣刀刀片进行计算选择, 盘铣刀盖环根据铣刀直径自动选择。固定螺栓主要有铣刀刀片固定, 楔块固定以及盘铣刀盖环的固定。这些都根据前边已知的数据进行推倒计算。盘铣刀的倒角和材料参数化, 一般情况下倒角的位置基本相同, 基本基于方便装配和剔除锐角毛刺。材料的选择在盘铣刀参数化设计的时候根据用户自己选择, 在盘铣刀优化自动设计时候根据后台计算选择。

3. 程序的编制

通过对UG参数化设计和UG二次开发工具的学习和研究, 制定了硬质合金盘铣刀CAD系统的实施方案 (如图1) [8]。按照相应的流程编制程序后, 生成相应的*.dll文件, 然后按照规定放入相应的文件夹后, 就可以启动UG, 调用相应的对话框, 通过调用数据库, 用户输入数据, 生成相应参数的盘铣刀刀体了。硬质合金盘铣刀CAD系统在Windows XP系统, UG软件平台在, 通过VS平台应用C#等.net语言, 采用ACCESS 2003数据库二次开发编制的, 系统的总体结构如图2所示。通过前文对硬质合金盘铣刀结构和设计的分析, 用户在设计时就对所有的参数及参数间的具体关系进行总结, 将本系统程序完成, 放入相应的工程目录并注册环境变量后, 就可以进入UG使用该系统了。

结束语

(1) 利用UG二次开发, 进行了刀具的参数化设计通过修改相应的刀具参数, 生成相应角度的刀具, 从而节省大量的人力, 以及重复劳动时间。 (2) 利用C#的强大计算功能在服务器后台通过对用户的需求进行参数的自动分析, 逻辑计算, 验算, 得到最优的刀具角度参数。 (3) 利用UG的二次开发, 实现了从工件到盘铣刀刀具自动优化选择并生成相应的三维模型的功能, 这无疑会更大程度的地提高产品设计质量和设计效率。有利于产品设计的后续修改和产品的系列化。

摘要:针对数控盘铣刀刀具开发的技术特点, 采用UG二次开发工具, 在VS环境下, 通过C#语言开发了数控高速盘铣刀自动CAD/CAM系统, 根据用户给出的工件数据和加工要求, 自动生成最优参数的盘铣刀三维模型.该系统人机交互过程友好, 可方便快捷地完成盘铣刀的设计, 缩短刀具开发周期, 为UG的二次开发工作提供了有价值的参考。

关键词:盘铣刀,UG,二次开发,自动优化设计

参考文献

[1]P N Rao.ManufacturingTechnology metal cutting[M].Machinery Indus-try, 2003:22-56.

[2]倪为国, 潘延华.铣削刀具技术及应用实例[M].北京:化学工业出版社, 2007:86-108.

[3]田美丽, 贺琼义.机械CAD/CAM[M].北京:中国电力出版社, 2005:8-10.

[4]陈为国, 姚坤弟.金属切削过程的有限元仿真初探[M].北京:航空制造技术, 2010:5-38.

[5]Irene Leech.Cutting Costs[J].Effectively.Healthcare Exeeutive.2010, 25 (l) :75-77.

[6]张文曙, 黎信怡.刀具角度对切削过程的影响[M].北京:清华大学出版社, 2001:23-37.

[7]K.N.Kolesov.Model of hard-alloy end mills[J].Russian engineeringreseareh.2010, 30 (3) :285-286.

基于CATIA齿轮参数化设计 篇2

序号参数类型或单位公式描述 1a角度(deg)标准值:20deg压力角:(10deg≤a≤20deg) 2m长度(mm)——模数 3z整数——齿数(5≤z≤200) 4p长度(mm)m * π齿距 5ha长度(mm)m齿顶高=齿顶到分度圆的高度 6hf长度(mm)if m >1.25,hf = m * 1.25;else hf = m * 1.4齿根高=齿根到分度圆的深度 7rp长度(mm)m * z / 2分度圆半径 8ra长度(mm)rp + ha齿顶圆半径 9rf长度(mm)rp - hf齿根圆半径 10rb长度(mm)rp * cos( a )基圆半径 11rr长度(mm)m * 0.38齿根圆角半径 12t实数0≤t≤1渐开线变量 13xd长度(mm)rb * ( cos(t * π) +sin(t * π) * t * π )基于变量t的齿廓渐开线X坐标 14yd长度(mm)rb * ( sin(t * π) -cos(t * π) * t *π )基于变量t的齿廓渐开线X坐标 15b角度(deg)——斜齿轮的分度圆螺旋角 16L长度(mm)——齿轮的厚度

(在定义计算参数中舔加公式时,可以直接复制公式:注意单位一致)二.参数与公式的设置三.新建零件依次点击————————点击按钮现在零件树看起来应该如下:四.定义原始参数点击按钮,如图下所示:这样就可以创建齿轮参数:1.选择参数单位(实数,整数,长度,角度…)2.点击按钮3.输入参数名称4.设置初始值(只有这个参数为固定值时才用)现在零件树看起来应该如下:(直齿轮)(斜齿轮)多了个参数:b分度圆螺旋角一.齿轮参数与公式表格

序号参数类型或单位公式描述 1a角度(deg)标准值:20deg压力角:(10deg≤a≤20deg) 2m长度(mm)——模数 3z整数——齿数(5≤z≤200) 4p长度(mm)m * π齿距 5ha长度(mm)m齿顶高=齿顶到分度圆的高度 6hf长度(mm)if m >1.25,hf = m * 1.25;else hf = m * 1.4齿根高=齿根到分度圆的深度 7rp长度(mm)m * z / 2分度圆半径 8ra长度(mm)rp + ha齿顶圆半径 9rf长度(mm)rp - hf齿根圆半径 10rb长度(mm)rp * cos( a )基圆半径 11rr长度(mm)m * 0.38齿根圆角半径 12t实数0≤t≤1渐开线变量 13xd长度(mm)rb * ( cos(t * π) +sin(t * π) * t * π )基于变量t的齿廓渐开线X坐标 14yd长度(mm)rb * ( sin(t * π) -cos(t * π) * t *π )基于变量t的齿廓渐开线X坐标 15b角度(deg)——斜齿轮的分度圆螺旋角 16L长度(mm)——齿轮的厚度

