參數(shù)化設(shè)計(jì)精選(九篇)

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第1篇：參數(shù)化設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞：自卸車；參數(shù)化；設(shè)計(jì)技術(shù)

中圖分類號：TH242 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）20-0097-02

自卸車的應(yīng)用領(lǐng)域很廣，其基本工作原理為通過應(yīng)用發(fā)動機(jī)驅(qū)動液壓舉升模塊來使自卸車的車廂向一定角度傾斜，由此可以將車廂里的貨物全部卸出，而車廂的復(fù)位功能的實(shí)現(xiàn)是通過控制液壓回路模塊，使車廂因本身的自重量回位。一般來說，自卸車可以分成兩大類：第一種是非公路應(yīng)用的超重型以及重型自卸車，其軸荷及外形尺寸長度、寬度、高度等不受國家相關(guān)公路法律法規(guī)的限制，這類車因?yàn)槠漭d重較大所以不被允許在公路上進(jìn)行運(yùn)輸工作，主要應(yīng)用在水利工地、礦山等特定地點(diǎn)，一般情況下與挖掘機(jī)一起工作。另外一種就是最常見的公路運(yùn)貨用的普通自卸車，這類車按其載貨量分為輕、中、重型自卸車，其主要進(jìn)行運(yùn)輸?shù)呢浳餅槊禾俊⑸笆?、泥土等?/p>

要想將參數(shù)化技術(shù)應(yīng)用到自卸車的設(shè)計(jì)中，則需要通過對其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及各類參數(shù)進(jìn)行分析梳理，以便在參數(shù)化設(shè)計(jì)過程中找主要參變量，為自卸車實(shí)現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。

1 自卸車車廂的結(jié)構(gòu)特征

常見的自卸車按照車貨廂舉升的方式不同可以分為兩種，分別是中頂式、前頂式。而中頂式根據(jù)油缸設(shè)置位置的不同又可分為F式以及T式兩種。盡管自卸車的舉升方式有所不同，但是行業(yè)中所常用貨箱廂體的結(jié)構(gòu)都是具有相似性，其具體形狀為矩形結(jié)構(gòu)，一般來說，由前板、底板、邊板及后板五大總成通過組焊形成了矩形結(jié)構(gòu)的主體廂（見圖1）。

五大總成的結(jié)構(gòu)也具有相似性，基本都是由平板構(gòu)件及骨架構(gòu)件通過焊接的方式而成，骨架結(jié)構(gòu)在細(xì)節(jié)處還有些差異，例如其構(gòu)件放置密度以及截面尺寸。如常見的邊板及底板形式（見圖2及圖3）。

2 自卸車箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的參數(shù)的確定

進(jìn)行廂體設(shè)計(jì)所用到的參數(shù)中最重要的是長、寬、高這三類參數(shù)。我國有相關(guān)的政策對自卸車箱體的設(shè)計(jì)寬度進(jìn)行了規(guī)定，其外寬不可以超出2500mm。而在一些企業(yè)內(nèi)部，則對廂體的內(nèi)寬做出了規(guī)定，規(guī)定其在2300mm左右，所以我們在對廂體進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)時不會將廂體的寬度參數(shù)設(shè)置為變量，而是將寬度參數(shù)以及長度參數(shù)設(shè)置為變量，這兩個變量可以用邊板的設(shè)計(jì)參數(shù)來進(jìn)行關(guān)聯(lián)，因此，廂體整體的參數(shù)要求可以通過對邊板參數(shù)的調(diào)控來滿足。

自卸車參數(shù)化設(shè)計(jì)的主要參數(shù)可以通過客戶的定制要求以及企業(yè)的相關(guān)規(guī)定和廂體材料尺寸來確定。而一些細(xì)節(jié)性的設(shè)計(jì)參數(shù)可以先不納入整體參數(shù)化設(shè)計(jì)的參數(shù)選取范疇，例如焊接參數(shù)、很小的圓口直徑等。這些較小的局部參數(shù)一般來說對自卸車整體車廂的設(shè)計(jì)影響不大，因此這類參數(shù)的設(shè)計(jì)可以放在主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成并且經(jīng)檢測無誤之后再進(jìn)行，將已經(jīng)設(shè)計(jì)好的宏觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行微調(diào)，完善那些細(xì)小部位的參數(shù)化設(shè)計(jì)，使整體結(jié)構(gòu)更加的完整。反之，如果在最開始參數(shù)化設(shè)計(jì)時就將這些細(xì)小的參數(shù)納入設(shè)計(jì)范圍，會導(dǎo)致因參數(shù)數(shù)量太多而出現(xiàn)設(shè)計(jì)失誤的情況發(fā)生，并且參數(shù)如果過多，會使設(shè)計(jì)編程的工作量增大，在設(shè)計(jì)的過程中不能夠靈活的運(yùn)用各個參數(shù)。

3 自卸車車廂參數(shù)化設(shè)計(jì)中對話框的設(shè)計(jì)

在對自卸車車廂進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)時，要求其對話框不僅僅有用來設(shè)置各個參數(shù)的編輯框來方便設(shè)計(jì)者將參數(shù)進(jìn)行輸入或者修改，并且會有圖片來提升各個參數(shù)的可識別性，在設(shè)計(jì)界面中，還需要有確定以及取消的操作按鍵，并且各個按鈕以及操作框的位置應(yīng)該具備一定的協(xié)調(diào)性，這樣有利于對話框保持美觀的外形。

自卸車車廂參數(shù)化設(shè)計(jì)中的對話框應(yīng)該根據(jù)參數(shù)的數(shù)量來隨時對自己的大小進(jìn)行調(diào)整。對話框要以UG的規(guī)則為基礎(chǔ)來實(shí)現(xiàn)。第一步是先要將UG的界面打開，然后進(jìn)入應(yīng)用菜單，在此菜單中選擇用戶界面式編輯器，然后點(diǎn)擊之后進(jìn)去編輯器的頁面（見圖4）。第二步是要以選好的參數(shù)以及定制模塊做為基礎(chǔ)來定制對話框，完成之后再進(jìn)行保存，這樣可以生成三個文件，分別是頭文件、界面文件以及模塊文件，形成界面效果圖（見圖5）。

4 自卸車參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用

對于一般企業(yè)來說，普遍應(yīng)用UGNX3.0來對產(chǎn)品進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)，因?yàn)閷G3.0應(yīng)用在開發(fā)軟件中會顯示其使用方便、開發(fā)便捷等特點(diǎn)，VC++6.0和UGNX3.0作為開發(fā)工具來進(jìn)行應(yīng)用。自卸車參數(shù)化設(shè)計(jì)中工程設(shè)置的路徑的環(huán)境變量設(shè)置為UGII_USER_DIR。舉個自卸車參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)具體應(yīng)用的例子：筆者為公司客戶的訂單要求自卸車車廂的長度為7600mm，寬度為2300mm，高度為1500mm，并且其前立柱以及后立柱要求尺寸都為550mm，上邊框要求250mm，下邊框要求寬度為300mm，中橫梁的寬度要求為220mm，中間縱橫梁的寬度要求為200mm，將相關(guān)參數(shù)輸入系統(tǒng)，很快形成了主體廂結(jié)構(gòu)圖，設(shè)計(jì)出圖速度是常規(guī)設(shè)計(jì)無法比擬的。

