proe二次開發(fā)技術(shù)在履帶車輛傳動系統(tǒng)建模中應(yīng)用

2013-07-23 by:ProE/Croe軟件應(yīng)用培訓(xùn)中心來源:仿真在線

1、前言
隨著計算機(jī)輔助設(shè)計和輔助制造技術(shù)的飛速發(fā)展,其應(yīng)用領(lǐng)域在日益擴(kuò)展,已使工程設(shè)計業(yè)和制造業(yè)發(fā)生了深刻的變化,這一點(diǎn)在產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計方面表現(xiàn)的尤為顯著。三維造型技術(shù)、參數(shù)設(shè)計技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等新概念、新辦法已滲透到傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計中,并發(fā)揮出前所未有的作用,推動工程設(shè)計技術(shù)的發(fā)展。
PTC 公司的proeNGINEER 是現(xiàn)代CAD系統(tǒng)的代表,由它率先采用的革命性的設(shè)計思想--基于特征的參數(shù)化設(shè)計,領(lǐng)導(dǎo)了現(xiàn)代CAD發(fā)展的潮流。其主要特征功能有:全相關(guān)性、基于特征的參數(shù)化模型建模、先進(jìn)的資料管理系統(tǒng)和裝配管理工程數(shù)據(jù)庫再利用等。它易于使用,可在各種硬件平臺上運(yùn)行?？勺屖褂谜咄瑫r完成工業(yè)設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計功能,模擬加工制造,縮短產(chǎn)品開發(fā)的時間和流程。
然而就是由于proeNGINEER軟件的這種廣而博的通用性,使它在具體應(yīng)用時不能直接處理特定的產(chǎn)品,由于產(chǎn)品設(shè)計的要求千差萬別,企業(yè)擁有的設(shè)計資源和設(shè)計環(huán)境也不同,再加上國外設(shè)計觀念、標(biāo)準(zhǔn)與國內(nèi)存在差異,在使用該軟件進(jìn)行具體產(chǎn)品設(shè)計時會感到有些不是特別方便?；谶@一點(diǎn),為了使proeNGINEER軟件能夠在企業(yè)特定產(chǎn)品設(shè)計中最大限度地發(fā)揮潛力,創(chuàng)造效益,就需要對proeNGINEER進(jìn)行二次開發(fā)。也就是把proeNGINEER進(jìn)一步充實(shí)、完善、改進(jìn),進(jìn)而成為用戶適用的CAD/CAE/CAM應(yīng)用系統(tǒng)。

2、二次開發(fā)中應(yīng)注意的問題
2.1 明確二次開發(fā)的目的
開發(fā)之前要明確產(chǎn)品的性質(zhì)和所需的設(shè)計能力,由此確立所設(shè)計產(chǎn)品的功能、所需的設(shè)計理論和人力物力資源,還要考慮產(chǎn)品的更新以及未來的市場走向,使產(chǎn)品保持長久的可用性和生命力。

2.2 開發(fā)工具的選擇
自行開發(fā)的產(chǎn)品要與己有軟件相兼容,特別要注意在建立系統(tǒng)的資源數(shù)據(jù)庫資料時,要在最終開發(fā)軟件中建立,防止不同軟件之間數(shù)據(jù)傳遞后無法改動基礎(chǔ)參數(shù)的問題,還要注意解決好系統(tǒng)間數(shù)據(jù)接口問題。解決方法通常采用專有接口,借助中性文件作為數(shù)據(jù)傳輸媒介和建立中央數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)交換通道。

2.3 定制標(biāo)準(zhǔn)化的應(yīng)用環(huán)境
為了讓所有的設(shè)計人員在一個符合國際的規(guī)范化環(huán)境下工作,并確保設(shè)計產(chǎn)品的正確性、標(biāo)準(zhǔn)化,需要定制用戶標(biāo)準(zhǔn)化的proeNGINEER應(yīng)用環(huán)境,包括設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)的工作環(huán)境、定義等三個配置文件和設(shè)定模型模板等。