(在定义计算参数中舔加公式时,可以直接复制公式:注意单位一致)二.参数与公式的设置三.新建零件依次点击————————点击按钮现在零件树看起来应该如下:四.定义原始参数点击按钮,如图下所示:这样就可以创建齿轮参数:1.选择参数单位(实数,整数,长度,角度…)2.点击按钮3.输入参数名称4.设置初始值(只有这个参数为固定值时才用)现在零件树看起来应该如下:(直齿轮)(斜齿轮)多了个参数:b分度圆螺旋角五.定义计算参数大部分的几何参数都由z,m,a三个参数来决定的,而不需要给他们设置值,因为CATIA能计算出他们的值来,

基于CATIA齿轮参数化设计

系统参数化设计 篇3

关键词:参数化;散料输送机械;设计与分析;多目标优化;快速设计系统

中图分类号:TH132.4 文献标识码:A

文章编号:1674-2974(2016)10-0016-07

Abstract:To meet the demands of today's market fast fine design and to solve the bulk material conveying machinery's problem of long cycle of product design and slow process of optimization, we developed a platform of rapid design system for bulk material conveying machinery. Taking the bucket and wheel body of a company's bucket wheel mechanism as an examples, we firstly built parametric dimension driven design models, and then used the finite element analysis software to establish multi-objective optimization models based on the principle of parametric, realized the quick optimization of product design, and improved the design efficiency and the accuracy of the complex steel structure. Finally, the parametric design and parametric analysis of the optimization module were highly integrated and the rapid design system platform was completed. Users can use the interactive interface of the rapid design system platform input parameters to get the product they need. The example has indicated that the rapid design system has good application prospects in the serialization development of bulk material conveying machinery.

Key words:parameterization;bulk material conveying machinery; design and analysis; multi-objective optimization; rapid design system

散料输送机械在港口、矿山等领域的应用得到了越来越广泛地重视,国内外学者对散料输送机械进行了CAD/CAE方面的研究[1-2].最常见的是以实现轻量化为目的,运用有限元分析[3],疲劳强度分析[4],动力学仿真等相关知识对产品进行结构优化设计[5].然而由于散料输送机械的组成零件繁多,零部件之间关联紧密,对产品结构的分析修改以及尺寸参数调整的工作量较大,尤其涉及到产品的优化时,往往会因为研发周期过长,而延误生产及产品交付周期.

本文开发一套基于参数化的散料输送机械快速设计系统[6-7],以斗轮机构中斗子与轮体为例,首先依靠已知的设计目标和工况,建立参数化三维模型和有限元分析模型,得出可供快速修改的三维实体模型和工程图以及斗子和轮体负载状况下的力学性能;然后根据相应的计算数据,以符合产品强度刚度等力学性能的要求为前提,针对斗轮机构中斗子和轮体产品性能进行多目标优化;最终集成各个模块进行快速设计系统平台搭建与封装,达到了高精、高效完成产品系列化开发的目的.

1 快速设计系统开发流程

该快速设计系统包括参数化设计、参数化分析、基于多目标优化的结构优化以及平台封装等关键技术,具体的开发流程图如图1所示.

2 参数化设计技术

2.1 参数化设计软件平台选择

钢筋切断机参数化设计系统开发 篇4

钢筋切断机是一种在工程及建筑领域中广泛使用的设备, 由于近年来房地产的迅速发展, 钢筋切断机的生产、使用呈现快速增长的趋势, 随着建筑工程规模的扩大和对建筑质量要求的提高, 对钢筋切断机的性能也提出了更高的要求。然而国内钢筋切断机生产厂家在钢筋切断机的设计上还停留在二维阶段, 设计周期长、成本高, 在应对市场要求方面还有些力不从心, 而参数化系统的开发对钢筋切断机的设计水平有着革命性的提升, 调整好适当的参数, 便可以完成对钢筋切断机设计的大部分工作。

本文采用VC++高级编程语言、MFC技术、SQL2000数据库技术开发钢筋切断机参数化系统, 通过参数交换及尺寸驱动实现对钢筋切断机的整机设计, 并利用文本输出帮助设计者分析及后续修改。采用Pro/Toolkit对Pro/E进行二次开发, 通过设计数据完成对钢筋切断机零部件的模型再生及整机虚拟装配。

1钢筋切断机的结构特点

国产钢筋切断机的典型结构如图1所示, 电机通过一级带传动、三级齿轮传动来驱动曲柄滑块机构带动活动刀做往复运动, 固定在活动刀座上的活动刀片和固定在机体上的固定刀片一起作用完成对钢筋的切断。

2钢筋切断机可靠性设计

钢筋切断机采用可靠性理论设计, 与常规设计相比, 可靠性设计能合理地使应力应变趋向缓和, 从而使得钢筋切断机的使用寿命大大延长, 箱体及其他部件的重量减少, 制造成本降低。

在钢筋切断机中齿轮的可靠性设计中, 齿面接触疲劳强度计算时以破坏点蚀开始发生为齿面的极限状态, 接触应力计算公式为:

1-固定刀片;2-活动刀片;3-曲轴;4-齿轮轴2;5-齿轮轴1;6-飞轮;7-电动机

undefined。 (1)

接触强度计算公式为:

undefined。 (2)

其中:K为概率系数;u为齿数比;ZH为区域系数;ZE为弹性影响系数;Zε为重合度系数;Zβ为联接系数;Ft为齿面载荷;KA为使用系数;KV为动载系数;KHβ为齿向载荷分布系数;KHα为齿间载荷分配系数;d1为齿轮分度圆直径;b为齿厚;σHlim为极限接触应力;ZN为扭转系数;ZW为功效系数;SHmin为齿面接触系数。

一般而言, 普通齿轮的尺寸误差幅度较小, 因此看做定量。此外, 对于一些目前难以考虑分布的参数也视其为定量。本文将式 (1) 、式 (2) 中的参数视为正态分布变量 (u除外) 。

根据式 (1) , 用概率正态分布法可求得接触应力均值undefinedH、概率分布公值VσH及标准差SσH:

undefined。 (3)

其中:undefinedE为弹性影响系数均值;undefined为概率系数均值;undefinedt为齿面载荷均值;undefinedA为使用系数均值;undefinedV为动载系数均值;undefinedHβ为齿向载荷分布系数均值;undefinedHα为齿间载荷分配系数均值。

undefined。 (4)

其中:VZE为弹性影响系数公值;VK为概率系数公值;VFt为齿面载荷公值;VKV为动载系数公值;VKHα为齿间载荷分配系数公值;VKHβ为齿向载荷分布系数公值。

undefined。 (5)

根据式 (2) , 用概率正态分布法可得到接触强度均值undefinedHS、概率正态分布公值VσHS及标准差SσHS:

undefined。 (6)