基于實(shí)際的應(yīng)用情況我們可以得出以下經(jīng)驗(yàn)：第一條是我們可以對客戶的訂單進(jìn)行測試，由此可以基本看出自卸車車廂的底板模型、后板模型、前半模型以及邊板模型這四大部分。第二條經(jīng)驗(yàn)是通過參數(shù)化設(shè)計(jì)出來的模型圖只需通過一點(diǎn)改善就可以當(dāng)作正式生產(chǎn)時的圖形。第三條，公司在對自卸車進(jìn)行設(shè)計(jì)時已經(jīng)將這個系統(tǒng)進(jìn)行了應(yīng)用，效果非常明顯。第四條，參數(shù)化設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)也存在著一些不足之處，自卸車設(shè)計(jì)人員在確定參數(shù)時需要將具體模型中的一些細(xì)節(jié)進(jìn)行合理的修改，因?yàn)閰?shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中有可能會將一些細(xì)節(jié)的參數(shù)排除，所以需要設(shè)計(jì)人員對其設(shè)計(jì)出來的圖紙進(jìn)行嚴(yán)格的把關(guān)。事實(shí)證明，在自卸車制造中使用參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)極大地提升了自卸車設(shè)計(jì)的效率。

5 結(jié)束語

現(xiàn)代社會的科技發(fā)展迅速，尤其是計(jì)算機(jī)專業(yè)技術(shù)的發(fā)展，為我各個行業(yè)的工作帶來了很大的便利，參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用不僅僅提升了自卸車設(shè)計(jì)工作的效率，還大大提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量，在自卸車參數(shù)化設(shè)計(jì)中合理的應(yīng)用UG軟件及其二次開發(fā)和參數(shù)化設(shè)計(jì)的理論在專用車設(shè)計(jì)中有一定的創(chuàng)新意義，參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用到自卸車設(shè)計(jì)中加大了企業(yè)的競爭力，使自卸車的設(shè)計(jì)更加的智能化，節(jié)省了人力以及物力，為企業(yè)帶來了更大的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]元博，張耀龍，劉娟.基于SolidWorks方程式的自卸車貨箱參數(shù)化設(shè)計(jì)[J].機(jī)械工程師，2015（9）：100-102.

[2]盧鵬鵬，馬力，杜媛媛.重型自卸車異形貨廂參數(shù)化設(shè)計(jì)及拓?fù)鋬?yōu)化[J].機(jī)械設(shè)計(jì)，2015（9）：25-29.

第2篇：參數(shù)化設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞：參數(shù)化設(shè)計(jì);零件參數(shù)化;方法

參數(shù)化方法的本質(zhì)即是基于約束的產(chǎn)品描述力法，這是由于產(chǎn)品的整個設(shè)計(jì)過程就是約束規(guī)定，約束變換求解以及約束評估的逐步求精過程、因此與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)力法的最大區(qū)別在于，參數(shù)化設(shè)計(jì)方法通過基于約束的產(chǎn)品描述方法實(shí)際上存儲了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程，因而它設(shè)計(jì)出一族而小是某個單一的產(chǎn)品、另外參數(shù)化設(shè)計(jì)能夠使工程設(shè)計(jì)人員在產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期無需考慮具體細(xì)節(jié)而能夠盡快草擬零件形狀和輪廓草圖，并可以通過局部修改和變動某些約束參數(shù)而不必對產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過程進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。目前，參數(shù)化技術(shù)大致可以分為直接式和非直接式兩種、非直接式參數(shù)化技術(shù)有：編程法和基于三維參數(shù)化的形體投影法、直接式參數(shù)化技術(shù)則是指設(shè)計(jì)者通過用戶界面直接對圖形進(jìn)行操作，而不必理會計(jì)算機(jī)內(nèi)部的處理力式，這是當(dāng)前使用最為廣泛的一種力法，也稱人機(jī)交互法。

人機(jī)交互法參數(shù)化設(shè)計(jì)是目前參數(shù)化設(shè)計(jì)領(lǐng)域發(fā)展得較快的一個方向，也是應(yīng)用最為廣泛的一種方法、這種力法已經(jīng)成為目前參數(shù)化設(shè)計(jì)的主要技術(shù)路線。

從實(shí)現(xiàn)參數(shù)化的原理上分，人機(jī)交方法主要有：①基于幾何約束的變量幾何法，這是一種基于約束的數(shù)學(xué)力法，它將圖形的兒何模型分解為一系列特征點(diǎn)，以特征點(diǎn)坐標(biāo)為變量形成了一個非線性力程組，當(dāng)約束發(fā)生變化時，利用Newton-Raphson法迭代求解方程組，就可以求出這此特征點(diǎn)的新坐標(biāo)，從而形成了新的圖形;②基于幾何推理的人工智能法，這種力法是用幕于規(guī)則的推理力法來確定用一組約束描述的幾何模型、在推理過程中，利用專家系統(tǒng)將幾何形體的約束關(guān)系用一階邏輯謂詞描述，存入事實(shí)庫中。推理機(jī)把從規(guī)則庫中提取出來的規(guī)則用于當(dāng)前的事實(shí)集中，然后推理出幾何形體的細(xì)}兄推理過程輸出的是山一系列推理出的規(guī)則組成的一個幾何形體的構(gòu)造計(jì)劃，參數(shù)化的模型也因此由在構(gòu)造計(jì)劃中順序算出的規(guī)則所決定;③基于構(gòu)造過程方法，這種方法在交互造型過程中的每一步操作，采用了一種稱為“參數(shù)化履歷”的機(jī)制，在設(shè)計(jì)過程中，系統(tǒng)自動記錄造型操作過程的程序化描述，將記錄的定量信息作為變量化參數(shù)，當(dāng)賦予參數(shù)小同的值時，更新模型生成歷程，就會得到不同大小或形狀的幾何模型。這種方法較適用于結(jié)構(gòu)相同而尺寸不同的零件設(shè)計(jì)，但由于需要嚴(yán)格遵循某種構(gòu)圖順序，改柔性和靈活性較差;④基于輔助線的方法，這種方法是讓所有的幾何圖形的輪廓線都建立在輔助線的基礎(chǔ)上，輔助線的求解條件在作圖過程中已明確規(guī)定，由輔助線來管理圖形的幾何約束和結(jié)構(gòu)約束，由輔助線來直接定義圖形的約束集，這樣就省去了在圖中遍歷搜索和檢查求解條件是否充分的工作，使約束的表達(dá)得以簡化，減小了約束力程的求解規(guī)模。

1.零件參數(shù)化設(shè)計(jì)

尺寸驅(qū)動法。它只考慮幾何寸及拓?fù)浼s束，不考慮工程約束、它采用預(yù)定義的辦法建立圖形的幾何約束集，并指定一組尺寸作為參數(shù)與幾何約束集相聯(lián)系、因此，改變尺寸值就能改變圖形、尺寸驅(qū)動的幾何模型由幾何元素，尺寸約束與拓?fù)浼s束三部分組成、此種方法，有兩個前提：模型己經(jīng)存在：模型尺寸已經(jīng)完成定義。

程序驅(qū)動，其實(shí)就是通過程序按照模型建模順序，驅(qū)動CAD軟件建模、它不僅考慮了尺寸約束及拓?fù)浼s束，還考慮了工程約束、它對設(shè)計(jì)人員的編程能力要求較高，需要對CAD二次開發(fā)和編程語言掌握到一定程度、與前者相比較，程序驅(qū)動對用戶CAD軟件使用能力較低，能提供友好的交互界面，三維建模不受參數(shù)輸入順序影響、但是它也有不足之處，在實(shí)現(xiàn)復(fù)雜零件參數(shù)化設(shè)計(jì)時，程序一般過于復(fù)雜，執(zhí)行速度明顯小如尺寸驅(qū)動，對軟硬件要求較高、因此，我們建議采用第三種力法一二者的結(jié)合。

