Solidworks小車架參數(shù)模塊化設(shè)計(jì)

2013-05-26 by:廣州有限元分析、培訓(xùn)中心-1CAE.COM 來(lái)源:仿真在線

提出了在Solidworks中起重機(jī)小車架的參數(shù)模塊化建模方法,應(yīng)用VC++6.0對(duì)Solidworks進(jìn)行了二次開(kāi)發(fā),實(shí)現(xiàn)了在Solidworks環(huán)境下對(duì)小車架的功能模塊進(jìn)行變參,達(dá)到進(jìn)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(lái)源:萬(wàn)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(jī)上的重要組成部分,但由于其通用性不高,設(shè)計(jì)工作量較大,其更新設(shè)計(jì)一直是橋式起重機(jī)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的瓶頸之一。本文提出了一種基于SolidWorks二次開(kāi)發(fā)功能的小車架參數(shù)——模塊化設(shè)計(jì)方法。該方法將機(jī)械設(shè)計(jì)方法中的模塊化設(shè)計(jì)和CAD技術(shù)中的參數(shù)化設(shè)計(jì)結(jié)合起來(lái),在SolidWorks中建立小車架各組成模塊的模塊庫(kù),并對(duì)各模塊的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行定義,進(jìn)而通過(guò)軟件開(kāi)發(fā),將模塊組合與參數(shù)化設(shè)計(jì)結(jié)合起來(lái),達(dá)到進(jìn)行小車架的變異設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)出新產(chǎn)品的目的。

1 小車架參數(shù)——模塊化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的建立

小車架參數(shù)——模塊化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的基本開(kāi)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(shí)現(xiàn)功能模塊的變異,以支持這個(gè)產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。為此,本文將小車架參數(shù)——模塊化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程分成兩部分工作進(jìn)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(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程如圖1所示。

Solidworks小車架參數(shù)模塊化設(shè)計(jì)solidworks simulation分析案例圖片1

圖1 設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程圖

1.1 小車架的模塊劃分

目前模塊化設(shè)計(jì)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(duì)明顯的產(chǎn)品,而后者適用于零部件功能相對(duì)獨(dú)立的產(chǎn)品,屬于較高的層次。對(duì)于小車架這種功能獨(dú)立,本身有層次的產(chǎn)品而言,比較適合采用功能分析法對(duì)其進(jìn)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(guò)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(gè)模塊在功能和結(jié)構(gòu)方面有一定的獨(dú)立性和完整性;②各個(gè)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(jī)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(jī)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)傳遞給小車架的主要載荷;平臺(tái)是小車架中的主要支承件,允許設(shè)備使用或維護(hù)人員在上面走動(dòng);底座是指起升機(jī)構(gòu)與運(yùn)行機(jī)構(gòu)中的電機(jī)、減速器、制動(dòng)器等與小車架的聯(lián)接件,即電機(jī)、減速器、制動(dòng)器等通過(guò)底座固定在小車架的梁或平臺(tái)上;梯子是允許設(shè)備使用或維護(hù)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(hù)人員工作的安全性。

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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(tái),減速機(jī)座,卷桶底座,制動(dòng)器底座,支腿及附屬板等幾個(gè)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。

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圖3 小車架的模塊劃分圖

1.2 小車架的參數(shù)化驅(qū)動(dòng)

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(gè)個(gè)功能模塊,但是這些功能模塊是靜態(tài)的,而產(chǎn)品設(shè)計(jì)中需要將這些功能模塊進(jìn)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(jìn)行變異,產(chǎn)生新的模塊,從而使功能模塊由靜態(tài)向動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)變,達(dá)到創(chuàng)新設(shè)計(jì)的目的,對(duì)于小車架而言,參數(shù)化驅(qū)動(dòng)主要分三個(gè)步驟來(lái)進(jìn)行:首先是對(duì)各功能模塊進(jìn)行參數(shù)化定義,然后對(duì)其進(jìn)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(duì)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(shí)現(xiàn)相關(guān)參數(shù)聯(lián)動(dòng)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(gè)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(gè)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(jì)的目標(biāo)要求以及決定設(shè)計(jì)的一些關(guān)鍵參數(shù)應(yīng)該作為主約束參數(shù)。在每個(gè)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(dú)立的,由設(shè)計(jì)者或者應(yīng)用計(jì)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(dá)式確定次參數(shù)。這類參數(shù)不能人工進(jìn)行改變;③常數(shù)。這類參數(shù)是設(shè)計(jì)中其它關(guān)系表達(dá)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(dá)式列出。

現(xiàn)取小車架上的一個(gè)模塊卷筒支承座為例進(jìn)行說(shuō)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(gè)零件間的拓?fù)潢P(guān)系,利用參數(shù)關(guān)系表達(dá)式,來(lái)確定次參數(shù)。如零件1的長(zhǎng)寬高特征參數(shù)分別為:L,W,T3;零件2的長(zhǎng)寬高特征參數(shù)分別為L(zhǎng),H-T3,T2;零件3的長(zhǎng)寬高特征參數(shù)分別為:W-X3-T2,T1,H-T3;零件4的長(zhǎng)寬高特征參數(shù)分別為:X3,T1,H-T3;零件3的相對(duì)坐標(biāo)是:X1+T1;零件4的相對(duì)坐標(biāo):X1+T1+X2+T1。

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圖4 卷筒支承座的參數(shù)劃分簡(jiǎn)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(guò)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(kù)的支持,模型庫(kù)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(shí),從模型庫(kù)中打開(kāi)模型文件,對(duì)指定的尺寸參數(shù)進(jìn)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(jì)系統(tǒng)

本系統(tǒng)是針對(duì)橋式起重機(jī)上的小車架設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)工具。從用戶的角度來(lái)講,通過(guò)簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)輸入和操作,就可以得到符合設(shè)計(jì)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(kù),工程圖庫(kù),模型驅(qū)動(dòng)軟件幾個(gè)部分,首先通過(guò)分析建立小車架各個(gè)模塊的參數(shù)化模型,然后建立模型驅(qū)動(dòng)軟件,當(dāng)用戶輸入簡(jiǎn)單的一切驅(qū)動(dòng)參數(shù),就可以得到新的符合設(shè)計(jì)要求的零部件模型和工程圖。

2 系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)例

啟動(dòng)SolidWorks(本系統(tǒng)需運(yùn)行在SolidWorks2006版本),點(diǎn)擊【文件】【打開(kāi)】選擇相應(yīng)的打開(kāi)文件類型*.dll進(jìn)行加載。

點(diǎn)擊【小車架參數(shù)化設(shè)計(jì)】【總體參數(shù)】,啟動(dòng)小車架設(shè)計(jì)界面進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)。對(duì)其主要參數(shù)進(jìn)行——設(shè)計(jì),既而得到新的小車架以及主要特征參數(shù)。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展,CAD技術(shù)已經(jīng)深入到制造行業(yè)的各個(gè)方面了。模塊化設(shè)計(jì)思想要求設(shè)計(jì)人員采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì),快速檢索以往的設(shè)計(jì)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(jì)和CAD技術(shù)結(jié)合起來(lái),建立產(chǎn)品的模塊庫(kù),對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行參數(shù)化,以此來(lái)支持產(chǎn)品的變異設(shè)計(jì)。

企業(yè)的初步使用說(shuō)明,小車架參數(shù)——模塊化設(shè)計(jì)方法適合于開(kāi)發(fā)有很強(qiáng)適應(yīng)性和靈活性的橋式起重機(jī)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(jì)生產(chǎn)周期短、成本低的特點(diǎn),具有很強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。

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