其中:undefinedHlim为极限接触应力均值;undefinedN为扭转系数均值;undefinedW为功效系数均值。

undefined。 (7)

其中:VσHlim为极限接触应力公值;VZN为扭转系数公值;VZW为功效系数公值。

undefined。 (8)

通常取undefined, 在保证可靠性的基础上取undefined;根据常规设计方法, 使用系数KA取值为1。

3钢筋切断机参数化设计

在机械设计工作中, 参数化技术可以使设计工作更加有效率, 可以使设计人员从繁琐的手动设计中解脱出来, 大大减少了设计的时间和成本。利用参数化系统通过修改所设计产品的参数可自动再生产品模型, 设计人员可针对再生模型进行部分修改来完成产品的设计工作。钢筋切断机参数化系统中零部件参数设置部分程序代码如下:

GJtring qdj =-B ("D: GangjinqieduanjigangjinQieduanjiG.txt") ;

GJtdioFile QieduanjiGFile;

GJFile::qdjText) ;

GJtring qdjtp;

qdjtp.Format (-B ("fn") , (double) m-iQieduanjiGNum) ;

QieduanjiGFile.WritQdjing (qdjtp) ;

QieduanjiGFile.Close () ;

从参数化系统中获得零部件部分参数的程序代码如下:

GJtring qdj =-B ("D: GangjinqieduanjigangjinQieduanjiG.txt") ;

GJtdioFile QieduanjiGFile;

GJtring qdjtp;

QieduanjiGFile.ReadQdjing (qdjtp) ;

double QieduanjiGNum = atof (qdjtp) ;

QieduanjiGFile.Close () ;

4钢筋切断机参数化实例

在Pro/E运行环境下, 把参数化系统注册到Pro/E中。通过参数化系统设计界面完成产品设计, 然后通过参数化系统模型再生平台完成零部件模型再生, 最后通过装配平台完成整机装配。图2为钢筋切断机GQ60虚拟装配实例。

5结论

根据国内钢筋切断机设计制造现状, 本文采用参数化技术, 通过VC++, 在Pro/E环境下开发出钢筋切断机零部件的一种计算机辅助设计系统。该系统简化了设计过程, 节省了设计研发时间, 提升了企业的竞争力。

摘要:基于钢筋切断机结构特点, 利用二次开发技术及可靠性理论, 构思钢筋切断机参数化设计系统设计方案, 采用VC++及Pro/E开发包ProToolkit, 完成该系统的开发。

关键词:参数化,可靠性,钢筋切断机

参考文献

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[4]Joseph E Shigley, Charles R Mischke, Richar G Budynas.Mechanical engineering design[M].北京:高等教育出版社, 2007.

系统参数化设计 篇5

渐开线蜗轮参数化精确造型设计及其运动仿真

介绍了在Pro/E环境下,实现标准渐开线蜗轮的造型方法和步骤,从原理出发,利用方程建立渐开线,从而保证齿形的准确性.通过建立蜗轮中各变量与模数m、齿数z等基本参数的.关系式,可实现不同模数、齿数蜗轮的快速造型.在此基础上,进行蜗轮机构运动仿真分析,优化机构设计,提高了设计效率和质量.

作 者:王春升  作者单位:兰州工业高等专科学校 刊 名:科技信息 英文刊名:SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 年,卷(期): “”(16) 分类号:U4 关键词:蜗轮   Pro/E   参数化造型   运动仿真分析  

探析非线性建筑的参数化设计 篇6

从毕尔巴鄂古根海姆美术馆到扎哈·哈迪德建筑事务所设计的错综复杂的流线型造型,数字化气息的模型和令人震撼的渲染图在互联网上开始蔓延到生活中并随处可见。计算机数字化技术的引入,导致建筑单体与城市空间两者之间的功能特性界限变得越来越模糊。建筑物的复杂性转变是非线性建筑设计思想产生的前提条件,即强调影响因子之间参变量的相互作用,并在分析研究过程中让建筑形态自然的浮现,将空间形态的“结果”转化为“思维过程“。这种建筑设计逻辑的改变不仅能精确的控制设计过程中各种细小因素,同时又可偏离形式主义的误区,使设计的最终整体结果具备高度智能化。

非线性建筑的“参数化设计”概述

作为抽象逻辑“参数”起源于数学,定义为函数“量”的一种特定属性,它不是常数,一般可描述系统中各个部分的内在秩序,参数一旦发生改变,就有可能大幅度地影响整个系统的运行方式。将建筑视为一个非线性的动态系统,在这个复杂的系统之中就会存在很多参数,它们相互关联并且最终可决定整个系统的性能。当建筑师通过分析建立起参数化的关联模式后,就可以通过系统的自身运算来解决所面临的疑难问题。

简单来说,参数化设计是参数系统通过利用其相关运算技术,高效且全方位编排或组织系统的一种设计策略。广义的参数化设计是一种基于数字技术的设计方法,它伴随计算机图形技术的进步而逐步在设计行业中发展起来。在工业设计领域被应用得极其广泛,而在建筑设计之中才初现端倪,主要原因在于后者牵涉更多的相关学科专业,甚至囊括经济、政治等内在制约因素,使其相关软件在设计开发时需要解决更为复杂的技术难题。总体来说,国外对于非线性参数化设计的实践探索明显领先于国内,并且已经迈入了从实践跨越到教育的延伸阶段,其中颇具代表性的有Zaha Hardid Architects、AAEmtech、UN Studio等,相比之下,国内建筑生产环境的硬件设施陈旧,设计思维束缚于传统,导致建筑师自身表现出尴尬的矛盾性,即在更新设计技术的同时不得不进行方程式的设计操作。

参数化设计及其技术平台

参数化设计技术主要指的是计算机软件技术和数字建造技术,它们是参数化设计得以存在的关键因素和核心工具。参数化设计软件作为技术工具,不仅具备能够建立参数关系模式的机制,同时还拥有模拟和构造非线性动态的能力。使用者以交互的方式对参数进行设定和修改,再通过软件运行自身所内置的高级运算技术来模拟现实世界。如Bently公司研发的Generative Components,针对Rhino专门开发的Grasshopper,它们都是以十分直观的参数关系图示来呈现参数之间的关联机制。计算机脚本技术能将设计师的思维直接转译成计算机程序代码,从而实现参数化软件在某些方面无法涉及的任务,最常使用的有Rhinoscript和Maya Embedded Language,设计师在编写脚本时可能会耗费大量的时间,一旦程序检测出错,则需花费更多的精力来修改。