尺寸驅(qū)動與程序驅(qū)動結(jié)合。 該方法綜合了前面兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，能提供友好的人機(jī)交互界面，不受參數(shù)設(shè)置順序限制，響應(yīng)速度快，目前的主流微機(jī)配置都能滿足、因此，此種力法在CAD二次開發(fā)得到了廣泛的應(yīng)用。

2.部件參數(shù)化設(shè)計(jì)

2.1自底向上

該過程模仿實(shí)際機(jī)器的裝配，即把事先制造好的零件裝配成部件，再把零部件裝配成機(jī)器、自底向上設(shè)計(jì)過程也是這樣，先構(gòu)造好所有的零件模型，再把零件模型裝配成子部件，然后再裝配成機(jī)器，產(chǎn)生最終的裝配模型、在自底向上的設(shè)計(jì)過程中，如果在裝配時發(fā)現(xiàn)某此零件不符合要求，諸如零件與零件之間產(chǎn)生干涉，某一零件根本無法進(jìn)行安裝等，就要對零件進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，重新裝配，再發(fā)現(xiàn)問題，進(jìn)行修改。從上述過程中可以看出，自底向上設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是思路簡單，操作快捷、方便，容易被大多數(shù)設(shè)計(jì)人員所理解和接受、但底向上設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)在于事先缺少一個很好的規(guī)劃和個局的考慮，設(shè)計(jì)階段的重復(fù)工作較多，會造成時間和人力資源的浪費(fèi)，工作效率較低。

2.2自頂向下

自頂向下的設(shè)計(jì)過程是模仿實(shí)際產(chǎn)品的開發(fā)過程、首先進(jìn)行功能分解，通過設(shè)計(jì)計(jì)算將總功能分解成一系列的子功能，確定每個子功能的參數(shù);其次進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。根據(jù)總的功能及各個子功能的要求，設(shè)計(jì)出總體結(jié)構(gòu)及確定各個子部件之間的位置關(guān)系，連接關(guān)系，配合關(guān)系，而各種關(guān)系及其參數(shù)通過幾何約束或功能的參數(shù)約束求解確定;然后分別對每個部件進(jìn)行功能分解和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。直到分解至零件、當(dāng)各零件設(shè)計(jì)完成時，由于裝配模型約束求解機(jī)制的作用，整個機(jī)器的設(shè)計(jì)也就基本完成。自頂向下與自底向上兩種設(shè)計(jì)方法各有特點(diǎn)，分別適用于不同的場合。

3.結(jié)論

機(jī)械壓力機(jī)的生產(chǎn)屬于單件小批量生產(chǎn)，每位客戶根據(jù)自己企業(yè)需求的不同，對于每一臺鍛壓機(jī)都有自己的要求，因此對于每臺鍛壓機(jī)都必須重新設(shè)計(jì)。長期以來，這個工作有人工完成，浪費(fèi)了大量的時間和人力、考慮到鍛壓機(jī)某些典型零件具有相似性，可以對這此零件進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)，從而達(dá)到加速設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫正興.基于特征參數(shù)化設(shè)計(jì)中的尺寸約束及其表示[[J].機(jī)械設(shè)計(jì)， 2008 （s）：1-4.

第3篇：參數(shù)化設(shè)計(jì)范文

【關(guān)鍵詞】民機(jī)；蒙皮；長桁；參數(shù)化；Matlab求解

0 引言

蒙皮和長桁是飛機(jī)的重要承力結(jié)構(gòu)，也是飛機(jī)重量的重要組成部分[1]。本文討論了民機(jī)中的Al-2014蒙皮與長桁的受力形式以及強(qiáng)度要求，并對長桁厚度、排布以及蒙皮的厚度進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)。在給定剪流、壓強(qiáng)等載荷要求下，得到優(yōu)化參數(shù)，對飛機(jī)減重和機(jī)體結(jié)構(gòu)布局的分析效率有重要的提升。

1 蒙皮理論受力分析

1.1 剪流

截面單元的剪切流：

E為Al-2014的楊氏模量，t為蒙皮承載給定剪力要求所需的厚度。

上式中ks為剪切屈曲系數(shù)，由下列表達(dá)式得到：

a為寬度/厚度，假設(shè)a為4，則

1.2 增壓負(fù)載

設(shè)給定增壓載荷為P，蒙皮所受負(fù)載為：

2 長桁理論受力分析

長桁主要承受機(jī)身彎矩引起的部分軸向力，長桁所受彎曲應(yīng)力表達(dá)式為：

Iyy為長桁截面慣性矩，

通過以上兩式，長桁截面面積A可求出，

為使長桁可以承受最大彎曲應(yīng)力，在計(jì)算A時，y取最大值，σ取材料的屈服應(yīng)力。

3 運(yùn)用Matlab進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)[3]

運(yùn)行Matlab程序，在輸入窗口顯示：number=input（'the number of stringers： '）；時輸入20（長桁數(shù)量為20），程序運(yùn)算結(jié)果如下

通過變化長桁的數(shù)量，相對應(yīng)的蒙皮厚度可由程序算出，如下所示：

4 結(jié)論

本文運(yùn)用民機(jī)機(jī)身強(qiáng)度設(shè)計(jì)的主要特征參數(shù)及方程為基礎(chǔ)，分析了民用飛機(jī)長桁以及蒙皮的受力并運(yùn)用Matlab對長桁截面積、長桁排布以及蒙皮厚度進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)，在o定載荷（剪流、壓強(qiáng)）下，以長桁數(shù)量作為變量，形成一套快速有效的長桁與蒙皮的設(shè)計(jì)方法，得到優(yōu)化的參數(shù)，對飛機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)布局的分析效率有重要的提升，并對飛機(jī)減重分析有很大的幫助。

【參考文獻(xiàn)】

[1]牛春勻.實(shí)用飛機(jī)結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析及尺寸設(shè)計(jì)[M].北京：航空工業(yè)出版社，2009：283-294.

第4篇：參數(shù)化設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞：導(dǎo)管架臨時墊墩；ANSYS；Visual Basic；參數(shù)化

Abstract: based on the large finite element software ANSYS and general Visual design platform Visual Basic, on the one hand, will parametric design thoughts into a temporary cushion of the pier catheter finite element analysis, and achieving catheter frame mat pier modeling and analysis of the parameters. On the other hand, the VB and ANSYS combined development, with the aid of VB to encapsulate ANSYS software, fully embodies the specialization, and the software users and more user friendly features.

