proe履帶汽車傳動系統建模中應用

2013-06-27 by:proe培訓中心來源:仿真在線

隨著計算機輔助設計和輔助制造技術的飛速發展,其應用領域在日益擴展,已使工程設計業和制造業發生了深刻的變化,這一點在產品的結構設計方面表現的尤為顯著。三維造型技術、參數設計技術和虛擬現實技術等新概念、新辦法已滲透到傳統的結構設計中,并發揮出前所未有的作用,推動工程設計技術的發展。

PTC 公司的proeNGINEER 是現代CAD系統的代表,由它率先采用的革命性的設計思想——基于特征的參數化設計,領導了現代CAD發展的潮流。其主要特征功能有:全相關性、基于特征的參數化模型建模、先進的資料管理系統和裝配管理工程數據庫再利用等。它易于使用,可在各種硬件平臺上運行。可讓使用者同時完成工業設計、結構設計功能,模擬加工制造,縮短產品開發的時間和流程。

然而就是由于proeNGINEER軟件的這種廣而博的通用性,使它在具體應用時不能直接處理特定的產品,由于產品設計的要求千差萬別,企業擁有的設計資源和設計環境也不同,再加上國外設計觀念、標準與國內存在差異,在使用該軟件進行具體產品設計時會感到有些不是特別方便。基于這一點,為了使proeNGINEER軟件能夠在企業特定產品設計中最大限度地發揮潛力,創造效益,就需要對proeNGINEER進行二次開發。也就是把proeNGINEER進一步充實、完善、改進,進而成為用戶適用的CAD/CAE/CAM應用系統。

2、二次開發中應注意的問題

2.1 明確二次開發的目的
開發之前要明確產品的性質和所需的設計能力,由此確立所設計產品的功能、所需的設計理論和人力物力資源,還要考慮產品的更新以及未來的市場走向,使產品保持長久的可用性和生命力。

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

2.3 定制標準化的應用環境
為了讓所有的設計人員在一個符合國際的規范化環境下工作,并確保設計產品的正確性、標準化,需要定制用戶標準化的proeNGINEER應用環境,包括設定標準的工作環境、定義等三個配置文件和設定模型模板等。

2.4 履帶車輛傳動系統建模開發思路
很多單位的產品大部分是定型產品,此種產品的系列化、通用化和標準化程度很高。進行這些產品設計所采用的數學模型及產品的結構都是固定不變的,所不同的只是產品的結構尺寸不同,而結構尺寸的差異是由于相同數目類型的已知條件在不同規格的產品設計中取不同的值造成的。對于這類產品,可以將已知條件和其他的隨產品規格而變化的基本參數用相應的變量代替,然后根據已知條件和基本參數,由計算機自動查詢圖形數據庫,或由相應的軟件計算出繪圖所需的全部數據,由專門的繪圖生成軟件在屏幕上自動設計出圖形。其工作原理如圖1所示。

proe履帶汽車傳動系統建模中應用proe學習資料圖片1

圖1 參數化CAD設計工作原理

履帶車輛傳動系統屬于系列化、通用化和標準化程度高的裝置。它是各種不同用途車輛的重要組成部分,承擔功率傳遞、分配和轉換等功能,車輛通過該系統實現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,決定了其結構、功能和理論規律的復雜性。在履帶車輛傳動系統設計方面,三維參數化CAD技術已經應用于國外工業發達國家,大大提高了設計效率。

2.5 履帶車輛傳動系統開發工具的選擇
在proeNGINEER中提供了多種二次開發的工具,常用的包括:FAMILY TAB(族表)、PROGRAM(程序)、UDF(用戶定義特征)和Pro/TOOLKIT等。這些工具都可進行快速的二次開發,使用時應根據開發功能的難易程度、設計人員的素質高低和產品的結構特點綜合考慮選取。鑒于該系統在proeNGINEER環境中定制了大量用戶化命令,需要與它低層的數據庫信息進行大量交互,完成較復雜的操作,因此,筆者選擇Pro/TOOLKIT工具包作為開發工具。