基于Autocad平台开发的Revit,其中的信息模型就由无数个虚拟构件拼装而成,在进行传递和共享数据时可有效地减少工程资讯的漏失。数字制造是通过信息的建模和处理来改进制造工艺,在非线性建筑建造的过程中,数控机床技术的激光切割和弯曲技术被广泛应用,前者适用于平面切割或板材加工,后者则可控制材料的塑性变形。

参数化设计的基本逻辑

非线性建筑的参数化设计是各种矛盾的综合体,在构建参数建造模型时,需设定参数并寻找彼此作用的平衡点。功能组织是绝大多数建筑所要解决的首要问题,既可运用软件转译后显示的功能组团之间的距离远近来表现不同区域之间的吸引力或排斥力,也能先用阵形密度代表空间的功能属性,再通过选定运算法则得到空间动静特征值进而确定功能排布。建筑的形体受其外部环境以及内部活动的双重影响,因此,遵从结构的多样性,在自然系统中探寻与环境相适应的形态并将其中某些能够用于建筑生成的组织结构转译为建筑形态的参数,这不仅能够创造出颇具视觉艺术的建筑形式,还可以解决某些实际的建筑问题。

建筑结构被称之为“骨架”,是建筑形式表达的物质基础,参数化设计从几何的角度输入结构规律与形式逻辑之间的参数值就能精确地生成建筑形式。建筑物理环境由声、光和热三部分构成,这些参变量可通过数学或物理描述直接转译,动态的数值得以生成不同的非线性建筑方案。同时,将人的心理及行为需求作为设计的重要参数,再通过数字技术识别,能使无生命的建筑物转变为具有交互能力的高级建筑形态。

结语

在设计实施过程中,设计师的主观倾向往往一直处于主导地位,而参数化设计打破了其主次关系,将客观条件的限制置于首要位置,并在此基础上不断地优化内在因素从而生成设计方案。建筑物是由很多关联因素共同影响生成,如何控制由这些参数整体形成的动态可调节系统,正是非线性建筑参数化设计的本质内涵。

(作者单位:湖南师范大学美术学院)

闸板防喷系统重要部件参数化设计 篇7

带压作业是指油田采油井或注水井井口有压力情况下,通过带压作业设备控制住井口压力,实现井口密封,进行起下管柱作业或实施增产措施的一种先进的修井作业工艺[1]。井口防喷器是带压作业的核心部件,主要作用就是在井下有压力的状态下,实现对作业管柱的密封。随着带压作业技术的不断发展,已经有多种结构形式的防喷器投入到带压作业生产过程中,比较常用的主要是环形防喷器(包含锥形防喷器、球形防喷器和简易环形防喷器)和闸板防喷器。相比较其它防喷器,闸板防喷器所需液控压力较低;对含油气较多的水井密封效果较好,且适合井口压力较高的带压作业工况;胶芯制造成本低,因而作业成本相对较低,且更换胶芯方便,快捷。但闸板防喷器不能硬性通过接箍和各种井下工具,所以需要采用上、下两个防喷器导出接箍和井下工具;闸板胶芯不能实现自补偿功能,因此对胶芯的性能要求较高。为了避免接箍误卡在闸板上,需要配套探测接箍位置的装置;为了延长闸板密封胶芯的使用寿命,需要配置压力平衡的装置等。上述各部分共同组成闸板防喷器的主要机械本体,承担着密封、起下管柱、承压和辅助等功能[2,3]。

对于闸板防喷系统主要部件的设计,传统的设计计算方法非常繁琐,而且由于其结构非常繁琐,机械绘图也非常耗时,因此设计周期很长[4]。随着计算机技术和相关软件的发展,目前利用SolidWorks(SW)等软件可以很方便的建立各种机构的三维立体模型,进而利用COSMOS加载边界条件和约束,进行应力分析、应变分析和位移分析等,可以进行快速设计和校核,大大缩短了设计周期。另外,随着国内带压作业的快速发展,闸板防喷器也逐渐向系列化和标准化发展,通过选择各部件的主要参数,其余尺寸就完全确定了,这就为闸板防喷系统主要部件的参数化设计提供了必要前提。通过SolidWorks提供的二次开发接口,通过高级开发语言设计好用户界面和调用上述接口,用户只需要通过输入主要参数尺寸就可以在SW中生成三维立体图形,并进而利用SW提供的分析功能进行分析计算。

SolidWorks机械设计自动化软件是一个基于特征的参数化实体建模设计工具,它具有开放的系统,支持OLE(Object Linking and Embedding,对象的链接与嵌入)技术标准和采用COM(Component Object Model,组件对象模型)技术标准,它提供了大量的API(Application Programming Interface)以便用户可以对其进行二次开发。用户可以选择多种高级开发语言进行二次开发,由于SolidWorks本身的二次开发语言是VBA,和VB语言比较接近,因此,最便捷的方式就是选择VB作为开发语言。对SW的二次开发主要是通过调用SolidWorksAPI的对象,通过对象创建程序代码。VB通过调用SolidWorksAPI的各级对象并操作对象的属性、方法、事件来记录组成产品三维模型的各特征生成过程以及它们之间的约束关系。当把用户要求的数据输给应用程序的变量后,进行尺寸驱动,就可以得到符合使用要求的产品三维模型。此外,VB通过其它控件来生成界面、菜单、对话框等应用程序的操作窗口。因此VB是SolidWorks应用程序开发的载体。SolidWorksAPI常用的对象有SLDworks、Modeldoc、Partdoc、Assemblydoc、Drawingdoc、Sketch、Dimension等,分别对应着SolidWorks程序空间、模型空间、零件空间、装配图空间、工程图空间、草图空间和尺寸空间等,基本上将所要用到的所有图形形式都包括近来,功能非常丰富,可以认为,SolidWorks能够生成的所有图形,在VB中都可以通过调用相应的SolidWorksAPI函数来完成[5]。