Keywords: catheter frame temporary mat pier; ANSYS; Visual Basic; parametric

中圖分類號：TN814文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：

1引言

導(dǎo)管架是海洋平臺的一個重要組成部分，是支撐組塊、保證組塊安全工作的一個重要結(jié)構(gòu)。導(dǎo)管架的建造一般分為：立柱和拉筋管卷制、平面預(yù)制、單片上附件安裝、單片和頂層水平片預(yù)制完成后進(jìn)行噴砂、噴油漆作業(yè)、立片、水平片吊裝、整體合攏、整體涂裝等過程。在導(dǎo)管架預(yù)制接長、吊裝、安裝等建造過程中，要用到大量的臨時輔支撐結(jié)構(gòu)，臨時鋼制墊墩是這些臨時性輔助支撐結(jié)構(gòu)常采用的結(jié)構(gòu)形式。臨時墊墩的設(shè)計(jì)必須滿足在正常使用情況下的強(qiáng)度、剛度、整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定等力學(xué)性能指標(biāo)。而目前《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中并沒有針對臨時性墊墩設(shè)計(jì)的相關(guān)設(shè)計(jì)條款，所以墊墩的設(shè)計(jì)必須借助于有限元分析軟件和實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)。

鑒于導(dǎo)管架在建造工程中使用墊墩的數(shù)量之多，墊墩結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)和物理參數(shù)隨著上部被支撐桿件的管徑、承受載荷 、下部混凝土墊塊高度等因素的變化而變化，設(shè)計(jì)人員如果直接進(jìn)行建模和分析的勢必會耗費(fèi)大量的時間和精力。因此，急需有一種能滿足墊墩批量設(shè)計(jì)的有限元軟件的開發(fā)。

2工程簡介

本文是以海洋石油工程（青島）有限公司承建的LF-13-2導(dǎo)管架在建造過程中使用過的墊墩為具體工程實(shí)例進(jìn)行研究和分析的。

LF-13-2導(dǎo)管架在建造過程中使用過的典型的墊墩結(jié)構(gòu)形式如圖1～4所示：

圖1TYPE1墊墩 圖2TYPE2墊墩

圖3TYPE3墊墩 圖4TYPE4墊墩

3模型的參數(shù)化的過程

從以上墊墩類型中可以看出，墊墩的結(jié)構(gòu)形式相對來說比較固定，其區(qū)別主要在于被支撐桿件的管徑、承受載荷 、下部混凝土墊塊高度等因素。總結(jié)如下：典型墊墩結(jié)構(gòu)主要包括圓弧墊板、上筋板、管支撐、下筋板和底板五部分，考慮到地基局部承載力和被支撐桿件平整度時會在墊墩下面加水泥墊塊（一般是素混凝土）。墊墩的典型結(jié)構(gòu)形式大致可以用圖5表示：

圖5 典型墊墩的結(jié)構(gòu)形式

參數(shù)化的目的就是根據(jù)設(shè)計(jì)對象各元素的幾何相關(guān)性，為設(shè)計(jì)對象的幾何特征提供精確的數(shù)值描述，以便于設(shè)計(jì)師能夠準(zhǔn)確的調(diào)控設(shè)計(jì)模型。為后續(xù)參數(shù)化有限元模型的建立奠定基礎(chǔ)。將上述模型進(jìn)行參數(shù)化后如圖6所示：

圖6典型墊墩的參數(shù)化模型

4工程實(shí)例

基于Visual Basic和ANSYS的APDL語言，開發(fā)針對導(dǎo)管架臨時性典型墊墩有限元計(jì)算軟件，軟件主要界面如圖7、圖8所示：

圖7 軟件主界面

圖8幾何參數(shù)導(dǎo)入界面

本軟件能自動啟動ANSYS進(jìn)行計(jì)算，所以用戶可以根據(jù)分析對像的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，利用ANSYS提供的APDL語言對分析對象進(jìn)行參數(shù)化的編程，選取分析對象的分析類型和提取分析所需要的結(jié)果。

本軟件在進(jìn)行墊墩的參數(shù)建模與分析中采用下列原則：

1、鋼板的單元類型采用Shell63，由于墊墩的結(jié)構(gòu)形式不規(guī)則，因此采用自由網(wǎng)格劃分。各個鋼板單元采用節(jié)點(diǎn)自動耦合方式，以保證其結(jié)構(gòu)的整體性。

2、素混凝土墊塊的單元類型采用Solid45，混凝土的彈性模型隨著混凝土強(qiáng)度等級的變化按線形差值的方式取值。混凝土采用映射網(wǎng)格劃分。

3、根據(jù)墊墩和混凝土的實(shí)際拘束情況，墊墩與混凝土之間采用耦合方程的形式，約束墊墩高度方向的自由度。

在后處理階段，用戶可以根據(jù)自己分析類型提取所要分析的結(jié)果，本文以提取節(jié)點(diǎn)最大應(yīng)力為例，查看結(jié)果界面顯示的節(jié)點(diǎn)最大應(yīng)力云圖如圖9所示：

圖9查看節(jié)點(diǎn)最大應(yīng)力界面

5結(jié)論

本文以LF-13-2導(dǎo)管架建造過程中用過的典型墊墩為例，基于Visual Basi和ANSYS的APDL，把參數(shù)化的設(shè)計(jì)思想運(yùn)用到有限元分析建模和分析過程中，開發(fā)了導(dǎo)管架典型墊墩的有限元計(jì)算軟件。

此軟件能夠?yàn)閴|墩的初步設(shè)計(jì)和修改提供方便；同時也能夠?qū)|墩進(jìn)行優(yōu)化和批量設(shè)計(jì)，縮短墊墩的設(shè)計(jì)周期，有效的提高工作效率和節(jié)約人力成本；還能夠?qū)崿F(xiàn)不同版本ANSYS之間的兼容。

參數(shù)化的設(shè)計(jì)思想不僅能夠應(yīng)用到導(dǎo)管架墊墩的設(shè)計(jì)中，任何結(jié)構(gòu)形式比較固定的海洋工程結(jié)構(gòu)都能運(yùn)用參數(shù)化的設(shè)計(jì)思想， 這樣以來，能有效的縮短設(shè)計(jì)周期、提高工作效率、節(jié)約成本。

參考文獻(xiàn)：

[1] 薛隆泉，王玉秋，劉榮昌，張，王慧武．基于VC++和ANSYS接口的高效率曲軸有限元分析系統(tǒng)[J]．重型機(jī)械，2004，（5）．

[2] 博弈創(chuàng)作室．APDL參數(shù)化有限元分析技術(shù)及其應(yīng)用實(shí)例[M] ．北京：中國水利水電出版社，2004．

[3] 邵軍，項(xiàng)宗方，王平，基于VB的ANSYS二次開發(fā)，重慶職業(yè)技術(shù)學(xué)報，2006,3（15）．

[4] 嚴(yán)云，基于ANSYS參數(shù)化設(shè)計(jì)語言的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，1005-0523（2004）04-0052-04．

第5篇：參數(shù)化設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞 UGNX；圓柱凸輪；輪廓曲線；參數(shù)化設(shè)計(jì)

中圖分類號TH112.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708（2011）37-0106-01

0 引言

凸輪機(jī)構(gòu)是一種常見的高副機(jī)構(gòu)，它結(jié)構(gòu)簡單緊湊，能夠?qū)崿F(xiàn)各種復(fù)雜運(yùn)動，廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械裝置中。只要正確設(shè)計(jì)出凸輪機(jī)構(gòu)的輪廓曲線，就可以使從動件實(shí)現(xiàn)預(yù)期的各種復(fù)雜的運(yùn)動規(guī)律，所以凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)是整個凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中決定成敗的重要環(huán)節(jié)。在實(shí)際工程應(yīng)用中，凸輪機(jī)構(gòu)的輪廓曲線通常采用兩種方式獲取，即作圖法與解析法，作圖法設(shè)計(jì)過程簡單，設(shè)計(jì)的輪廓曲線的精度較低，能滿足不重要的場合，而對于高速高精度的凸輪必須采用解析法建立凸輪理論輪廓曲線、實(shí)際輪廓曲線，精確度較高，能滿足在數(shù)控機(jī)床加工，但計(jì)算的工作量很大。因此，采用傳統(tǒng)方法來設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線，存在很多缺點(diǎn)，造成產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期長和產(chǎn)品更新?lián)Q代慢，不適宜在現(xiàn)代化生產(chǎn)中應(yīng)用。本文將通過使用當(dāng)今世界上先進(jìn)的集CAD/CAE/CAM于一體的三維參數(shù)化軟件UGNX，運(yùn)用UGNX的強(qiáng)大功能對凸輪輪廓曲線進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)，能有效解決傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中存在的諸多問題，優(yōu)化凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)方法。

