四缸直列汽油機曲軸設(shè)計系統(tǒng)

1、歡迎訪問Freekaoyan論文站四缸直列汽油機曲軸設(shè)計系統(tǒng)歡迎訪問Freekaoyan論文站歡迎訪問Freekaoyan論文站 近年來，國外開發(fā)的CAD軟件在汽車設(shè)計行業(yè)的運用，讓汽車的設(shè)計和開發(fā)進(jìn)入了一個全新的、快捷的、智能的時代。國內(nèi)汽車行業(yè)的飛速發(fā)展，也急切要求有與之相適應(yīng)的、完全適合我國國情的CAD系統(tǒng)。但我國在此行業(yè)起步較晚，自主開發(fā)軟件的能力較差，所以在國外已經(jīng)成熟的軟件的基礎(chǔ)上，進(jìn)行針對零部件、系統(tǒng)乃至整車的二次開發(fā)，成為一個有實際意義的指導(dǎo)方向。 一、軟件的開發(fā)背景及方法 1.開發(fā)背景 在汽車發(fā)動機的眾多構(gòu)成件當(dāng)中，曲軸是發(fā)動機中最重要、載荷最重、價格最貴的零件之一，被喻為發(fā)

2、動機的脊梁骨。正確合理的曲軸設(shè)計對發(fā)動機運行性能有著重要的影響，但由于曲軸的生產(chǎn)主要為主機配套，國內(nèi)曲軸系列化、通用化和規(guī)范化程度很低，即使同一型號的曲軸，零件圖紙的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也各有差異，互不通用。國內(nèi)曲軸產(chǎn)品設(shè)計的混亂狀況，給用戶的使用選擇帶來了很大困難。由此可見，根據(jù)發(fā)動機的工況條件及發(fā)展趨勢，設(shè)計出一套列系列化、通用化的曲軸，以供各式發(fā)動機設(shè)計匹配時選用，是發(fā)動機曲軸設(shè)計的未來之路。 2.開發(fā)方法 基于Pro/ENGINEER二次開發(fā)的曲軸設(shè)計系統(tǒng)是借助于PTC公司提供的高級開發(fā)工具包Pro/TOOLKIT，利用高級程序語言Visual C+6.0的集成開發(fā)環(huán)境，采用動態(tài)鏈接庫DLL方式實

3、現(xiàn)Pro/ENGINEER、Pro/TOOLKIT和MFC三者之間的通信，將曲軸參數(shù)化設(shè)計系統(tǒng)與開放數(shù)據(jù)庫ODBC相連接，實現(xiàn)了資料檢索和數(shù)據(jù) target=_blank class=infotextkey管理的系統(tǒng)化。 二、曲軸設(shè)計系統(tǒng) 曲軸設(shè)計系統(tǒng)，是通過單擊Pro/ENGINEER界面上，位于“幫助”右側(cè)的“曲軸設(shè)計系統(tǒng)（Q）”菜單來啟動的（如圖1所示）。此菜單欄菜單下包括五個模塊：曲軸設(shè)計計算（N）、曲軸參數(shù)化設(shè)計（C）、圓角強度校核計算（Y）、工程圖輸出（G）和數(shù)據(jù)庫（S）。其中曲軸參數(shù)化設(shè)計模塊又包括子菜單“圓弧形曲柄臂”和“直線形曲柄臂”。通過菜單設(shè)計便可以對整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)一目了

4、然，而且使用起來十分方便。系統(tǒng)由一個簡單明了的歡迎界面（如圖2所示）開始，首先給大家一個明確的印象。 1.曲軸設(shè)計計算模塊 本曲軸設(shè)計系統(tǒng)的每個部分都是自上而下，從前到后一脈相承的，數(shù)據(jù)的傳遞是本系統(tǒng)的關(guān)鍵所在。所以設(shè)計計算模塊采用類似屬性向?qū)У姆绞?，由“上一步”、“下一步”和“取消”三個按鈕來將幾個模塊連接起來，從前到后自成一體。 曲軸設(shè)計是以內(nèi)燃機設(shè)計為基礎(chǔ)的，所以首先必須進(jìn)行內(nèi)燃機的整體設(shè)計。單擊歡迎界面上的“開始”按鈕，系統(tǒng)就進(jìn)入內(nèi)燃機整體設(shè)計界面。此界面要求用戶輸入一些已知參數(shù)，如缸徑、額定功率和額定轉(zhuǎn)速等，為后來的曲軸設(shè)計奠定良好的環(huán)境基礎(chǔ)和設(shè)計基礎(chǔ)。接下來依次是“熱力計算”界面（

5、如圖3所示）、“熱力計算結(jié)果”界面（如圖4所示）、“動力計算”界面（如圖5所示）和“動力計算結(jié)果”界面（如圖6所示），點擊“完成”，結(jié)束本模塊操作。 2.曲軸參數(shù)化設(shè)計模塊 點擊菜單上的“曲軸參數(shù)化設(shè)計”，可彈出下級子菜單“圓弧形曲柄臂”和“直線形曲柄臂”供用戶選擇。界面默認(rèn)的單位是mm。 點擊“圓弧形曲柄臂”，系統(tǒng)進(jìn)入如圖7所示的平衡重配置界面。該界面分為四個組合框：“參數(shù)”、“零件類型”、“材料”和“特性”。點擊最后一行設(shè)置的“顯示參數(shù)”按鈕，便可在各編輯框中顯示CA488曲軸的對應(yīng)值?！皡?shù)”組合框是用戶用來進(jìn)行曲柄臂部分的參數(shù)化設(shè)計的，用戶可根據(jù)自己的意愿來修改編輯框中的數(shù)值，直到滿意

