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

1、基于Pro/E二次開(kāi)發(fā)技術(shù)在履帶車輛傳動(dòng)系統(tǒng)建模中應(yīng)用 2009-07-26 14:48:35作者：佚名來(lái)源：互聯(lián)網(wǎng)瀏覽次數(shù)：109文字大小：【大】【中】【小】 1、前 言隨著計(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 . 1、前 言隨著計(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)

2、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(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(kù)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(kāi)發(fā)的時(shí)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(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(wàn)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

3、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Pro/ENGINEER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)Pro/ENGINEER進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。也就是把Pro/ENGINEER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(kāi)發(fā)中應(yīng)注意的問(wèn)題2.1 明確二次開(kāi)發(fā)的目的開(kāi)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(lái)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(kāi)發(fā)工具的選擇自行開(kāi)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(kù)資料時(shí)，要在最終開(kāi)發(fā)軟件中建立，防止不同軟件之間數(shù)據(jù)傳遞后無(wú)法改動(dòng)基礎(chǔ)參數(shù)的問(wèn)題，還要注意解決好系統(tǒng)間數(shù)據(jù)接口問(wèn)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(kù)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(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(kāi)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

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(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(kù)，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(mén)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。 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(guò)該系統(tǒng)實(shí)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(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(kāi)發(fā)工具的選擇在Pro/ENGINEER中提供了多種二次開(kāi)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(kāi)發(fā)，使用時(shí)應(yīng)根據(jù)開(kāi)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(kù)信

7、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(kāi)發(fā)工具。Pro/TOOLKIT是Pro/ENGINEER軟件系統(tǒng)提供的完全基于C語(yǔ)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(yǔ)言庫(kù)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(wèn)Pro/ENGINEER數(shù)據(jù)庫(kù)和應(yīng)用程序。并且通過(guò)C語(yǔ)言編程及應(yīng)用程序與Pro/ENGINEER系統(tǒng)的無(wú)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(jìn)行調(diào)試?？偟膩?lái)說(shuō)，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(dòng)態(tài)連接庫(kù)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Pro/ENGINEER中的標(biāo)準(zhǔn)方法。用戶編譯C語(yǔ)言應(yīng)用程序，與Pro/ENGINEER庫(kù)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(guò)編譯和連接，生成獨(dú)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(jìn)程進(jìn)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(guò)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(kāi)發(fā)的基本過(guò)程開(kāi)發(fā)過(guò)程主要包括三個(gè)步驟。(1)編寫(xiě)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(yǔ)言程序，是整個(gè)

10、Pro/TOOLKIT程序開(kāi)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Pro/ENGINEER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(dòng)態(tài)連接庫(kù)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(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(shū)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(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(kù)中提取需要的零件模板，通過(guò)系統(tǒng)提供的變形設(shè)計(jì)方法完成參數(shù)驅(qū)動(dòng)

12、，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(guò)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。 圖2 系統(tǒng)工作流程在裝配體正確設(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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(kù)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。