1 凸輪理論輪廓線數(shù)學(xué)模型

建立直角坐標(biāo)系，A0點(diǎn)為凸輪輪廓線起始點(diǎn)，r1為基圓半徑。當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過θ角度時，推桿產(chǎn)生相應(yīng)位移l，此時滾子中心位于A點(diǎn)，凸輪的理論輪廓線方程為

式中：e-偏距，

2 凸輪輪廓曲線的參數(shù)化設(shè)計(jì)

2.1 創(chuàng)建圓柱凸輪主體特征

進(jìn)入UGNX6.0，單擊工具欄中的“新建”按鈕，選擇模型菜單中的“模型”，單位使用系統(tǒng)默認(rèn)的“毫米”，再選擇存儲路徑，然后單擊“確定”按鈕。用實(shí)體特征創(chuàng)建凸輪圓柱。單擊“成形特征”工具條中的“圓柱”按鈕，打開創(chuàng)建“圓柱”對話框，輸入相應(yīng)的參數(shù)，指定矢量選擇沿Y軸正方向，生成圓柱體。

2.2 創(chuàng)建凸輪輪廓曲線的參數(shù)化方程

測量凸輪圓柱底圓周長以確定正弦曲線的周期。單擊主菜單中的“工具”“表達(dá)式”，系統(tǒng)彈出如圖2所示的“表達(dá)式”對話框，單擊對話框中最下面一行中的“測量長度”按鈕，系統(tǒng)彈出如圖1所示“測量長度”對話框，對話框中的“選擇曲線”用鼠標(biāo)選中凸輪圓柱底圓圓周，單擊“確定”按鈕，得到凸輪圓柱底圓周長，在表達(dá)式中名稱用L表示。創(chuàng)建凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)參數(shù)及表達(dá)式。單擊主菜單中的“工具”“表達(dá)式”命令，系統(tǒng)彈出如圖2所示的“表達(dá)式”對話框。依次添加正弦曲線設(shè)計(jì)參數(shù)及公式，T（系統(tǒng)變量）=1，X=L×T，Y=120×sin（T×1440），Z=0，單擊“確定”按鈕，退出“表達(dá)式”對話框。

圖1 “測量長度”對話框 圖2 “表達(dá)式”對話框 圖3 正弦曲線纏繞于圓柱柱面

創(chuàng)建凸輪輪廓曲線。選擇“插入”“曲線”“規(guī)律曲線”命令，系統(tǒng)彈出規(guī)律函數(shù)對話框，單擊“根據(jù)方程”按鈕，系統(tǒng)彈出規(guī)律曲線對話框，輸入系統(tǒng)變量“T”，單擊確定按鈕，系統(tǒng)彈出定義“X”對話框，單擊“確定”按鈕，系統(tǒng)返回“規(guī)律曲線”對話框。重復(fù)以上操作，再分別定義“Y”、“Z”兩個參數(shù)。定義完成后系統(tǒng)彈出定義方位對話框，設(shè)置正弦曲線的方位，單擊“點(diǎn)構(gòu)造器”按鈕，彈出點(diǎn)構(gòu)造器對話框，填入“點(diǎn)的坐標(biāo)”值，單擊“確定”按鈕，完成曲線的創(chuàng)建。

3 創(chuàng)建圓柱凸輪槽

將正弦曲線纏繞于凸輪圓柱柱面上：選擇工具條中的“曲線”“纏繞”命令，系統(tǒng)彈出“纏繞”對話框，按照“選擇步驟”完成設(shè)置，將上面創(chuàng)建的正弦曲線纏繞于凸輪圓柱柱面上，如圖3所示。圓柱凸輪輪廓槽截面草圖的創(chuàng)建：選擇工具條中的“草圖”，彈出“草圖”對話框，草圖類型應(yīng)選擇“在軌跡上”，單擊“確定”按鈕，繪制凸輪輪廓槽截面矩形草圖。圓柱凸輪輪廓槽的創(chuàng)建：選擇工具條中的“插入” “掃掠”“變化的掃掠”，在對話框中完成相應(yīng)參數(shù)的設(shè)定，單擊“確定”按鈕即可完成凸輪輪廓槽的創(chuàng)建，從而完成整個凸輪的輪廓曲線的創(chuàng)建。

4 結(jié)論

本文采用UGNX軟件，通過輸入曲線的參數(shù)方程來精確繪制凸輪輪廓曲線。通過對凸輪輪廓曲線的參數(shù)化設(shè)計(jì)進(jìn)行的有關(guān)論述，為凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)提供了新的方法，在實(shí)際生產(chǎn)中將對以后產(chǎn)品的升級換代帶來很大的方便，減少了設(shè)計(jì)工作量，提高產(chǎn)品的加工制造精度，縮短產(chǎn)品的生命周期，對實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的現(xiàn)代化開發(fā)有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)

[1]謝曉華.基于UG的盤形凸輪參數(shù)化建模及運(yùn)動仿真[J].機(jī)電技術(shù)，2010，2：27-28.

[2]王林艷，沈云波，李少康.盤型凸輪輪廓曲線參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的開發(fā)[J].機(jī)械傳動， 2010，8：29-34.

第6篇：參數(shù)化設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞：UG 齒輪軸 有限元分析

中圖分類號：TD402 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）07-0156-03

1 引言

UG是集CAD/CAM/CAE 于一體的軟件系統(tǒng)，提供強(qiáng)大的實(shí)體建模功能，提供了高效能的曲面建構(gòu)能力，完成復(fù)雜的實(shí)體造型設(shè)計(jì)。UG軟件中的參數(shù)化設(shè)計(jì)中的圖元都是以構(gòu)件的形式出現(xiàn)，參數(shù)化修改引擎提供的參數(shù)更改技術(shù)使用戶對設(shè)計(jì)或文檔部分作的任何改動都可以自動的在其它相關(guān)聯(lián)的部分反映出來。任一視圖下所發(fā)生的變更都能參數(shù)化的、雙向的傳播到所有視圖，以保證所有圖紙的一致性。從而提高了工作效率和工作質(zhì)量。

有限元分析也稱為有限單元法或有限元素法，基本思想是將物體（即連續(xù)求解域）離散成有限個且按一定方式相互連接在一起的單元組合，來模擬和逼近原來的物體，從而將一個連續(xù)的無限自由度問題簡化為離散的有限自由度問題求解的數(shù)值分析法。

本文主要利用大型三維建模分析軟件UG對齒輪軸進(jìn)行了三維建模，并在此基礎(chǔ)上應(yīng)用一種新型方法對輪齒進(jìn)行了更加準(zhǔn)確的加載和有限元分析。[1][3]

