搜索Solidworks小車架參數(shù)模塊化設(shè)計
2013-05-26 by:廣州有限元分析、培訓(xùn)中心-1CAE.COM 來源:仿真在線
提出了在Solidworks中起重機小車架的參數(shù)模塊化建模方法,應(yīng)用VC++6.0對Solidworks進行了二次開發(fā),實現(xiàn)了在Solidworks環(huán)境下對小車架的功能模塊進行變參,達到進行產(chǎn)品創(chuàng)新,并縮短研制周期,減少成本的目的。
蘇丹 吉曉民 李世龍 來源:萬方數(shù)據(jù)
關(guān)鍵字:CAD技術(shù) Solidworks
0 引言
小車架是橋式起重機上的重要組成部分,但由于其通用性不高,設(shè)計工作量較大,其更新設(shè)計一直是橋式起重機產(chǎn)品開發(fā)的瓶頸之一。本文提出了一種基于SolidWorks二次開發(fā)功能的小車架參數(shù)——模塊化設(shè)計方法。該方法將機械設(shè)計方法中的模塊化設(shè)計和CAD技術(shù)中的參數(shù)化設(shè)計結(jié)合起來,在SolidWorks中建立小車架各組成模塊的模塊庫,并對各模塊的設(shè)計參數(shù)進行定義,進而通過軟件開發(fā),將模塊組合與參數(shù)化設(shè)計結(jié)合起來,達到進行小車架的變異設(shè)計、開發(fā)出新產(chǎn)品的目的。
1 小車架參數(shù)——模塊化設(shè)計系統(tǒng)的建立
小車架參數(shù)——模塊化設(shè)計系統(tǒng)的基本開發(fā)研究思路是:首先研究產(chǎn)品功能模塊和結(jié)構(gòu)模塊的劃分方法,在此基礎(chǔ)上結(jié)合CAD技術(shù),研究功能模塊的參數(shù)化定義方法,實現(xiàn)功能模塊的變異,以支持這個產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計。為此,本文將小車架參數(shù)——模塊化設(shè)計系統(tǒng)的開發(fā)過程分成兩部分工作進行:即功能模塊建立和參數(shù)化基本模塊建立。具體的設(shè)計開發(fā)過程如圖1所示。
圖1 設(shè)計開發(fā)過程圖
1.1 小車架的模塊劃分
目前模塊化設(shè)計方法主要有結(jié)構(gòu)分析法和功能分析法兩種。前者適用于零部件結(jié)構(gòu)特征相對明顯的產(chǎn)品,而后者適用于零部件功能相對獨立的產(chǎn)品,屬于較高的層次。對于小車架這種功能獨立,本身有層次的產(chǎn)品而言,比較適合采用功能分析法對其進行產(chǎn)品模塊族的劃分以及產(chǎn)品功能模塊模型的建立。通過與用戶的多次交流,確定了小車架的模塊劃分原則是:①保持各個模塊在功能和結(jié)構(gòu)方面有一定的獨立性和完整性;②各個模塊間的接口要素便于聯(lián)接和分離;③模塊與模塊之間的相關(guān)盡量的少;④模塊分解的粒度要適中。
起重機小車架的功能結(jié)構(gòu)如圖2所示。其中梁是小車架中主要的承重件,主要承擔(dān)起升機構(gòu)和運行機構(gòu)傳遞給小車架的主要載荷;平臺是小車架中的主要支承件,允許設(shè)備使用或維護人員在上面走動;底座是指起升機構(gòu)與運行機構(gòu)中的電機、減速器、制動器等與小車架的聯(lián)接件,即電機、減速器、制動器等通過底座固定在小車架的梁或平臺上;梯子是允許設(shè)備使用或維護人員上下設(shè)備的通道;欄桿主要是保證設(shè)備使用或維護人員工作的安全性。
圖2 車架功能結(jié)構(gòu)圖
基于以上原則本系統(tǒng)把小車架劃分成了主梁,端梁,平臺,減速機座,卷桶底座,制動器底座,支腿及附屬板等幾個功能模塊其中主梁和端梁作為主要模塊,將決定著小車架的主要形狀和載荷,如圖3所示。
圖3 小車架的模塊劃分圖
1.2 小車架的參數(shù)化驅(qū)動
模塊化研究的結(jié)果是將按照產(chǎn)品的功能與結(jié)構(gòu)將產(chǎn)品分解成一個個功能模塊,但是這些功能模塊是靜態(tài)的,而產(chǎn)品設(shè)計中需要將這些功能模塊進行必要的變異,以產(chǎn)生新的模塊,參數(shù)化技術(shù)就是利用CAD 技術(shù),將產(chǎn)品的功能模塊進行變異,產(chǎn)生新的模塊,從而使功能模塊由靜態(tài)向動態(tài)轉(zhuǎn)變,達到創(chuàng)新設(shè)計的目的,對于小車架而言,參數(shù)化驅(qū)動主要分三個步驟來進行:首先是對各功能模塊進行參數(shù)化定義,然后對其進行變參,產(chǎn)生新的功能模塊(功能模塊的參數(shù)化模型)。
