proe履帶汽車傳動(dòng)系統(tǒng)建模中應(yīng)用

2013-06-27 by:proe培訓(xùn)中心來源:仿真在線

隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)方面表現(xiàn)的尤為顯著。三維造型技術(shù)、參數(shù)設(shè)計(jì)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(jì)中,并發(fā)揮出前所未有的作用,推動(dòng)工程設(shè)計(jì)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(jì)思想——基于特征的參數(shù)化設(shè)計(jì),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(tái)上運(yùn)行?？勺屖褂谜咄瑫r(shí)完成工業(yè)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)功能,模擬加工制造,縮短產(chǎn)品開發(fā)的時(shí)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(shí)不能直接處理特定的產(chǎn)品,由于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的要求千差萬別,企業(yè)擁有的設(shè)計(jì)資源和設(shè)計(jì)環(huán)境也不同,再加上國(guó)外設(shè)計(jì)觀念、標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)內(nèi)存在差異,在使用該軟件進(jìn)行具體產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)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(jì)中最大限度地發(fā)揮潛力,創(chuàng)造效益,就需要對(duì)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(jì)能力,由此確立所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的功能、所需的設(shè)計(jì)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(chǎng)走向,使產(chǎn)品保持長(zhǎng)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(shí),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(dòng)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(jì)人員在一個(gè)符合國(guó)際的規(guī)范化環(huán)境下工作,并確保設(shè)計(jì)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(gè)配置文件和設(shè)定模型模板等。

2.4 履帶車輛傳動(dòng)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(jì)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(jì)中取不同的值造成的。對(duì)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(jì)算機(jī)自動(dòng)查詢圖形數(shù)據(jù)庫,或由相應(yīng)的軟件計(jì)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(dòng)設(shè)計(jì)出圖形。其工作原理如圖1所示。

proe履帶汽車傳動(dòng)系統(tǒng)建模中應(yīng)用proe學(xué)習(xí)資料圖片1

圖1 參數(shù)化CAD設(shè)計(jì)工作原理

履帶車輛傳動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面,三維參數(shù)化CAD技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家,大大提高了設(shè)計(jì)效率。

2.5 履帶車輛傳動(dòng)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(shí)應(yīng)根據(jù)開發(fā)功能的難易程度、設(shè)計(jì)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(dòng)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(gè)進(jìn)程間傳遞函數(shù)的識(shí)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(gè)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(duì)話框資源文件等。
    程序資源文件是用C語言程序,是整個(gè)Pro/TOOLKIT程序開發(fā)的核心部分。從功能上分,程序設(shè)計(jì)的主要工作體現(xiàn)在兩個(gè)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(jì)接口程序和應(yīng)用程序運(yùn)行結(jié)束時(shí)的終止程序;二是根據(jù)功能需求設(shè)計(jì)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(gè)或多個(gè)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(jì)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(cè)和運(yùn)行。注冊(cè)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(dòng)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(hào);
    END // 結(jié)束。
    注冊(cè)方式包括自動(dòng)和手動(dòng)兩種。

2.7 履帶車輛傳動(dòng)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(jì)模式,運(yùn)行流程如圖2所示,首先根據(jù)傳動(dòng)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)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(dòng)箱、主離合器、變速箱、風(fēng)扇聯(lián)動(dòng)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(jì)方法完成參數(shù)驅(qū)動(dòng),建立新的零件,然后結(jié)合總體設(shè)計(jì)規(guī)劃的要求完成子系統(tǒng)自動(dòng)裝配生成整體模型,最后通過檢驗(yàn)工具對(duì)裝配體在靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種情況下進(jìn)行干涉檢查。

proe履帶汽車傳動(dòng)系統(tǒng)建模中應(yīng)用proe圖片圖片2

在裝配體正確設(shè)計(jì)后,使用Pro/MECHANICA模塊對(duì)傳動(dòng)總成進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真和有限元分析。通過對(duì)傳動(dòng)總成受力的模擬,系統(tǒng)計(jì)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(jì)算出各部分的應(yīng)力與應(yīng)變。通過分析計(jì)算結(jié)果并結(jié)合以往的經(jīng)驗(yàn),確定該設(shè)計(jì)方案能否滿足設(shè)計(jì)要求。對(duì)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(jì)要求。最后將新前軸設(shè)計(jì)方案存儲(chǔ)到前軸設(shè)計(jì)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(duì)話框和信息顯示技術(shù),幫助使用者輕松地使用本系統(tǒng)。

3、結(jié)束語

proeNGINEER軟件強(qiáng)大的二次開發(fā)功能應(yīng)用于三維CAD產(chǎn)品設(shè)計(jì)中,可為使用者量身定做出最有效的設(shè)計(jì)流程,大大提高設(shè)計(jì)效率,減輕工作量。利用本系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)不僅能較好地完成設(shè)計(jì)任務(wù),而且效率較高,體現(xiàn)出二次開發(fā)技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值。

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