2 齒輪軸參數(shù)化建模

UG完成復(fù)雜的實(shí)體造型設(shè)計(jì)包括建模模塊、裝配模塊和制圖模塊等，可以方便的建立各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)的三維參數(shù)化實(shí)體裝配模型和部件詳細(xì)模型，并自動生成用于加工的平面工程圖紙。以齒輪軸為例設(shè)計(jì)參數(shù)參照其進(jìn)行分析。[1][3][4][6]

2.1 齒輪軸實(shí)體造型

（1）建立齒輪實(shí)體。進(jìn)入草圖模式，建立齒坯實(shí)體。如（圖1）所示

（2）計(jì)算漸開線長度理論公式；齒輪輪廓漸開線的長度是基圓與齒頂圓所截得漸開線的長。根據(jù)漸開線的形成原理，為了便于計(jì)算轉(zhuǎn)化，建立漸開線的直角坐標(biāo)方程為：

其中，L為漸開線長度，為積分起始角，為積分終角；

（3）利用參數(shù)化建模功能，建立齒輪模型。在表達(dá)式對話框中依次輸入各項(xiàng)參數(shù)名稱及其值。如（圖2）所示。 主要輸入表達(dá)式如下：

生成漸開線，如（圖3）所示。

創(chuàng)建基圓、分度圓、齒根圓、齒頂圓，并生成齒槽輪廓。如（圖4）為鏡像后的漸開線。

創(chuàng)建齒輪的基本實(shí)體及輪齒的三維實(shí)體模型，如（圖5）所示。創(chuàng)建完成后，該齒輪模型就形成了參數(shù)化驅(qū)動模型。只要給出不同的模數(shù)、壓力角， 就可以自動生成三維齒輪實(shí)體模型。

軸的參數(shù)設(shè)計(jì)跟齒輪一樣，如（圖6）所示。

生成軸的實(shí)體圖，如（圖7）所示。

2.2 齒輪軸有限元分析

將建立的模型導(dǎo)入ANSYS WORKBENCH，如果在安裝ANSYS的時候選擇了與UG內(nèi)接，就可以在UG中直接打開，如（圖8）所示。

（1）軸的工作能力理論分析；對于只傳遞扭轉(zhuǎn)的圓截面軸，強(qiáng)度條件為：

（2）施加載荷；在用ANSYS WORKBENCH中進(jìn)行分析時，加載方案的確定是很關(guān)鍵的一部分。針對齒輪，加載方式可選擇線載荷對線段加載和面載荷（壓強(qiáng)）對面進(jìn)行加載。由于齒輪在嚙合過程中其接觸區(qū)域?qū)嶋H上是一個小面，且在ANSYS WORKBENCH中線載荷對齒面的作用方向亦很難精確定位，所以本文選用面載荷對面進(jìn)行加載。選擇面載荷加載方式的關(guān)鍵是確定加載位置和接觸區(qū)域面積。在此確定加載位置所采用的方法是：首先計(jì)算出齒輪齒廓漸開線的總曲線長度L，然后設(shè)定加載位置距離漸開線起始位置的曲長度Lx，通過Lx和L比例值來確定。齒輪嚙合過程中接觸區(qū)域可看作一個長度為寬b，寬度為輪齒接觸寬度t 的微小矩形，所以其面積可求。

（3）幾何模型的有限元網(wǎng)格劃分；有限元網(wǎng)格劃分是將幾何模型轉(zhuǎn)化為由節(jié)點(diǎn)和單元構(gòu)成的有限元模型。為了保證計(jì)算的精度，輪齒與齒根圓過渡部分的網(wǎng)格需要進(jìn)行細(xì)化處理。得到有限元模型如（圖9）所示。

2.3 求解及后處理

利用ANSYS WORKBENCH豐富的數(shù)圖表后處理功能，得到它的應(yīng)力云圖（如圖10所示）、變形云圖（如圖11所示）。

從圖中可以看出齒輪跟軸所受最大應(yīng)力為5371.3MP，而齒輪和軸現(xiàn)在的所受的應(yīng)力為3580.9（黃色區(qū)域），所以齒輪跟軸不會過載折斷。[1][2][5]

3 結(jié)語

通過本文從參數(shù)化建模到有限元分析的探討，參數(shù)化建模的功能非常方便，利用參數(shù)可以精確控制模型的輪廓。而且任何參數(shù)發(fā)生變化時，只需要在“表達(dá)式”對話框中進(jìn)行修改即可，不必再重新進(jìn)行公式的編輯等繁雜操作。

在ANSYS WORKBENCH分析過程中，利用漸開線長度和某時刻接觸寬度的比值確定了加載的具置。利用ANSYS WORKBENCH中以線劃分面的功能實(shí)現(xiàn)了載荷的準(zhǔn)確定位，使得分析結(jié)果與實(shí)際工作狀況更加貼近。

參考文獻(xiàn)

[1]張悅刊，鐘佩思，楊俊茹.對直齒圓柱齒輪Pro/E 參數(shù)化設(shè)計(jì)及ANSYS 有限元分析[J].煤礦機(jī)械，2006（4）：627-629.

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[3]范小剛，徐輔仁，隋鵬，全世欣.基于齒數(shù)的漸開線直齒輪參數(shù)化建模[J].航空精密制造技術(shù)，2005（1）：60-62.

[4]肖愛民，潘海彬.三維機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)例教程[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

第7篇：參數(shù)化設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞：漸開線圓柱齒輪 UG 參數(shù)化設(shè)計(jì)

中圖分類號：TH132.41 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）03-0159-01

1 引言

UG是一款大型的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、制造、分析軟件，廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域。其功能強(qiáng)大，可輕松完成絕大多數(shù)的機(jī)械零件設(shè)計(jì)工作。利用UG進(jìn)行齒輪設(shè)計(jì)，克服了傳統(tǒng)的齒輪設(shè)計(jì)周期長、效率低等缺點(diǎn)，使得齒輪的設(shè)計(jì)變的較為快捷。但是，使用UG進(jìn)行齒輪設(shè)計(jì)時，每次都需要重新建模，造成了很多重復(fù)勞動，導(dǎo)致效率低下。針對這些不足，本文先對漸開線直齒圓柱輪和斜齒圓柱輪的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了統(tǒng)一，然后利用UG NX6，對圓柱齒輪進(jìn)行參數(shù)化建模，實(shí)現(xiàn)了齒輪的參數(shù)化設(shè)計(jì)，大幅度提高了齒輪的設(shè)計(jì)效率。

2 漸開線圓柱齒輪的參數(shù)化設(shè)計(jì)

參數(shù)化建模是利用數(shù)學(xué)表達(dá)式來表述零件的尺寸關(guān)系，設(shè)計(jì)人員可以通過修改零件的參數(shù)來得到所需的零件。本文通過UG軟件中的“基本曲線”、“規(guī)律曲線”和“表達(dá)式”等命令來實(shí)現(xiàn)漸開線圓柱齒輪的參數(shù)化建模。

2.1 漸開線齒輪的數(shù)學(xué)模型

漸開線斜齒圓柱齒輪的幾何參數(shù)取決于齒輪的幾個基本參數(shù)：模數(shù)、齒數(shù)、壓力角、螺旋角、齒頂高系數(shù)、頂隙系數(shù)，確定了這些參數(shù)，就可以創(chuàng)建一個標(biāo)準(zhǔn)的漸開線齒輪?，F(xiàn)以一個齒數(shù)為20，模數(shù)為4mm，齒寬20mm，螺旋角為12°的左旋齒輪為例，說明齒輪參數(shù)化建模的一般方法。