1系统总体设计

软件设计的目的一方面是培训用户了解闸板防喷系统在带压作业中的作用,了解闸板防喷系统各部分组成的功能、工作过程和作用;另一方面就是进行快速设计,通过选择或者输入主要参数,程序自动在SolidWorks中生成三维机械图形,并可在SolidWorks中进行应力—应变分析、位移分析等。总体上可以划分为四大功能:(1)系统演示,主要通过引入flash动画来形象演示闸板防喷器各部分执行元件的功能和动作;(2)有限元分析过程,主要用图片和文字介绍闸板防喷器各部分元件的有限元实体建模、网格划分、边界条件设定以及在此情况下的应力应变情况;(3)图片展示,这部分主要通过图片和相应的文字介绍来对过程(2)进行详细介绍;(4)仿真设计,该部分主要通过对闸板防喷器系统各部件主要尺寸的参数化输入来生成在SolidWorks环境中的三维实体模型,这些模型可以利用SolidWorks开发环境提供的COSMOSXpress工具来进行受力分析,并生成应力、应变等分析结果供设计人员参考。闸板防喷系统组成主要由闸板防喷器、接箍探测器、平衡阀、扶正器、支撑装置和连接套等组成,因此,参数化设计软件业按照该组成部分分别进行设计和演示,系统总体组成如图1所示。

2程序设计

为了让VB能够调用SW,需要在程序中定义如下全局变量:SolidWorks;应用程序对象:Public swApp As SldWorks.Sld Works SolidWorks;模型对象:Public Part As Sld Works.ModelDoc2 SolidWorks;文件类型:Public swDocType As Long;出错信息:Public fileerror As Long;警告信息:Public filewarning As Long。

在程序中只要将上述对象实例化即可直接操作,如对于上述定义的swApp应用程序对象,在程序中必须通过下述语句进行实例化

其它定义的上述对象也必须实例化才能直接应用。在VB中主要通过对SW三维图形的各个绘图要素进行赋值来控制生成图形的具体形状的,如对于平衡阀的参数化设计,在VB中通过如下语句来实现:

绘制法兰:

程序主界面如图2所示:

程序主界面按照闸板防喷主要系统组成分为闸板防喷器、接箍探测器、平衡阀、密封胶芯、连接套、扶正器和支撑装置等主菜单,每个主菜单下面都包含功能演示、计算说明、计算实例和参数化设计功能,分别用flash动画、word文档、图片和交互窗口形式来演示该部分工作原理、设计要点、实例计算过程以及实现参数化设计等。下面是闸板胶芯的设计过程:

按照图4输入参数生成的SolidWorks三维模型:

3结论

闸板防喷系统的工作条件比较恶劣,且一般都要承受十多兆帕以上的高压,因此其设计、制造标准要求非常高,随着技术的发展,国内目前逐渐能够制造承受70 MPa以上高压的井口防喷装置。在设计方面,目前出现的Ansys、SW、UG等大型有限元软件已经成功应用到很多复杂的工程分析中,利用VB开发语言结合上述建模、分析软件能够快速、便捷地建立防喷系统各部件模型,并进行力学分析,这对于不熟悉上述软件使用的设计人员来说,尤为有用。

摘要:闸板防喷器系统是带压作业中常用的井口防喷装置,作为承压部件,该装置各部分的设计涉及到很多因素,设计难度大、周期长。为此,开发了一套基于VB和SolidWorks的闸板防喷系统主要部件参数化设计软件,利用该软件,可以方便、快捷地设计出所需零件,并能对其进行应力-应变分析、位移分析等。该软件既可作为快速设计工具,也可作为仿真培训软件。

关键词:带压作业,闸板防喷器,参数化设计,VB,SolidWorks

参考文献

[1]王学利.高压注水井带压作业防喷密封技术研究.大庆:东北石油大学,2007;3:2—13

[2]哈明达.带压作业开关柔性密封系统及其控制技术研究.大庆:东北石油大学,2008;2:6—7

[3]贾光政,王金友,付海龙,等.带压作业可控柔性密封研究.润滑与密封,2008;33(6):85—86

[4]贾光政,王学利,哈明达,等.液压控制带压作业试验台研制.液压与气动,2007;(6):30—32

系统参数化设计 篇8

Auto CAD是目前使用广泛的通用交互式计算机辅助绘图与设计软件包, 其特点是通用性强, 具有多种工业标准和开放的体系结构, 具有强大的二次开发功能。这些特点使得它在船舶、建筑、机械、电子、服装等多个领域得到了极为广泛的应用[1]。

在机械产品设计中要频繁使用通用零件轴, 如果用传统的方法对轴进行设计, 由于参数太多, 计算复杂, 绘图繁琐, 不仅设计效率低, 而且容易出错。目前各类CAD软件在机械设计中的应用日益广泛, 利用参数化辅助设计的方法来研究机械零件的设计问题, 已经成为现在机械设计中十分流行的研究方法[2]。因此, 应用Auto CAD软件平台开发轴的参数化辅助设计系统不仅具有很高的实用价值, 而且对机械设计现代方法的研究是一项有益的探索。

系统应用内嵌于Auto CAD软件平台的VBA技术进行二次开发, 开发出了轴设计CAD系统, 主要采用参数化设计方法, 基于特征的实体造型理论, 应用数据库的支持和尺寸驱动原理, 使轴的尺寸变化自动转化成几何形状的变化, 并直接输出图形, 从而大大提高了设计的质量和绘图的效率。

1 Auto CAD Active X及VBA技术

Active X技术来源于OLE (Object Linking and Embedding) 技术。Auto CAD Active X使用户能够从Auto CAD的内部或外部以编程方式来操作AutoCAD, 使许多不同的编程语言和环境及其他应用程序可以访问被显示的对象。对象是所有Active X应用程序的主要构造块, 每一个显示的对象均精确代表一个Auto CAD组件。Auto CAD Active X接口中有许多不同类型的对象[3]。在Auto CAD中实现Active X接口有两大优点:更多的编程环境可以编程访问Auto CAD图形;与其他Windows应用程序共享数据变得更加容易。利用该项技术来进行Auto CAD二次开发, 控制Auto CAD的环境, 或同外部程序进行“对话”, 或编写基于Auto CAD的数据库程序, 有着显著的优越性。Active X Automation技术为Auto CAD的二次开发提供了一个崭新的天地[4]。

VBA (Visual Basic for Application) 是Auto CAD内嵌的一种程序语言。它基于Visual Basic版本, 是完全面向对象体系结构的一种编程语言, 有着与VB几乎相同的开发环境和语法。允许VBA环境与Auto CAD同时运行, 并通过Active X接口提供对Auto CAD的编程控制[5]。

2 系统的参数化理论设计方法

自20世纪80年代以来, 基于特征的设计方法已被广泛接受, 也提出了不少特征的定义。更为严格的定义:特征就是一个包含工程含义或意义的几何原型外形[6]。特征在此已经不是普通的体素, 而是一个封装了各种属性 (attribute) 和功能 (function) 的功能要素。由此, 可以利用较高层次的语义丰富的特征来代替简单的原始的几何元素作为基本元素, 通过一定的组合法则来建模, 这就是特征造型, 特征的表示和建立就成为其中的关键。