(1)功能模塊的參數(shù)化定義。對于給定形狀的零件,它的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不變,變化的主要是它的尺寸參數(shù)。因此建立相同結(jié)構(gòu)不同尺寸的參數(shù)化零件,我們只要實現(xiàn)相關(guān)參數(shù)聯(lián)動即可。即使僅僅考慮零件的尺寸參數(shù),忽略其它的參數(shù),這類參數(shù)還是數(shù)量大,關(guān)系復(fù)雜,必須根據(jù)區(qū)分出的各個特征,確定主約束參數(shù)和次約束參數(shù)。然后提取主約束參數(shù),建立主約束參數(shù)與次約束參數(shù)之間的關(guān)系。主約束參數(shù)確定有兩個原則。是必須保證參數(shù)化特征的所有次約束參數(shù)都可以直接或間接地和主約束參數(shù)發(fā)生聯(lián)系;二是設(shè)計的目標(biāo)要求以及決定設(shè)計的一些關(guān)鍵參數(shù)應(yīng)該作為主約束參數(shù)。在每個特征部分將參數(shù)分為三類:①主參數(shù)。決定零件裝配約束或形狀結(jié)構(gòu)的參數(shù)。參數(shù)之間是相互獨立的,由設(shè)計者或者應(yīng)用計算程序確定其值;②次參數(shù)。其值由主參數(shù)決定。主參數(shù)確定以后,根據(jù)參數(shù)關(guān)系表達式確定次參數(shù)。這類參數(shù)不能人工進行改變;③常數(shù)。這類參數(shù)是設(shè)計中其它關(guān)系表達式要用到的一些常數(shù),將它們也作為一種固定參數(shù)表達式列出。
現(xiàn)取小車架上的一個模塊卷筒支承座為例進行說明,如圖4所示。首先根據(jù)它的特征,確定主約束參數(shù),即L,W,H,T1,T2,T3,X1,X2和X3另外根據(jù)各個零件間的拓?fù)潢P(guān)系,利用參數(shù)關(guān)系表達式,來確定次參數(shù)。如零件1的長寬高特征參數(shù)分別為:L,W,T3;零件2的長寬高特征參數(shù)分別為L,H-T3,T2;零件3的長寬高特征參數(shù)分別為:W-X3-T2,T1,H-T3;零件4的長寬高特征參數(shù)分別為:X3,T1,H-T3;零件3的相對坐標(biāo)是:X1+T1;零件4的相對坐標(biāo):X1+T1+X2+T1。
圖4 卷筒支承座的參數(shù)劃分簡圖
(2)功能模塊的參數(shù)化模型建立。在本系統(tǒng)中,主要采用的是參數(shù)修改法,即在SolidWorks中,利用已有的模型,通過修改模型參數(shù)的方法得到需要的新模型。用此方法建立參數(shù)化模型,必須有模型庫的支持,模型庫通常是由用戶事先用手工方式建立,保存在程序指定的目錄下。需要使用時,從模型庫中打開模型文件,對指定的尺寸參數(shù)進行修改,重建,就可以獲得滿足需要的模型。
1.3 小車架的參數(shù)——模塊化設(shè)計系統(tǒng)
本系統(tǒng)是針對橋式起重機上的小車架設(shè)計開發(fā)的計算機輔助設(shè)計工具。從用戶的角度來講,通過簡單的數(shù)據(jù)輸入和操作,就可以得到符合設(shè)計要求的一系列零部件三維模型以及工程圖;從邏輯上講,系統(tǒng)包括零件庫,工程圖庫,模型驅(qū)動軟件幾個部分,首先通過分析建立小車架各個模塊的參數(shù)化模型,然后建立模型驅(qū)動軟件,當(dāng)用戶輸入簡單的一切驅(qū)動參數(shù),就可以得到新的符合設(shè)計要求的零部件模型和工程圖。
2 系統(tǒng)運行實例
啟動SolidWorks(本系統(tǒng)需運行在SolidWorks2006版本),點擊【文件】【打開】選擇相應(yīng)的打開文件類型*.dll進行加載。
點擊【小車架參數(shù)化設(shè)計】【總體參數(shù)】,啟動小車架設(shè)計界面進行參數(shù)化設(shè)計。對其主要參數(shù)進行——設(shè)計,既而得到新的小車架以及主要特征參數(shù)。
3 結(jié)束語
隨著計算機的迅速發(fā)展,CAD技術(shù)已經(jīng)深入到制造行業(yè)的各個方面了。模塊化設(shè)計思想要求設(shè)計人員采用計算機輔助設(shè)計,快速檢索以往的設(shè)計信息,在此基礎(chǔ)上經(jīng)少量修改,迅速滿足用戶需求。本文正是將模塊化設(shè)計和CAD技術(shù)結(jié)合起來,建立產(chǎn)品的模塊庫,對產(chǎn)品進行參數(shù)化,以此來支持產(chǎn)品的變異設(shè)計。
企業(yè)的初步使用說明,小車架參數(shù)——模塊化設(shè)計方法適合于開發(fā)有很強適應(yīng)性和靈活性的橋式起重機變型產(chǎn)品,它不僅可以滿足用戶多樣化多層次的需求,而且具有產(chǎn)品設(shè)計生產(chǎn)周期短、成本低的特點,具有很強的市場競爭能力。
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