6、為止。當(dāng)用戶改變選擇的材料時，下面的“特性”框中的質(zhì)量值就會發(fā)生變化。曲柄臂的形狀復(fù)雜多樣，都是不規(guī)則的，若想人工算出它的體積、重心和主慣性矩這些參數(shù)，相當(dāng)?shù)睦щy，需要做大量的工作，而借助于曲柄臂的模型特性就可以十分快捷地實現(xiàn)了。 修改和選擇完界面上的參數(shù)后，點擊“曲軸參數(shù)化”按鈕，曲軸參數(shù)化設(shè)計采用無模式屬性頁的形式，分別完成“前端”、“曲柄臂”和“后端”三個部分。用戶可根據(jù)Pro/ENGINEER界面上所顯示的相應(yīng)的三維模型和界面上顯示的對應(yīng)部分的二維圖形，來設(shè)計自己的圖形尺寸，修改完后點擊“更新”按鈕，Pro/ENGINEER便可根據(jù)新輸入的數(shù)值來再生三維模型。圖8所示圓弧形曲柄臂參數(shù)化

7、設(shè)計界面。 同樣的，選擇直線形的曲柄臂或選擇八平衡重的模型都是類似的界面，只是調(diào)用的三維樣板模型不同而已。這里不再贅述。 3.圓角疲勞強度校核模塊 此模塊中，最重要的是各系數(shù)的確定。圓角形狀系數(shù)確定界面（如圖9所示）是一個無模式屬性頁形式的MFC對話框。它包括應(yīng)力集中敏感系數(shù)、形狀系數(shù)、材料敏感系數(shù)、疲勞極限系數(shù)、尺寸影響系數(shù)和強化系數(shù)等。這樣就可以不必再用人工查詢的方式來確定相應(yīng)的系數(shù)，為用戶節(jié)省了大量的人力和時間，大大提高了設(shè)計效率。 點擊“確定”進(jìn)入如圖10所示“圓角強度校核”界面。此步計算中需要使用前面參數(shù)化設(shè)計中確定的曲軸結(jié)構(gòu)參數(shù)，在這里我們可以直接調(diào)用前面用戶輸入的數(shù)據(jù)，而不需用戶

8、重復(fù)輸入，進(jìn)入界面時就可以看到結(jié)果。 點擊“確定”按鈕，系統(tǒng)進(jìn)入校核模塊的最后一個界面“圓角疲勞強度校核結(jié)果”。系統(tǒng)可以通過界面顯示的前兩個安全系數(shù)，可以算出最終的校核安全系數(shù)。然后點擊“完成”，如果整個設(shè)計過程滿足要求，那么就會彈出一個消息框“恭喜你，設(shè)計成功！”，如果設(shè)計的結(jié)果并不合理，就會彈出“設(shè)計不合理，請重試！”的提示信息。到這一步為止，用戶需要進(jìn)行的設(shè)計、計算、校核工作全部結(jié)束。接下來就是后續(xù)的完善工作了。 4.工程圖輸出模塊 點擊菜單欄中的第四項“工程圖輸出（G）”，經(jīng)過短暫的反應(yīng)過程，Pro/ENGINEER會自動進(jìn)入工程圖模式，此時界面中會出現(xiàn)如圖11所示的二維圖形和一個無模

9、式的“工程圖尺寸調(diào)整”對話框。 Pro/ENGINEER工程圖界面中所顯示的正是用戶前面參數(shù)化設(shè)計的三維曲軸模型的三個視圖：主視圖、俯視圖和側(cè)視圖，也就是一般設(shè)計要求給出的工程圖紙內(nèi)容。通過點擊對話框中的“調(diào)整”按鈕，用戶可以將視圖放大或縮小。另外，設(shè)計人員可以通過鼠標(biāo)激活后面的工程圖，進(jìn)行任意的視圖調(diào)整，例如單個放大、縮小等等，非常方便，和在Pro/ENGINEER中的使用情況一樣。 還有一個很重要的問題就是工程圖中尺寸的標(biāo)準(zhǔn)。點擊對話框中的“顯示尺寸”按鈕，用戶就可以看到系統(tǒng)在為視圖標(biāo)注尺寸的快速過程。標(biāo)準(zhǔn)過后的界面如圖12所示。盡管標(biāo)注看上去有些零亂，但的確做到了正確的根據(jù)三維參數(shù)化設(shè)計

10、中用戶的輸入進(jìn)行自動標(biāo)注。至于如何更好地解決清晰標(biāo)注和如何正確自動生成標(biāo)題欄的問題，將是日后努力研究開發(fā)的一個方面。 5.數(shù)據(jù)庫鏈接模塊 最后，為了系統(tǒng)的延續(xù)性和完善性，我們設(shè)計了數(shù)據(jù)庫鏈接模塊。點擊菜單欄中的最后一項“數(shù)據(jù)庫（S）”，系統(tǒng)進(jìn)入如圖13所示的數(shù)據(jù)庫鏈接界面。整個界面中的參數(shù)是由內(nèi)燃機設(shè)計中需要說明的主要環(huán)境參數(shù)和曲軸的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)構(gòu)成的。 當(dāng)用戶完成了本步操作，就結(jié)束了整個曲軸設(shè)計系統(tǒng)的全部過程。也就是說，用戶以前需要花費大量時間和精力才能完成的工作，我們現(xiàn)在進(jìn)行按鈕的點擊和輸入少量的數(shù)據(jù)就可以輕松完成了。這也是此系統(tǒng)開發(fā)的最大意義。 三、結(jié)論 基于Pro/ENGINEER二次開發(fā)的曲軸設(shè)計系統(tǒng)實現(xiàn)了以下三個突破： 1.圖表查詢數(shù)字化的實現(xiàn)； 2.根據(jù)已知的三維模型，直接調(diào)用其體積、重心位置和主慣性矩；