2.4 履帶車輛傳動系統(tǒng)建模開發(fā)思路
很多單位的產(chǎn)品大部分是定型產(chǎn)品,此種產(chǎn)品的系列化、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化程度很高。進(jìn)行這些產(chǎn)品設(shè)計所采用的數(shù)學(xué)模型及產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)都是固定不變的,所不同的只是產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)尺寸不同,而結(jié)構(gòu)尺寸的差異是由于相同數(shù)目類型的已知條件在不同規(guī)格的產(chǎn)品設(shè)計中取不同的值造成的。對于這類產(chǎn)品,可以將已知條件和其他的隨產(chǎn)品規(guī)格而變化的基本參數(shù)用相應(yīng)的變量代替,然后根據(jù)已知條件和基本參數(shù),由計算機(jī)自動查詢圖形數(shù)據(jù)庫,或由相應(yīng)的軟件計算出繪圖所需的全部數(shù)據(jù),由專門的繪圖生成軟件在屏幕上自動設(shè)計出圖形。

履帶車輛傳動系統(tǒng)屬于系列化、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化程度高的裝置。它是各種不同用途車輛的重要組成部分,承擔(dān)功率傳遞、分配和轉(zhuǎn)換等功能,車輛通過該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)和滿足多種行駛要求。履帶車輛包括各種裝甲車輛、后勤車輛和工程車輛。由于其特殊的用途和要求,決定了其結(jié)構(gòu)、功能和理論規(guī)律的復(fù)雜性。在履帶車輛傳動系統(tǒng)設(shè)計方面,三維參數(shù)化CAD技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家,大大提高了設(shè)計效率。

2.5 履帶車輛傳動系統(tǒng)開發(fā)工具的選擇
在proeNGINEER中提供了多種二次開發(fā)的工具,常用的包括:FAMILY TAB(族表)、PROGRAM(程序)、UDF(用戶定義特征)和Pro/TOOLKIT等。這些工具都可進(jìn)行快速的二次開發(fā),使用時應(yīng)根據(jù)開發(fā)功能的難易程度、設(shè)計人員的素質(zhì)高低和產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)綜合考慮選取。鑒于該系統(tǒng)在proeNGINEER環(huán)境中定制了大量用戶化命令,需要與它低層的數(shù)據(jù)庫信息進(jìn)行大量交互,完成較復(fù)雜的操作,因此,筆者選擇Pro/TOOLKIT工具包作為開發(fā)工具。
Pro/TOOLKIT是proeNGINEER軟件系統(tǒng)提供的完全基于C語言的用戶化工具箱,也稱為用戶接口(API),它提供了大量的C語言庫函數(shù),能夠使外部應(yīng)用程序(客戶應(yīng)用程序)安全有效地訪問proeNGINEER數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用程序。并且通過C語言編程及應(yīng)用程序與proeNGINEER系統(tǒng)的無縫集成,客戶和第三方能夠在proeNGINEER系統(tǒng)中添加所需的功能,并借助第三方編譯環(huán)境進(jìn)行調(diào)試。
總的來說,Pro/TOOLKIT應(yīng)用程序有兩種工作模式,一種為同步模式(SYNCHRONOUS MODE):另一種為異步模式(ASYNCHRONOUS MODE)。
同步模式包括兩種模式,即動態(tài)連接庫模式(DLL MODE)和多進(jìn)程模式(MULTIPROCESS MODE),也稱為派生模式,SPAWNED MODE)。DLL MODE是將Pro/TOOLKIT應(yīng)用程序集成到proeNGINEER中的標(biāo)準(zhǔn)方法。用戶編譯C語言應(yīng)用程序,與proeNGINEER庫連接。MULTIPROCESS MODE是Pro/TOOLKIT支持的第二種將應(yīng)用程序和proeNGINEER集成的方法。在此種模式下,應(yīng)用程序代碼經(jīng)過編譯和連接,生成獨(dú)立的執(zhí)行文件。該文件由proeNGINEER派生,并作為proeNGINEER的子進(jìn)程進(jìn)行。
兩種模式的比較:在DLL MODE下,Pro/TOOLKIT應(yīng)用程序與proeNGINEER的信息交換是通過直接函數(shù)調(diào)用實(shí)現(xiàn)的;在MULTIPROCESS MODE下,信息交換是由進(jìn)程之間消息系統(tǒng)完成的,該系統(tǒng)模擬直接函數(shù)調(diào)用,在兩個進(jìn)程間傳遞函數(shù)的識別信息及其參數(shù)。異步模式較之同步模式,具有代碼復(fù)雜,執(zhí)行速度慢的缺點(diǎn)。除非特別需要,一般不建議采用異步模式。

