杆端关节轴承参数化CAD系统的研究与实现杆端关节轴承参数化CAD系统的研究与实现 杆端关节轴承参数化 CAD 系统的研究与实现 1 2 1李秋实,刘印锋,韩 虎 (11 临沂师范学院 工程学院 ,山东 临沂 276005 ; ) 21 临沂师范学院 信息学院 ,山东 临沂 276005 摘 要 :结合杆端关节轴承传统设计的工程实践 ,利用计算机辅助设计的方法对杆端关节轴承 进行了初步实践 。同时 ,在深入研究 Pro/ E 的参数化建模与特征建模的基础上 ,考虑了 Pro/ E 与 Microsof t visual C + + 、Micr...

  杆端关节轴承参数化CAD系统的研究与实现 杆端关节轴承参数化 CAD 系统的研究与实现 1 2 1李秋实,刘印锋,韩 虎 (11 临沂师范学院

  学院 ,山东 临沂 276005 ; ) 21 临沂师范学院 信息学院 ,山东 临沂 276005 摘 要 :结合杆端关节轴承传统设计的工程实践 ,利用计算机辅助设计的方法对杆端关节轴承 进行了初步实践 。同时 ,在深入研究 Pro/ E 的参数化建模与特征建模的基础上 ,考虑了 Pro/ E 与 Microsof t visual C + + 、Microsof t Access 接口技术 、参数化设计的数据结构与数据传递 关系 ,基于 Pro/ Toolink ,对 Pro/ E 进行了二次开发 ,实现了三维参数化计算机辅助设计系统的 开发 。最终 ,以杆端关节轴承为例对系统来进行了设计应用 ,验证了系统的实用性 ,也为其它种 类的轴承甚至其它产品设计提供了好的借鉴方法 。 关键词 :参数化 ; CAD ; Pro/ E ;杆端关节轴承 () 中图分类号 : TP391172 文献标识码 :B 文章编号 :167125276 203 Study and Real izat ion of the Para metric 3 D imension CAD System of Min iature Rod End Ball Bearing 1 2 1L I Qiu2shi,L IU Yin2feng, HAN Hu ( 11 Engineering College , Linyi Teacher’s College ,Linyi 276005 , China ; ) 21 Informatio n College , Linyi Teacher’s College ,Linyi 276005 ,China Abstract :In co mbinatio n wit h t he engineering p ractices of t he t raditio nal design of t he Miniat ure Rod End Ball Bearing ,Minia2 t ure Rod End Ball Bearing is p ut into p rimary p ractice wit h t he use of t he technique of CAD. Meanwhile , o n t he basis of lu2 cubrating paramet ric modeling and characteristic modeling of Pro/ E ,it si to co nsider co mp rehensively t he interface technique of Pro/ E and Microsof t Visual C + + 、Microsof t Access and t he relatio nship bet ween paramet ric designed data f rame and data t ransformatio n synt hetically. On t he basis of Pro/ Toolink , t he seco nd exploitatio n of Pro/ E has realized t he exploitatio n of t he 3D paramet ric CAD system. Finally , t his paper p ut s t he system into p ractice wit h t he example of Miniat ure Rod End Ball Bear2 ing , which has co nfirmed t he p racticability of t his system , and also p rovided t he good model met hod for ot her types bearing and even ot her p roduct designs. Key words :paramet ric ; CAD ; Pro/ E ; miniat ure rod end ball bearing 求解 。参数化技术具有以下三方面的优点 : 0 引言 ) a设计人员的初始设计的基本要求低 。无须精确绘图 , 只 需勾绘草图即可 , 然后通过适当的约束得到 所 需 精 确 图 机械产品的设计从产品构思 、概念表达 、结构设计 、性 形 ; 能分析到最终的产品加工是一个很复杂的过程 ,传统的 设计方法缺乏创新性 、灵活性 ,其效率也低 ,严重影响了产 ) b便于系列化设计 。一次设计成型后 , 可通过尺寸 品的上市时间 ,已成为现代化产品设计的瓶颈 ,而三维参 的修改得到同种规格零件的不一样的尺寸系列 ; 数化计算机辅助设计是当今设计领域研究的热点 ,是解决 ) c便于编辑 、修改 ,能满足反复设计需要 。当在设计 上面问题的出路之一 。 中发现有不适当的部分时 ,设计者可经过仔细修改约束而方便 地得到新的设计 。 这些优点使得参数化技术非常适合于 对整个设计过 1 参数化设计 1 ,3 程的支持 。因为设计的目的是为满足一定的功能需求 ,() 参数化设计 paramet ric dimensio n2driven的一种 而这些功能需求往往可以转化为适当的设计约束 。设计 驱动机制即参数驱动 ,参数驱动机制是基于对图形数据的 操作 。通过参数驱动机制 ,可以对图形的几何数据来进行参 者通过对一设计约束的控制可以方便灵活地实现产品的 数化修改 。 功能 。 参数化技术以约束为核心 ,是一种比约束自由造型技 术更新颖 、更好的造型技术 。该技术将复杂的设计过程分 2 系统的开发 解为三个子过程 ,即草图设计 、对草图施加约束以及约束 我们对三维参数化设计进行了理论研究 ,也为本文的 计算机辅助设计系统的开发打下了坚实的基础 。本文就 以 GIXS 系列的杆端关节轴承的三维参数化计算机辅助 设计为例 , 利 用 面 向 对 象 语 言 友 好 的 人 机 接 口 界 面 , 对 4 ,5 Pro/ E 进行了二次开发,开发出一种杆端关节轴承三 维参数化 CAD 系统 ,现将该系统来进行具体的介绍 。 2 . 1 设计

