基于ProE二次開發(fā)技術(shù)在履帶車輛傳動系統(tǒng)建模中應(yīng)用

1、基于Pro/E二次開發(fā)技術(shù)在履帶車輛傳動系統(tǒng)建模中應(yīng)用 2009-07-26 14:48:35作者：佚名來源：互聯(lián)網(wǎng)瀏覽次數(shù)：109文字大?。骸敬蟆俊局小俊拘　?1、前 言隨著計算機輔助設(shè)計和輔助制造技術(shù)的飛速發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域在日益擴展，已使工程設(shè)計業(yè)和制造業(yè)發(fā)生了深刻的變化，這一點在產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計方面表現(xiàn)的尤為顯著。三維造型技術(shù)、參數(shù)設(shè)計技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技 . 1、前 言隨著計算機輔助設(shè)計和輔助制造技術(shù)的飛速發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域在日益擴展，已使工程設(shè)計業(yè)和制造業(yè)發(fā)生了深刻的變化，這一點在產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計方面表現(xiàn)的尤為顯著。三維造型技術(shù)、參數(shù)設(shè)計技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)等新概念、新辦法已滲透到傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計

2、中，并發(fā)揮出前所未有的作用，推動工程設(shè)計技術(shù)的發(fā)展。PTC 公司的Pro/ENGINEER 是現(xiàn)代CAD系統(tǒng)的代表，由它率先采用的革命性的設(shè)計思想-基于特征的參數(shù)化設(shè)計，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，可在各種硬件平臺上運行。可讓使用者同時完成工業(yè)設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計功能，模擬加工制造，縮短產(chǎn)品開發(fā)的時間和流程。然而就是由于Pro/ENGINEER軟件的這種廣而博的通用性，使它在具體應(yīng)用時不能直接處理特定的產(chǎn)品，由于產(chǎn)品設(shè)計的要求千差萬別，企業(yè)擁有的設(shè)計資源和設(shè)計環(huán)境也不同，再加上國外設(shè)計觀

3、念、標(biāo)準(zhǔn)與國內(nèi)存在差異，在使用該軟件進行具體產(chǎn)品設(shè)計時會感到有些不是特別方便?；谶@一點，為了使Pro/ENGINEER軟件能夠在企業(yè)特定產(chǎn)品設(shè)計中最大限度地發(fā)揮潛力，創(chuàng)造效益，就需要對Pro/ENGINEER進行二次開發(fā)。也就是把Pro/ENGINEER進一步充實、完善、改進，進而成為用戶適用的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)計能力，由此確立所設(shè)計產(chǎn)品的功能、所需的設(shè)計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走向，使產(chǎn)品保持長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

4、兼容，特別要注意在建立系統(tǒng)的資源數(shù)據(jù)庫資料時，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)計人員在一個符合國際的規(guī)范化環(huán)境下工作，并確保設(shè)計產(chǎn)品的正確性、標(biāo)準(zhǔn)化，需要定制用戶標(biāo)準(zhǔn)化的Pro/ENGINEER應(yīng)用環(huán)境，包括設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)的工作環(huán)境、定義等三個配置文件和設(shè)定模型模板等。2.4 履帶車輛傳動系統(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。進行這些產(chǎn)品設(shè)計所采用

5、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)計中取不同的值造成的。對于這類產(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)，由計算機自動查詢圖形數(shù)據(jù)庫，或由相應(yīng)的軟件計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設(shè)計出圖形。其工作原理如圖1所示。 圖1 參數(shù)化CAD設(shè)計工作原理履帶車輛傳動系統(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)實現(xiàn)和滿足多種行駛要求。履帶車輛包

6、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。在履帶車輛傳動系統(tǒng)設(shè)計方面，三維參數(shù)化CAD技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于國外工業(yè)發(fā)達國家，大大提高了設(shè)計效率。2.5 履帶車輛傳動系統(tǒng)開發(fā)工具的選擇在Pro/ENGINEER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。這些工具都可進行快速的二次開發(fā)，使用時應(yīng)根據(jù)開發(fā)功能的難易程度、設(shè)計人員的素質(zhì)高低和產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點綜合考慮選取。鑒于該系統(tǒng)在Pro/ENGINEER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

7、息進行大量交互，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Pro/ENGINEER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Pro/ENGINEER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Pro/ENGINEER系統(tǒng)的無縫集成，客戶和第三方能夠在Pro/ENGINEER系統(tǒng)中添加所需的功能，并借助第三方編譯環(huán)境進行調(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

8、一種為異步模式(ASYNCHRONOUS MODE)。同步模式包括兩種模式，即動態(tài)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(yīng)用程序集成到Pro/ENGINEER中的標(biāo)準(zhǔn)方法。用戶編譯C語言應(yīng)用程序，與Pro/ENGINEER庫連接。MULTIPROCESS MODE是Pro/TOOLKIT支持的第二種將應(yīng)用程序和Pro/ENGINEER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，生成獨立的執(zhí)行文件。該文件由Pro/ENGINEER派生，并作為Pro/ENGI

9、NEER的子進程進行。兩種模式的比較：在DLL MODE下，Pro/TOOLKIT應(yīng)用程序與Pro/ENGINEER的信息交換是通過直接函數(shù)調(diào)用實現(xiàn)的;在MULTIPROCESS MODE下，信息交換是由進程之間消息系統(tǒng)完成的，該系統(tǒng)模擬直接函數(shù)調(diào)用，在兩個進程間傳遞函數(shù)的識別信息及其參數(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。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

10、Pro/TOOLKIT程序開發(fā)的核心部分。從功能上分，程序設(shè)計的主要工作體現(xiàn)在兩個方面：一是按Pro/TOOLKIT應(yīng)用程序在Pro/ENGINEER環(huán)境運行的要求設(shè)計接口程序和應(yīng)用程序運行結(jié)束時的終止程序;二是根據(jù)功能需求設(shè)計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)定功能的一個或多個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，并進行編譯和連接。(3)程序的注冊和運行。注冊文件的作用是向Pro/ENGINEER系統(tǒng)傳遞應(yīng)用程序的信息，其形式如下：NAME

11、/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Pro/ENGINEER版本號;END / 結(jié)束。注冊方式包括自動和手動兩種。2.7 履帶車輛傳動系統(tǒng)參數(shù)建模的運行系統(tǒng)采用自頂向下的設(shè)計模式，運行流程如圖2所示，首先根據(jù)傳動系統(tǒng)總體設(shè)計任務(wù)書確定系統(tǒng)的布置形式和主要尺寸參數(shù)。總系統(tǒng)由聯(lián)軸節(jié)、齒輪傳動箱、主離合器、變速箱、風(fēng)扇聯(lián)動裝置、行星轉(zhuǎn)向機和側(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)計方法完成參數(shù)驅(qū)動

12、，建立新的零件，然后結(jié)合總體設(shè)計規(guī)劃的要求完成子系統(tǒng)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(tài)和動態(tài)兩種情況下進行干涉檢查。 圖2 系統(tǒng)工作流程在裝配體正確設(shè)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(tǒng)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(jié)構(gòu)模塊計算出各部分的應(yīng)力與應(yīng)變。通過分析計算結(jié)果并結(jié)合以往的經(jīng)驗，確定該設(shè)計方案能否滿足設(shè)計要求。對于不能滿足要求的零件通過修改和優(yōu)化使其達到設(shè)計要求。最后將新前軸設(shè)計方案存儲到前軸設(shè)計資源庫中，不斷使之完善，并生成詳細系統(tǒng)工程圖、零件屬性列表和細化文檔。