轴类零件的结构特点是:不同的轴有不同的结构, 但它们有共同的结构特征, 如都由几节大小不同的圆柱段、倒角、键槽等组成。这些结构都很简单, 但又有很大的相似性。可以利用参数化的理论设计方法, 基于特征实体的造型方法去研究轴的参数化设计, 并根据用户输入的相关轴段尺寸来驱动系统运行, 使轴的设计可以通过修改参数来确定, 从而实现了轴类零件的计算机辅助设计。

3 系统的总体构成

考虑到计算机辅助轴的设计过程具有如下特点及难点:设计前已知数据少;使用大量的设计及校核资料;结构复杂, 结构信息难于合理存储传递。将轴的辅助设计系统分为以下几个模块。

(1) 结构设计模块。提供逐段进行结构设计的方便友好的交互界面, 随人机交互的进行, 系统进行参数化绘图并合理存储轴的局部信息。

(2) 数据处理与查询模块。由于轴的设计及校核涉及到大量的表格数据, 为便于存储、计算和检索, 系统利用Access数据库存储与设计及校核相关的数据。

(3) 力学计算模块。将加载于转动件上的力转换为加载于轴上的力, 并计算该力作用下产生的支反力、弯矩和转矩等。

(4) 强度校核模块。按照弯扭合成强度条件, 利用数据处理与查询模块所获取的参数和力学计算模块得出的数据, 计算轴上受载荷处的弯矩、扭矩、当量弯矩和计算应力。并按照强度校核理论, 计算轴上危险点处的安全系数, 进行强度校核, 并判断设计是否合格。

(5) 参数化绘图模块。根据数据处理与查询模块提供的参数进行参数化绘图, 并输出图形文件。提供用户布置载荷的接口。

4 计算机辅助轴设计系统的实现

4.1 设计流程

系统在应用界面设计上, 采用了按设计顺序步骤逐步依次运行。主要采用窗体的形式来完成系统的运行。系统执行的流程图如图1所示。

4.2 系统的界面设计

系统的操作界面主要包括:引导界面、辅助设计界面、结构设计界面、支承布置界面和载荷计算及强度校核界面, 在此列出结构设计界面 (如图2所示) 和载荷计算及强度校核界面 (如图3所示) 。

4.3 关键问题的解决方案

4.3.1 数据库的连接与查询

轴的辅助设计系统中, 由于涉及到大量的数据处理与查询, 因此建立了Access数据库以方便系统管理相关数据。

常用的数据库访问技术有:数据访问对象DAO (Data Access Objects) 技术, 远程数据对象RDO (Remote Data Objects) 技术和Active数据对象ADO (Active X Data Objects) 技术。ADO的对象模型是所有数据访问接口对象模型中最简单的一种, 它的优势在于它可用于各种程序设计语言, 所以ADO技术成为数据库访问功能的新突破, 开发的系统使用的是ADO访问技术。

在使用ADO对象之前, 需要在VBA集成开发环境中, 引用ADO的对象模型。连接数据库、打开记录集的实现程序代码如下:

链接好数据库之后, 需要从数据库中获取符合条件的参数, 采用For…Next循环语句实现了对所需查询的表的遍历, 同时使用If…End if语句来选取符合查询条件的参数, 方便参数化设计。

4.3.2 参数化绘图

参数化绘图部分主要包括:图层的建立、绘制图形和尺寸标注三个方面。

(1) 图层的建立。其关键代码如下:

‘创建“中心线”图层, 设置其线型, 线宽, 颜色

4.3.3 参数化载荷计算及强度校核

在用户输入参数和数据库连接完成之后, 系统将进行参数化的载荷计算及强度校核。

(1) 最小直径的估算是进行结构设计, 载荷计算及强度校核之前必不可少的, 在估算最小直径时需要获得功率P、转速n以及根据材料选取的系数A0。

计算过程由程序自动完成, 其主要代码为:

同时, 用户在进行结构设计时要保证轴段的直径大于所估算的最小直径, 否则系统将提示错误。

(2) 在进行载荷计算之前, 必须先由用户布置轴的支承点和受载荷点, 否则无法进行载荷计算。轴的支承点需要布置2个, 受载荷点只需要布置1个, 其程序实现的方法主要为鼠标获取点的坐标, 调用Get Point函数。其关键代码如下:

'获取点的位置

pt Pick=This Drawing.Utility.Get Point (, “指定点:”)

在布置支承点和受载荷点时系统会弹出对话框, 提示用户在指定的位置来布置, 以方便系统获取计算载荷时所需的力臂长度。

(3) 在常规的轴设计当中, 进行载荷计算时都需要构建力学模型, 以方便轴的计算。在开发的系统当中, 进行载荷计算时同样要构建力学模型, 但是这里的力学模型需要进行转化, 转化成程序代码的形式反映出来。所需计算的参数有切向支反力, 切向弯矩, 径向支反力, 径向弯矩, 扭矩, 总弯矩等。

(4) 在轴上载荷都计算完成之后, 为了校核轴的强度, 需要根据公式计算轴的计算弯矩, 得出计算弯曲应力之后, 即可针对危险截面 (即计算弯矩大而直径可能不足的截面) 作强度校核计算。系统是按弯扭合成应力校核轴的强度, 得出计算弯曲应力之后, 系统跟据用户所选择的材料热处理方法查询许用弯曲应力[σ-1], 并与计算弯曲应力进行比较, 判断轴的结构设计是否合理。

4.4 运行结果

(1) 打开Auto CAD软件, 选择【工具/宏/加载工程】。

(2) 在弹出的对话框里找到存放系统的目录, 选中“计算机辅助轴设计系统.dvb”工程文件, 并单击“打开”按钮。

(3) 系统弹出Microsoft Visual Basic编辑器, 选中User窗体, 单击运行按钮或者按下F5键系统便开始运行。

(4) 系统运行, 由用户根据系统提示进行轴的计算机辅助设计。运行结果如图4、图5所示。

5 结论

(1) 基于Auto CAD VBA的二次开发, 可以为计算机辅助设计带来了很大的灵活性, 进一步增强程序的功能和代码重用性, 应用上述技术开发专用CAD系统是一种行之有效、方便实用的设计方法。

(2) 系统基本满足了轴设计过程当中的基本要求, 用户只需根据输入的参数, 即可由系统自动完成辅助结构设计及强度的校核, 并输出零件图形。为设计人员提供了方便的设计手段。

参考文献

[1]李长勋.AutoCAD ActiveX二次开发技术[M].北京:国防工业出版社, 2005.