  通过对系统要求的综合考虑 ,确定系统程序流程如图 ) ) 1 所示 。具体如下 : 1启动程序 , 进行用户身份验证 ; 2 进入系统主界面 ,选择设计菜单中的主参数设计 ,确定杆 ) 端关节轴承的基本信息参数 ; 3杆端关节轴承由壳体和关节 ) 球两个部分 ,对主要零部件进行设计 ; 4每个部件设计中 () 再细分为选型设计 、总体设计 部件各零件主要参数设计2 系统构成图 图 ) 和装配设计等 ;5对修改后的主要零件进行有限元分析 , ) 分析修改参数的合理性 ;6保存符合标准要求的模型及保存 、 之间的数据传送通讯 。具体的说 ,各个模块子系统之间的 数据相互调用也属于接口系统部分 ,它们能通过关键字 )完成杆端关节轴承的设计过 打印符合需要的工程图 ; 7 来实现 。系统的最终目的是要对 Pro/ E 软件做相关操作 ,所 程 ,退出系统 。 以必然涉及 Pro/ E 软件系统环境参数的设置 ,以及一系列 与绘图有关的对象 ,属性 ,类等 。以 VBA 开发工具为例 , ) ( Pro/ E 提供了丰富的对象集合 ,如 Applicatio n 应用程序 ) (对象 、Toolbar 工具条对象等 ; ) b参数确定子系统 :参数化设计的机制是参数驱动 , 所以该子系统是本设计系统的基础模块 。涉及几大类杆 端关节轴承的设计参数很多 ,比如公称油压 、张拉力 、各个 零件的尺寸参数及其关联尺寸参数等 ,只有确定好这些参 数 ,才可实现参数化的绘图 ,并实现部分或全部的参数化 的装配 。其中一些参数可以由公式直接得到 ,其他的还有一 些