啟動UG，在建模模式下，打開工具菜單，選擇表達(dá)式選項(xiàng)，打開表達(dá)式對話框，添加表達(dá)式如表1所示。

2.2 生成齒輪齒廓線

打開插入菜單，選擇曲線-規(guī)律曲線，利用上表中的d、da、db、df，以原點(diǎn)為圓心，繪制出基圓、齒根圓、分度圓、齒頂圓。連接圓心和分度圓與漸開線的交點(diǎn)，在將該直線繞圓心逆時針旋轉(zhuǎn)360/4z度，以該線為對稱軸，對漸開線進(jìn)行鏡像，得到輪齒的輪廓線。在使用修剪命令，利用齒根圓、齒頂圓對其進(jìn)行修剪，然后創(chuàng)建齒根和齒頂處的圓角，即可得到端面齒形輪廓線。如圖1所示。

2.3 生成齒輪

要采用沿螺旋線掃掠來生成輪齒，必須先生成螺旋線。首先在創(chuàng)建一個與齒輪的分度圓柱面相切的平面，在該平面上創(chuàng)建一條與圓柱母線夾角為beta，垂直高度為b的直線，使用投影命令將該曲線投影到分度圓柱面上，形成螺旋引導(dǎo)線，再使用掃掠命令，將端面輪齒齒廓線沿螺旋引導(dǎo)線進(jìn)行掃掠，得到單個輪齒，再將該輪齒沿圓柱面進(jìn)行陣列，陣列數(shù)量為齒數(shù)z，角度為360/z，得到所有的輪齒，最后，使用布爾運(yùn)算求和，得到整個齒輪。如圖2所示。

3 結(jié)語

本文對直齒圓柱齒輪和斜齒圓柱齒輪的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)了兩種齒輪使用相同的數(shù)學(xué)模型，當(dāng)對直齒圓柱齒輪進(jìn)行建模時，只需將螺旋角beta設(shè)置為0。本文實(shí)現(xiàn)了漸開線圓柱齒輪的參數(shù)化設(shè)計(jì)，只需修改齒輪參數(shù)即可完成建模。通過對齒輪進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)，大大降低了齒輪的設(shè)計(jì)成本和設(shè)計(jì)周期。

第8篇：參數(shù)化設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞：參數(shù)化設(shè)計(jì)；運(yùn)動仿真；壓力機(jī)

0 前言

雙動壓力機(jī)主要用來拉延形狀較為復(fù)雜的零件，這種壓力機(jī)的主要特點(diǎn)是具有兩個滑塊。外滑塊用于壓邊，內(nèi)滑塊用于拉延，在壓緊角內(nèi)，最理想的狀態(tài)是外滑塊不動，但是該機(jī)構(gòu)的外滑塊不可避免的有微小的波動。拉延工藝要求外滑塊的波動量為0.03～0.05毫米，像外滑塊傳動機(jī)構(gòu)這樣復(fù)雜而要求較高的機(jī)構(gòu)，僅靠人的經(jīng)驗(yàn)，用傳統(tǒng)的作圖方法來確定是很困難的，往往使得外滑塊的波動量達(dá)不到拉延工藝的要求。應(yīng)此，就必須研究新的方法來改善現(xiàn)代壓力機(jī)的工藝水平?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展剛好能很好的解決這個問題。利用Visual Basic6.0開發(fā)出了一種軟件，來分析壓力機(jī)的運(yùn)動規(guī)律和特性，把壓力機(jī)的桿長等參數(shù)設(shè)為變量并且允許使用者自行根據(jù)需要修改，實(shí)現(xiàn)了十桿雙動拉延式壓力機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)化，并且能夠進(jìn)行運(yùn)動仿真。同時通過運(yùn)動仿真實(shí)時生成內(nèi)、外滑塊的運(yùn)動特性曲線，讓我們能夠直觀的看出所設(shè)置的參數(shù)的優(yōu)劣。對于壓力機(jī)的研究和開發(fā)必定起到很好的幫助作用。

1 對機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動分析

我們很快就能發(fā)現(xiàn)壓力機(jī)機(jī)構(gòu)由3個四桿機(jī)構(gòu)、1個五桿機(jī)構(gòu)以及2個曲柄滑塊機(jī)構(gòu)等六個連桿回路組成。其中，3個四桿機(jī)構(gòu)分別是OABC回路、CDEF回路、FGHO回路；五桿機(jī)構(gòu)是FGnHnAO回路；2個曲柄滑塊機(jī)構(gòu)分別是OMN回路和OAHnMn回路。

結(jié)合上面的分析，本文利用矢量解析法，分別對組成此十桿雙動壓力機(jī)的每個回路進(jìn)行分析。建立位移、速度和加速度的矢量方程。確定求解十桿壓力機(jī)各個鉸鏈點(diǎn)坐標(biāo)的公式 ，內(nèi)外滑塊位移、速度、加速度計(jì)算公式，以及各桿的角位移、角速度和角加速度的計(jì)算公式。

2 軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)

本軟件包含兩個模塊：運(yùn)動分析主模塊和參數(shù)設(shè)置模塊。

在總體規(guī)劃階段，設(shè)計(jì)了如下幾個關(guān)鍵子過程：

①計(jì)算子過程――Sub calculate()，用來計(jì)算運(yùn)動分析過程中要用到的一些參數(shù)，任意時刻各個鉸鏈點(diǎn)的軌跡坐標(biāo)，桿的角速度和角加速度，內(nèi)滑塊的位移、速度和加速度，外滑塊的位移、速度和加速度等等。

②運(yùn)動仿真演示的顯示子過程――Sub Show1()，通過一個定時器利用基本畫圖語句line，circle等把任意時刻的壓力機(jī)機(jī)構(gòu)簡圖畫出來，在圖片控件PictureBox1中顯示。

④數(shù)據(jù)結(jié)果顯示子過程――Sub DataShow()，把任意時刻的數(shù)據(jù)結(jié)果顯示在表格控件MSFlexGrid中。

⑤數(shù)據(jù)結(jié)果繪圖子過程――Sub Show2()，把任意時刻的數(shù)據(jù)結(jié)果顯示在圖片框PictureBox2中。

⑥保存子過程――Sub SaveToWord()，把所有的數(shù)據(jù)結(jié)果保存到Word文檔中去。

3 參數(shù)化設(shè)計(jì)實(shí)例與結(jié)果分析

默認(rèn)參數(shù)條件下，驅(qū)動桿OA長13mm（這里的參數(shù)不是壓力機(jī)實(shí)際長度，只是機(jī)構(gòu)簡圖里面OA桿的尺寸），其內(nèi)外滑塊的位移曲線。

在參數(shù)設(shè)置界面里面設(shè)置OA為10mm之后的內(nèi)外滑塊的位移。

通過比較很容易看出來，如果設(shè)置OA桿長為10mm外滑塊在壓緊的時候波動量較小，工藝特性較好。

當(dāng)然這只是改動了一個參數(shù)而已，從這個小例子就可以看出來借助本軟件進(jìn)行十桿雙動拉延式壓力機(jī)的參數(shù)化設(shè)計(jì)是相當(dāng)方便的。

4 結(jié)論

利用Visual Basic 6.0開發(fā)的十桿雙動拉延式壓力機(jī)的輔助設(shè)計(jì)軟件不僅能夠動態(tài)地為我們演示此復(fù)雜機(jī)構(gòu)的運(yùn)動情況，而且可以允許我們在參數(shù)設(shè)置界面里面修改壓力機(jī)的尺寸參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)

[1]安子軍.機(jī)械原理[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997.