2.6 基于Pro/TOOLKIT二次開發(fā)的基本過程
開發(fā)過程主要包括三個步驟。
(1)編寫源文件。包括資源文件和程序文件。資源文件包括菜單資源文件、窗口信息資源文件和對話框資源文件等。
程序資源文件是用C語言程序,是整個Pro/TOOLKIT程序開發(fā)的核心部分。從功能上分,程序設(shè)計的主要工作體現(xiàn)在兩個方面:一是按Pro/TOOLKIT應(yīng)用程序在proeNGINEER環(huán)境運(yùn)行的要求設(shè)計接口程序和應(yīng)用程序運(yùn)行結(jié)束時的終止程序;二是根據(jù)功能需求設(shè)計Pro/TOOLKIT應(yīng)用程序主體部分。前者是系統(tǒng)所要求的初始化部分和終止部分,后者是完成應(yīng)用程序預(yù)定功能的一個或多個CPP源程序。
(2)程序的編譯和連接。利用VC的應(yīng)用程序設(shè)計向?qū)Э梢苑奖憧旖莸貏?chuàng)建Pro/TOOLKIT應(yīng)用程序的基本框架,并進(jìn)行編譯和連接。
(3)程序的注冊和運(yùn)行。注冊文件的作用是向proeNGINEER系統(tǒng)傳遞應(yīng)用程序的信息,其形式如下:
NAME //應(yīng)用程序名稱;
STARTUP //工作模式(SPAWN 或 DLL);
EXEC_FILE //生成的可執(zhí)行文件或動態(tài)連接庫文件;
TEXT_DIR //菜單文件和窗口信息文件位置;
REVISION //所使用的proeNGINEER版本號;
END // 結(jié)束。
注冊方式包括自動和手動兩種。

2.7 履帶車輛傳動系統(tǒng)參數(shù)建模的運(yùn)行
系統(tǒng)采用自頂向下的設(shè)計模式,運(yùn)行流程如圖2所示,首先根據(jù)傳動系統(tǒng)總體設(shè)計任務(wù)書確定系統(tǒng)的布置形式和主要尺寸參數(shù)?？傁到y(tǒng)由聯(lián)軸節(jié)、齒輪傳動箱、主離合器、變速箱、風(fēng)扇聯(lián)動裝置、行星轉(zhuǎn)向機(jī)和側(cè)減速器等分系統(tǒng)組成。各分系統(tǒng)從資料庫中提取需要的零件模板,通過系統(tǒng)提供的變形設(shè)計方法完成參數(shù)驅(qū)動,建立新的零件,然后結(jié)合總體設(shè)計規(guī)劃的要求完成子系統(tǒng)自動裝配生成整體模型,最后通過檢驗(yàn)工具對裝配體在靜態(tài)和動態(tài)兩種情況下進(jìn)行干涉檢查。
在裝配體正確設(shè)計后,使用Pro/MECHANICA模塊對傳動總成進(jìn)行運(yùn)動仿真和有限元分析。通過對傳動總成受力的模擬,系統(tǒng)計算出在外部載荷作用下各零件的受力狀況。然后通過Pro/MECHANICA的結(jié)構(gòu)模塊計算出各部分的應(yīng)力與應(yīng)變。通過分析計算結(jié)果并結(jié)合以往的經(jīng)驗(yàn),確定該設(shè)計方案能否滿足設(shè)計要求。對于不能滿足要求的零件通過修改和優(yōu)化使其達(dá)到設(shè)計要求。最后將新前軸設(shè)計方案存儲到前軸設(shè)計資源庫中,不斷使之完善,并生成詳細(xì)系統(tǒng)工程圖、零件屬性列表和細(xì)化文檔。
在操作中,考慮到用戶化的需要,運(yùn)用Pro/TOOLKIT編制了人機(jī)交互界面,并利用菜單、對話框和信息顯示技術(shù),幫助使用者輕松地使用本系統(tǒng)。

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