[2]肖刚, 李学志, 李俊源.机械CAD原理与实践:第2版[M].北京:清华大学出版社, 2006.

[3]张帆.AutoCAD VBA开发精彩实例教程[M].北京:清华大学出版社, 2004.

[4]张帆.AutoCAD VBA二次开发教程[M].北京:清华大学出版社, 2006.

[5]李庆兴, 李继升, 范顺成, 等.基于AutoCAD VBA平台的机械零件工作图参数化及自动生成系统[J].机械设计, 2008, 25 (1) :68-70.

系统参数化设计 篇9

纵观目前服装行业的现状,首先,随着时代的进步与生活水平的提高,人们对服装的要求也越来越高。小批量、多品种和个性化是当下服装发展趋势,要求服装企业要建立适当的快速反应机制[1]。其次,企业服装打版设计过程中大概存在70%重复性工作,不管是手工打版还是CAD打版,相近款式的设计打版时有相当一部分工作是重复进行的[2],因此,为了有效地解决目前服装企业打版所面临的问题,智能化打版系统的概念也由此应运而生。智能化打版系统可以通过CAD打版专家系统界面,输入打版所需的款式要求、人体尺寸、号型大小和各部位数据关系等数据,专家系统便会自动在计算机中画出所需的合格纸样,从而大大降低了打版难度,加快了打版速度,提高了打版效率,同时保证了打版的准确性,解决了目前服装打版存在的大量待解决问题。而当今计算机人工智能的发展,专家系统概念的提出与研究,都为服装CAD打版的智能化模块开发注入了新的活力。结合智能化的专家系统,顺应服装CAD版系统的智能化趋势,正是未来CAD技术的发展方向之一[3,4]。

1 女装旗袍纸样确定

旗袍是中华民族的瑰宝、国粹,起源于满族女性传统服装,现代旗袍在原有旗袍基础上加入现代设计元素,中西合璧,款式变化日新月异。旗袍具有结构简单、曲线流畅和婉约优雅的特点,展现着中国女性独有的韵味,是东方女装的典型代表[5]。现研究选取较为经典的无袖长旗袍作为研究对象,其特点为收腰合体型,前后片各有两个腰省,领型为高立领,大圆襟,4粒扣式下摆呈平摆,规格为160/84A。图1为款式图,图2为结构图。

2 旗袍纸样参数化约束模型的建立

2.1 参数确定

以旗袍的纸样参数化为例,对于其他女装款式,操作的流程可以参考以下步骤。

表1为旗袍结构参数确定表。

2.2 旗袍纸样约束求解

参数化纸样中每一个点都穿在与其相连接的上一点,下一点及下二点的序号,衣身与衣领分别选用不同的求解方法。

2.2.1 衣身求解

对衣身结构建立坐标系,根据数据关系和数据库,按照主要规格参数(衣长L、胸围B、腰围W、臀围H、领围N、背长BL、肩宽S等)给出了各个结构点的约束坐标。图3为前后衣片各约束点坐标代号;表2旗袍纸样后片各结构点约束求解表;表3旗袍纸样前片各结构点约束求解表。

注:其中轮廓线上的点用A(后片)、B(前片)表示,辅助线上的点用P表示,与上一点及下一点的连接方法分别用数字0,1,2表示,分别表示点,直线及曲线

2.2.2 衣领及门襟弧线求解

图4为衣领及门襟约束点坐标代号;表4旗袍纸样衣领各结构点约束求解表;表5旗袍纸样门襟各结构点约束求解表。

注:a,b为测量工具经过测量所得的变量参数,a为前领窝弧线长,b为后领窝弧线长,c为造型参数,c的赋值不同,所得领型也会发生变化。

注:d为造型参数,一般d=1.5时,对应的是大圆襟;d=2.0时,对应的是中圆襟;d=3.0时,对应的是小圆襟或方圆襟。

3 女装纸样智能生产系统的实现

3.1 系统框架结构

女装纸样系统主要由款式组合、尺寸设置、样板生成及样板修正4部分组成。研究在女装纸样自动生成研究的实践中,采用VB编程软件进行程序设计。首先,以女装后片为例,进行算法的约束描述。先进入上装母型后片的自动生成模块界面,通过输入变量值身高、胸围、肩宽和领围等控制数值,按下母型后片按钮,系统内部通过Line和Poly—Bezier函数处理来自动完成母型后片的绘制,如果不是客户所需,则循环上面的步骤;如果是,则保存生成样板。系统框架如图5。

3.2 系统界面

通过VB平台编程实现的女装智能打版系统相关界面介绍如下图6~8。

4 结语

关于参数化设计的思想,目前研究的成果很多,大多集中在机械设计领域。本研究以东方女装最具代表的款式旗袍作为研究案例,提出了女装纸样参数化智能生成的思想。研究分析将旗袍纸样结构主要参数进行提取,约束关系进行分析并描述,并建立了旗袍纸样结构参数化模型,并进一步通过VB平台编程实现了女装智能打版系统的基本模块,为今后开发具有完善功能的女装参数化智能打版系统建立了重要的基础。

参考文献

[1]曹文丽.计算机辅助服装参数化制版技术的研究[D].北京:北京服装学院,2007.

[2]李海峰.航天A risa服装排料CAD系统的分析与设计[D].济南:山东大学,2009.

[3]孙家广.计算机辅助设计技术基础[M].北京:清华大学出版社,2000.

[4]高维,张鸿志.服装纸样参数化设计方法[J].长春工业大学学报(自然科学版),2004,25(3):72-75.