  件的参数可以从数据库中提取 ; ) c图 形 生 成 子 系 统 : 这 是 本 设 计 系 统 的 关 键 模 块 。 系统的最终目的是由已知参数来形成各个零件的二维 工程图和三维立体图 , 并可自动依据尺寸 的 大 小 调 节 比 例 ,即工程图样的自动生成 , 实现真正 的“甩 图 板”设 计 。 Pro/ E 软件中内嵌的 VBA 拥有丰富的可供 Pro/ E 直接操 作的对象 ,方法 , 属性等 , 使得 零 件 图 的 生 成 可 以 顺 利 实 现 ; ) d装配子系统 : 三维设计软件的优点是一方面直 接反映物体的真实外形而不像二维图形的抽象 ,另一方面 更重要的就是在于三维设计软件能轻松实现自上而下的设 计 ,有零件生成子系统生成每种型号的零件后可由该系统 进行装配设计 ,其间涉及到的装配干涉等问题可以自动检 测 ,发现问题后提示设计人员修改某些参数 ,然后重新返 回零件设计子系统 ,重新调整其他参数进行重新设计 。另 1 系统程序流程 图 外 ,从三维装配图中如若发现不合理的地方后都可以重新 返回设计 。由于三维图形的直观性 ,可以大大提高设计效 2 . 2 系统的结构功能及说明 率 ; 通过前面的研究 ,我们最终将杆端关节轴承三维参数 ) e有限元分析模型参数化子系统 : 该模块负责完成 6 化 CAD 系统的构成设计成如图 2 所示 。 杆端关节轴承三维参数化 CAD 系统主要由通讯接口 手段之一 。 高版本的软件本身带有有限元分析的功能 ,通过对受 力物体施加约束和施加力 ,以及进行单元格的划分后就可 ) 以进行受力分析 ,它最后给出三种形式的结果 : 1截面变 ) ) 形图 ;2应力应变图 ;3以

  形式给出数值图表 ,包括纵 向变形 ,横向变形 ,在某方向的最大变形 。通过这种方式 可以很直观地看出零部件受力后的情况 。 3 系统的实现与应用 杆端关节轴承三维参数化辅助设计系统一方面体现 在其参数化设计的功能上 ,另一方面 ,为了避免以前的二 维设计只能对设计进行抽象反映并且只能实现自下而上 的设计的缺陷 ,所开发的设计系统还要体现它的三维造型 能力 。 4 有限元分析对线 生成工程图 整个系统有两大主体模块 :参数确定模块和图形生成 模块 。图形由参数驱动 。以杆端这个零件为例 ,在确定了 它的所有参数以后 ,通过绘图程序可直接生成如图 3 所示 的三维图和二维图 。图中菜单栏中的最右侧的“杆端关节 轴承”菜单是作者自己开发的专用菜单 。 图 5 有限元分析结果图 户需求生成相应的二维或三维图形 ,也可以查询每一种型 号零件的配置信息 。除此之外 ,系统还具有有限元分析和 性能仿真的功能 。也为其它类型的轴承甚至其它产品的 图 3 确定参数生成工程图 计算机辅助设计提供了好的借鉴方法 。 3 . 2 有限元分析 : 参考文献 系统自动启用 Pro/ E 的有限元分析工具 ,满足各个设 置要求后进行有限元分析 。图 4 是有限元分析对线 鲁嘉华. 参数化 CAD 中常用的软件和语言J . 计算机工程与 5 是有限元分析结果 。( ) 设计 ,1994 1:35237 . ( ) 陈 兴. 参数化图形库技术J . 计算机应用 ,1994 2:38239 . 3 . 3 性能仿线 许锦泓. 尺寸驱动的构造过程参数化绘图方法的研究与实现 受试验 条 件 所 限 , 缺 少 大 型 的 仿 真 软 件 如 ADAMS 3 ( ) J . 机械设计 ,1999 11:45248 . 等 ,所以无法进行动态仿真 。本系统通过编制程序代码 , 张继春. Pro/ Engieering 二次开发使用教程M . 北京 : 北京大 学出版社 ,2003 . 对整个系统来进行了静态性能仿真分析 ,生成的性能曲线 李世国. Pro/ Toolink 程序设计 M . 北京 : 机械工业出版社 , 以帮助了解杆端关节轴承的工作动态 。 2003 . 5 4 结论 本文重点讲述了杆端关节轴承三维参数化 CAD 系统 6 Brimso n J A and Downe y. Feat ure technology :a key to manufac2 的具体实现过程 。利用面向对象语言友好的人机接口界 ( ) t uring integratio n J . CIM Review ,1986 ,12 3. 面 ,对 Pro/ E 进行了二次开发 。用户只需选择所需的杆端 关节轴承的型号 ,系统即可自动进行设计计算 ,并根据用 收稿日期 :2006212213

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