creo自頂向下設(shè)計(jì)方法

1、CREO自頂向下設(shè)計(jì)方法TOP-down一、方法介紹設(shè)計(jì)思路：在產(chǎn)品開發(fā)的前期按照產(chǎn)品的功能要求，預(yù)先定義產(chǎn)品架構(gòu)并考慮組件與零件、零件與零件之間的約束和定位關(guān)系，在完成方案和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之后進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。其設(shè)計(jì)方法分為兩種：一種是骨架 Top-downTop-down 設(shè)計(jì)方法;另一種是主控模型 Top-downTop-down 設(shè)計(jì)方法。骨架Top-downTop-down 設(shè)計(jì)方法如圖 1 1 所示，先在裝配特征樹的最上端建立頂級(jí)骨架，然后在各組件下建立次級(jí)骨架，參照次級(jí)骨架進(jìn)行零部件設(shè)計(jì)。該方法可以通過控制不同層級(jí)的骨架對(duì)相應(yīng)的零件進(jìn)行更改，但不利于數(shù)據(jù)重用。主控模型 Top-downTo

2、p-down 設(shè)計(jì)方法（如圖 2 2 所示）是將頂級(jí)骨架從整個(gè)裝配關(guān)系中剝離出來，然后在各組件下建立次級(jí)骨架，零件設(shè)計(jì)參照次級(jí)骨架，但在數(shù)據(jù)重用時(shí)各組件互不干涉。底盤產(chǎn)品在開發(fā)過程中模型共享現(xiàn)象較多，因此，宜采用主控模型 Top-downTop-down 設(shè)計(jì)方法。圖 2 2 主控模型 Top-downTop-down 設(shè)計(jì)方法中組件 1 1 和組件 2 2 是相互獨(dú)立的組件。鑒于此特點(diǎn)，在本次示例中采用模塊化設(shè)計(jì)思路。根據(jù)模塊劃分的原則：模塊間的依賴程度要盡量小，模塊內(nèi)部的關(guān)聯(lián)要盡可能多；再依據(jù)底盤的功能分布，將底盤劃分為 5 5 個(gè)模塊（如圖 3 3）。這幾個(gè)模塊在底盤的位置相對(duì)固定、功能

3、相對(duì)集中，因此，各模塊可以作為一個(gè)獨(dú)立的組件進(jìn)行開發(fā)。采用主控模型結(jié)合模塊化設(shè)計(jì)思想，底盤主控模型的結(jié)構(gòu)框圖如圖 4 4 所示。在此框圖中，頂級(jí)骨架獨(dú)立于裝配產(chǎn)品，在各模塊下建立二級(jí)骨架，其必要設(shè)計(jì)信息參照頂級(jí)骨架。圖1骨架北叩一也也設(shè)計(jì)方法圖2主控模型T呼-面所設(shè)計(jì)方法Top-downTop-down 的設(shè)計(jì)流程包括設(shè)計(jì)意圖定義、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)定義、骨架模型定義、設(shè)計(jì)信息發(fā)布、部件詳細(xì)設(shè)計(jì)。在底盤的開發(fā)中，首先根據(jù)底盤的基本參數(shù)建立骨架即三維總布置，其次建立分模塊內(nèi)部系統(tǒng)骨架布置方案，最后進(jìn)行詳細(xì)的部件設(shè)計(jì)。采用 PTCPTC 公司的 CREOCREO 軟件和 WindchillWindchill

4、 系統(tǒng)搭建協(xié)同設(shè)計(jì)環(huán)境，需先在 WindchillWindchill 系統(tǒng)建立各個(gè)模塊的工作文件夾，然后在本地建立對(duì)應(yīng)工作區(qū)并與之關(guān)聯(lián)。具體的開發(fā)流程如圖 5 5 所示，三維總布置包括整車主要參數(shù)的擬定、布局和骨架的建立。WindchillWindchill 是全球功能最大的 PLMPLM 軟件，涉及圖文檔管理、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理、生命周期管理、工作流程管理、工程變更管理等全部產(chǎn)品生命周期領(lǐng)域。可與 CREOCREO 等多種主流設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行無縫集成。圖5 5開發(fā)流程圖嚏塊.-=.-=g gV VtEnJtEnJ|窗I I區(qū)EmEm疆m mi-i-1 1二皆跟prtprt胃震區(qū)4 49 9炭各系統(tǒng)后橋