系统参数化设计 篇10

关键词:减速器,参数化设计,二次开发,UG

0 引言

齿轮减速器是一种随着原动机的输出转速减低到工作机的所需转速, 而把原动机的输出功率传给工作机的传动装置, 在机械传动领域较为常见。

传统的减速器设计方法, 需要根据已知条件分别对各个零件分析设计然后建模, 既费时又费劲、效率低且设计过程繁琐, 也不便于统一管理数据。为此, 可以利用UG软件参数化设计的相关功能。对于减速器参数化设计系统, 用户只需通过系统交互界面输入基本条件参数, 通过程序控制方式, 即可实现对三维模型模板的实时修改和更新[1], 自动生成不同参数的新模型并进行装配, 大大缩短了产品开发周期, 提高了设计效率。

1 参数化系统设计流程

建立参数化系统, 需要对功能参数和几何参数分析计算, 由此推导模型的参数化表达式并建模, 进行用户菜单对话框等界面的设计, 并通过UG Open技术实现各个零部件的模型生成及更新, 最后将得到的零部件导入装配体。在此以单级圆柱齿轮减速器介绍其过程。

2 零部件参数的设计计算

零部件参数的设计计算需要在充分了解结构与功能的基础上, 分析计算各零件的具体结构参数、输入参数、中间计算参数及系统输出参数和各零部件之间的结构关系、参数关系以及装配关系。

根据以上数据, 建立的零部件参数程序化设计计算库, 可以满足对减速器设计的便捷性、自主性, 计算的准确性。基于Visual C++6.0建立减速器零部件关键参数的设计计算算法程序, 得到设计参数。计算过程中调用对应子程序, 程序执行完毕后, 显示设计计算结果。过程框图如图1所示。

3 减速器三维建模

根据已知条件和零部件参数设计计算获取的数据确定设计过程, 通过UG软件绘制零部件的三维模型模板, 将减速器工程数据体现到三维模型的几何数据上。

减速器系统中包括齿轮、轴、箱体、轴承、轴承盖、键等众多零件。绘制减速器零部件的三维模型模板, 需要在充分分析全参数相关尺寸结构基础上, 综合运用基于草图驱动和特征驱动的建模方式, 对模型的特征参数和尺寸约束、几何约束联系起来并进行驱动控制。

传动零件齿轮的建模, 在确定几何特征参数后, 齿廓渐开线的绘制可通过参数化表达式工具功能实现。为了简化UG参数化表达式输入过程, 表达式可用记事本方式创建, 保存为EXP文件, 然后在UG表达式中导入此文件, 再利用UG“规律曲线”命令生成齿轮渐开线。生成渐开线及过渡曲线后, 通过镜像、阵列、拉伸和布尔等命令的操作, 即可得到完整齿轮三维模型模板。如图2所示。

减速器轴的建模利用UG中的基本成型特征即可。阶梯轴的毛坯只要通过轴的直径和长度等外形尺寸就能够确立, 而槽、倒角圆角等结构则通常利用UG中相关特征操作来完成。

减速器上下箱体的建模是基于草图模式构造箱体的轮廓并拉伸为实体。在箱盖上添加凸台并在凸台部分进行孔命令等命令, 箱座上添加凸垫并进行孔和腔体等命令, 最后通过修剪、倒圆角等一系列特征操作来完成。

对于减速器中的轴承、螺栓、螺母、键等标准件, 可从标准件库中直接提取。使用标准件库, 可以实现资源共享, 提高设计效率。

4 用户界面设计和系统接口应用程序设计

通过用户菜单, 对话框等界面选择、输入或修改设计参数, 参数经过系统应用程序接口进行数据传递, 通过程序控制的方式可生成新的三维模型。流程图如图3所示。

4.1 用户交互界面设计[2,3]

人机交互界面是参数化系统设计的重要环节。用户菜单及对话框通过提供直观人性化的环境, 使系统的操作更加简捷方便。

4.1.1 设置UG环境变量

在用户自定义开发目录下建立startup等文件夹。Win7环境下右键单击计算机-高级系统设置-高级-环境变量, 新建变量输入UGII_USER_DIR, 变量值为用户自定义开发目录。

4.1.2 制定用户菜单

在UG开发中, 可以通过UG/Open Menu Scrip实现菜单的用户化。菜单的脚本文件为记事本创建和编辑的*.men文件, 放在startup目录之下。效果如图4所示。

本系统men文件为:

4.1.3 设计用户对话框

UG/Open Uistyler工具用来编辑生成可视化用户对话框, 此对话框是实现人机交互, 读取原始数据和处理输入数据的重要接口工具。以齿轮为例, 生成的对话框如图5所示。对话框文件保存时会生成三个文件:.dlg (Uistyler界面文件) 、.h (c语言头文件) 和.c (c语言源文件) 。.dlg文件放在application目录下。

4.2 系统接口应用程序设计

4.2.1 创建界面程序框架

基于VC++6.0中创建新的Unigraphics NX Wizard V1工程;设置工程环境;删除工程中的.h和.c文件, 然后将获得的.h文件和.c文件 (修改后缀为.cpp) 拷贝到工程中;打开.cpp文件, 根据要求对回调函数进行创建修改, 生成所需的dll文件。最后利用DLL文件链接菜单文件, 完成系统对菜单的调用和参数的获取修改。

部分程序示例:

4.2.2 数据库框架

系统建立了统一的模型参数数据库, 数据库中保存了大量可供使用的数据。

M F C O D B C为数据库的访问提供了统一接口。首先在管理工具中创建并配置ODBC数据源然后Visual C++6.0编程实现对数据库读取操作, 为按钮添加响应函数。

数据库连结主要程序代码如下:

利用ODBC数据库操作类的封装类, 可实现与对数据库的连接、显示、访问和查询等大部分操作[4]。

5 零部件的虚拟装配

对于实际装配过程中可能会出现的零部件无法安装, 零部件之间的干涉等现象, 通过UG软件的虚拟装配技术, 可以直观的评估其实际装配性能, 检测零件设计的合理性和产品的可装配性。

为了提高装配路径的优化性, 最大限度的提高装配过程的合理性, 采用从零件到整体的装配方式, 并自下而上的装配建模过程[5]。装配组件定位过程中要完整分析定位信息, 建立正确的配对约束。减速器模型装配体效果如图6所示。

6 结论

详细介绍了减速器参数化设计的过程。首先根据设计要求计算出减速器所需的设计参数, 以UG软件建立减速器的三维造型模板和虚拟装配系统, 通过UG/Open API标准化接口, 结合VC++编程程序控制技术读取数据库, 生成并更新模型, 交互式实现减速器的参数化设计系统。此系统可以方便快捷的完成减速器零部件的设计装配, 极大提高设计质量和效率, 并对其他参数化系统的设计也提供了一定的参考价值。

参考文献

[1]赵丽娟, 张双, 伍正军.基于MFC和Pro/TOOLKIT的NGW型行星减速器参数化设计[J].机械传动, 2012; (04) :58-60.

[2]荀晓云, 颜昌翔.基于UG二次开发的谐波减速器的参数化设计[J].机械传动, 2012; (04) :53-57.

[3]冯玮, 周启来.齿轮参数化设计系统的研究与实现[J].制造业自动化, 2011, 4 (33) :103-104.

[4]黄勇, 张博林, 薛运峰.UG二次开发与数据库应用基础与典型范例[M].北京:电子工业出版社, 2008.

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