Pro/TOOLKIT是proeNGINEER軟件系統提供的完全基于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,能夠使外部應用程序(客戶應用程序)安全有效地訪問proeNGINEER數據庫和應用程序。并且通過C語言編程及應用程序與proeNGINEER系統的無縫集成,客戶和第三方能夠在proeNGINEER系統中添加所需的功能,并借助第三方編譯環境進行調試。

總的來說,Pro/TOOLKIT應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,即動態連接庫模式(DLL MODE)和多進程模式(MULTIPROCESS MODE),也稱為派生模式,SPAWNED MODE)。DLL MODE是將Pro/TOOLKIT應用程序集成到proeNGINEER中的標準方法。用戶編譯C語言應用程序,與proeNGINEER庫連接。MULTIPROCESS MODE是Pro/TOOLKIT支持的第二種將應用程序和proeNGINEER集成的方法。在此種模式下,應用程序代碼經過編譯和連接,生成獨立的執行文件。該文件由proeNGINEER派生,并作為proeNGINEER的子進程進行。

兩種模式的比較:在DLL MODE下,Pro/TOOLKIT應用程序與proeNGINEER的信息交換是通過直接函數調用實現的;在MULTIPROCESS MODE下,信息交換是由進程之間消息系統完成的,該系統模擬直接函數調用,在兩個進程間傳遞函數的識別信息及其參數。異步模式較之同步模式,具有代碼復雜,執行速度慢的缺點。除非特別需要,一般不建議采用異步模式。

2.6 基于Pro/TOOLKIT二次開發的基本過程
開發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程序開發的核心部分。從功能上分,程序設計的主要工作體現在兩個方面:一是按Pro/TOOLKIT應用程序在proeNGINEER環境運行的要求設計接口程序和應用程序運行結束時的終止程序;二是根據功能需求設計Pro/TOOLKIT應用程序主體部分。前者是系統所要求的初始化部分和終止部分,后者是完成應用程序預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的應用程序設計向導可以方便快捷地創建Pro/TOOLKIT應用程序的基本框架,并進行編譯和連接。
    (3)程序的注冊和運行。注冊文件的作用是向proeNGINEER系統傳遞應用程序的信息,其形式如下:

    NAME //應用程序名稱;
    STARTUP //工作模式(SPAWN 或 DLL);
    EXEC_FILE //生成的可執行文件或動態連接庫文件;
    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 // 結束。
    注冊方式包括自動和手動兩種。

2.7 履帶車輛傳動系統參數建模的運行
系統采用自頂向下的設計模式,運行流程如圖2所示,首先根據傳動系統總體設計任務書確定系統的布置形式和主要尺寸參數。總系統由聯軸節、齒輪傳動箱、主離合器、變速箱、風扇聯動裝置、行星轉向機和側減速器等分系統組成。各分系統從資料庫中提取需要的零件模板,通過系統提供的變形設計方法完成參數驅動,建立新的零件,然后結合總體設計規劃的要求完成子系統自動裝配生成整體模型,最后通過檢驗工具對裝配體在靜態和動態兩種情況下進行干涉檢查。

proe履帶汽車傳動系統建模中應用proe圖片圖片2

在裝配體正確設計后,使用Pro/MECHANICA模塊對傳動總成進行運動仿真和有限元分析。通過對傳動總成受力的模擬,系統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的結構模塊計算出各部分的應力與應變。通過分析計算結果并結合以往的經驗,確定該設計方案能否滿足設計要求。對于不能滿足要求的零件通過修改和優化使其達到設計要求。最后將新前軸設計方案存儲到前軸設計資源庫中,不斷使之完善,并生成詳細系統工程圖、零件屬性列表和細化文檔。

在操作中,考慮到用戶化的需要,運用Pro/TOOLKIT編制了人機交互界面,并利用菜單、對話框和信息顯示技術,幫助使用者輕松地使用本系統。

3、結束語

proeNGINEER軟件強大的二次開發功能應用于三維CAD產品設計中,可為使用者量身定做出最有效的設計流程,大大提高設計效率,減輕工作量。利用本系統進行設計不僅能較好地完成設計任務,而且效率較高,體現出二次開發技術的應用價值。

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