第9篇：參數(shù)化設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞：撥叉；參數(shù)化；機(jī)械加工

工藝撥叉一般應(yīng)用于礦業(yè)開采中的機(jī)械設(shè)備、汽車傳動設(shè)備、機(jī)床加工設(shè)備等領(lǐng)域。在汽車中，撥叉位于變速箱上，通過其撥動齒輪，能改變相應(yīng)的轉(zhuǎn)速比。在機(jī)床加工中，如車床、銑床、鉆床等設(shè)備中，撥叉撥動齒輪，該變傳動比，實(shí)現(xiàn)變速。而撥叉零件的加工，特別是參數(shù)的設(shè)計(jì)上，對傳動裝置，包括性能、運(yùn)行等方面，都有著巨大的影響。撥叉的工作環(huán)境，決定了其加工的精準(zhǔn)度的要求，不僅耐磨，還要抗沖擊，有足夠的硬度強(qiáng)度。由于撥叉零件之間有較大的形態(tài)差異，結(jié)構(gòu)上對于工藝的要求較高，不合格的撥叉在使用中一旦出現(xiàn)問題，將會造成嚴(yán)重的后果。撥叉零件的加工，在材料的選擇、參數(shù)化的設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)和加工工藝等步驟，嚴(yán)格要求，才能生產(chǎn)出合格的撥叉。

一、撥叉三維參數(shù)化設(shè)計(jì)的探討

雖然不同設(shè)備中的撥叉結(jié)構(gòu)不同，但是其工作原理是相同的，在討論撥叉三維參數(shù)化設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)一個通用撥叉的參數(shù)，然后按照不同工作要求，不同設(shè)備環(huán)境，不同使用要求，進(jìn)行參數(shù)上的調(diào)整。如在撥環(huán)的配合中，與或雙聯(lián)齒輪、三聯(lián)齒輪的關(guān)聯(lián)使用中等等。通過三維參數(shù)化的設(shè)計(jì)和修改，實(shí)現(xiàn)了后期動態(tài)裝配等環(huán)節(jié)更加便捷的目的。在設(shè)計(jì)撥叉中，使用的是美國參數(shù)技術(shù)（PTC）的公司的Pro/Engineer操作軟件，即Pro/E，該軟件是CAD/CAM/CAE一體化設(shè)計(jì)的軟件。撥叉的參數(shù)化設(shè)計(jì)，一般為大端實(shí)體的拉伸、小端實(shí)體的拉伸、中間連接板的拉伸、加強(qiáng)肋的制作和打孔五個步驟。具體操作如下：進(jìn)入Pro/E設(shè)計(jì)軟件，在設(shè)置工作目錄中找到“目標(biāo)文件夾”選項(xiàng)，點(diǎn)擊“新建零件”。在零件設(shè)計(jì)的操作頁中，找到“拉伸”的選項(xiàng)，平面選用front平面，隨后進(jìn)入拉伸頁。在拉伸頁面中，作兩條輔助中心線，根據(jù)撥叉的設(shè)計(jì)需求參數(shù)，畫出撥叉大端實(shí)體的拉伸草圖、數(shù)值設(shè)置可以先預(yù)填一個，當(dāng)撥叉的設(shè)計(jì)好之后，再根據(jù)加工需求，修改參數(shù)，并點(diǎn)擊“再生”選項(xiàng)即可。拉伸后，撥叉的左端要倒圓，大端放到圓后即可；進(jìn)行小段試題的拉伸，同樣是“拉伸”，選用front平面。進(jìn)到拉伸頁面后，作一條水平輔助中心線，畫出一個大端圓弧，畫出圓弧的垂直中心線，并在小端畫出垂直中心線兩條線之間的距離設(shè)定為預(yù)定值100mm。根據(jù)撥叉的設(shè)計(jì)需求參數(shù)，完成撥叉小端草圖的繪制；對于中間連接板的拉伸，與上面的一樣，進(jìn)入拉伸頁。也是只作一條水平輔助中心線，隨后畫出大端圓弧和小端圓弧，在“圖標(biāo)”中，找到點(diǎn)“創(chuàng)建圖元”，就可以畫出大端圓弧線和小端圓弧線了。這時要作兩條和中心線距離相等的輔助中心線，從大端的連接線起點(diǎn)到中心線之間的的距離要設(shè)好，連接大端圓弧和小端圓弧。這里要注意，這條連接的直線小端的外圓相切，點(diǎn)擊“剪切”選項(xiàng)，完善封閉曲線的繪制；加強(qiáng)肋的繪制上，要點(diǎn)擊圖標(biāo)“肋工具”，平面選取為Top平面，接下來的步驟與上文相同，畫出大端外圓和小端外圓，話二者之間的一條直線。根據(jù)要求，設(shè)置正確參數(shù)，并點(diǎn)擊“確定”；在打孔的時候，有兩種方法，即點(diǎn)擊“拉伸”，或找到“孔工具”，按照需要打即可?？讓D中需要的孔作出。圖1是三維參數(shù)化設(shè)計(jì)后做出的撥叉實(shí)體圖。

二、撥叉機(jī)械加工工藝的分析

在上文中，撥叉的三維參數(shù)化設(shè)計(jì)，滿足了不同需求、不同參數(shù)的動態(tài)修改設(shè)定，但是在實(shí)際的機(jī)械加工中，還是要參考撥叉零件的使用參數(shù)和使用情況，進(jìn)行動態(tài)修改。對于一些使用環(huán)境惡劣，使用要求特別是耐磨耐沖擊上的要去，在撥叉的材料使用上，由于應(yīng)用于煤礦機(jī)械和礦山機(jī)械等場合，工作負(fù)荷大，因此這類撥叉零件在材料的選擇上一般使用40Cr或45鋼。對于撥叉的機(jī)械加工，在工藝流程上為：鍛造、檢測、正火、劃線、銑、鉆、銑、擴(kuò)、淬火并回火處理、校驗(yàn)、磨削清洗、檢驗(yàn)。在這十四項(xiàng)處理工序外，還要注意撥叉的加工面，定位孔和撥叉口的加工。機(jī)械加工的過程，包括了粗加工過程、半精加工過程和精加工過程。撥叉的安裝要注意定位孔的位置，一般使用鉆、擴(kuò)、鉸、精鏜等方法。為了保證撥叉機(jī)械加工的的精確性，撥叉口會在磨削前進(jìn)行粗銑、精銑，淬火的工序。機(jī)械加工中，要對加工的設(shè)備、加工使用到的其他設(shè)備，如刀具（銑刀、鉆刀）、夾具（虎鉗、專用夾具）、量具等做好選取工作。

撥叉的三維參數(shù)化設(shè)計(jì)，使得撥叉在參數(shù)的設(shè)定上，根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行修改，大大提升了設(shè)計(jì)效率，降低了資本投入。在已有的模板上，進(jìn)行三維動態(tài)裝配、機(jī)構(gòu)動態(tài)模擬、仿真操作等等試用，隨時改變參數(shù)數(shù)據(jù)，優(yōu)化參數(shù)修改樹脂。這也為撥叉的加工，設(shè)立了良好的形象。

作者:盛銀柱 單位:云南東源煤電有限公司一平浪煤礦

參考文獻(xiàn)：

[1]賈穎蓮,何世松.Pro/EWildfire3.0在凸輪機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)與運(yùn)動仿真中的應(yīng)用[J].煤礦機(jī)械，2009(07).