5、區(qū)*也中風(fēng)區(qū)僮於缶最比 I置動(dòng)機(jī)理選區(qū)黑戰(zhàn)一發(fā)動(dòng)機(jī)周邊區(qū)皿任系St-St-導(dǎo)系統(tǒng)內(nèi)等部忤 E中段伏模於善尻統(tǒng)內(nèi)部等部忤M M后橋或疆域各鼻統(tǒng)內(nèi)部零薛怦M M聲員|邊區(qū)侵穌濟(jì)裁境內(nèi)弊零部件M M主控模型主控模型Top-downTop-down結(jié)構(gòu)框圖結(jié)構(gòu)框圖0 0檢人檢出檢出L Ln n大不慳的JLHJLH獨(dú)立橫塊-卜上創(chuàng)分系統(tǒng)骨架,鬟布幾何二A A（分系統(tǒng)布置）外部復(fù)制外部復(fù)制零部稗小細(xì)設(shè)計(jì)及出圖L Ld三級(jí)分系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)）標(biāo)準(zhǔn)件庫前艷3 3假憤備系統(tǒng)內(nèi)部零急隹吧前赫區(qū)懼埃各果就amam*fiWKfiWK鬢n.n.W.二4 4（0檢人檢出外外部部M M制制分系統(tǒng)總裝配創(chuàng)建建分系統(tǒng)骨架二、設(shè)計(jì)原

6、則及開發(fā)過程2.12.1 設(shè)計(jì)原則2.1.12.1.1 參照說明原則。對(duì)于復(fù)雜裝配產(chǎn)品，Top-downTop-down 方法的關(guān)鍵點(diǎn)是正確使用參照原則。如果前期設(shè)計(jì)參照混亂，將造成后期數(shù)據(jù)修改困難。本次開發(fā)過程遵循的參照原則：第一，對(duì)于較復(fù)雜的設(shè)計(jì)首先建立骨架，在零件設(shè)計(jì)時(shí)，其關(guān)鍵尺寸只參照骨架；第二，零件之間無關(guān)的配合處盡量不直接參照，以減少零件之間網(wǎng)狀父子關(guān)系；第三，當(dāng)零件之間存在參照時(shí)，其主次關(guān)系要明確，盡量不產(chǎn)生循環(huán)參照。2.1.22.1.2 數(shù)據(jù)重用原則。數(shù)據(jù)重用對(duì)于變型設(shè)計(jì)非常重要，同時(shí)也可避免數(shù)據(jù)庫中同樣零件的重復(fù)仿制而浪費(fèi)空間資源。示例中為方便變型設(shè)計(jì)，主要使用兩點(diǎn)方法：第一

7、，骨架作為一個(gè)獨(dú)立于裝配樹外的部件，然后各模塊的設(shè)計(jì)必要信息分別參照此部件；第二，在進(jìn)行產(chǎn)品改型時(shí)，可在基本模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行變更。然后將需要變更的零件重新命名。2.22.2 開發(fā)過程2.2.12.2.1 布局定義布局圖是建立尺寸、參數(shù)和關(guān)系的載體。布局圖通常在 CADCAD 中完成，然后導(dǎo)入 CREOCREO 的記事本模塊中建立關(guān)鍵參數(shù)。根據(jù)整車總布置的輸入數(shù)據(jù),如總長、總寬、總高、軸距等基本參數(shù)草繪出底盤的外廓形狀。在這些基本數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，初步完善底盤的空間劃定。如圖 6 6 所示。圖6底盤布局圖布局的體現(xiàn)形式主要有：利用草繪功能大致表達(dá)布置的總體信息；利用注釋功能標(biāo)注總體控制參數(shù)；利用關(guān)系

8、式來建立或者控制設(shè)計(jì)參數(shù)。本例設(shè)計(jì)中主要使用草繪和注釋功能。2.2.22.2.2 裝配定義裝配結(jié)構(gòu)不僅列出了系統(tǒng)的組成元件，而且定義了系統(tǒng)的層次關(guān)系。在創(chuàng)建幾何模型前定義裝配結(jié)構(gòu)可以把產(chǎn)品設(shè)計(jì)任務(wù)分配給設(shè)計(jì)小組，但是整個(gè)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)隨著設(shè)計(jì)進(jìn)度的開展后續(xù)進(jìn)行補(bǔ)充。根據(jù)模塊劃分的原則建立的裝配樹如 7 7 圖所示，此方案的特點(diǎn)是各個(gè)模塊必要的設(shè)計(jì)信息均來自一級(jí)骨架，同時(shí)各個(gè)模塊間相互獨(dú)立，可有效地減少循環(huán)參照，方便各模塊在不同車型間的借用。圖圖7裝配特征樹裝配特征樹2.2.32.2.3 骨架建立骨架即產(chǎn)品的三維布置圖， 主要表達(dá)各個(gè)系統(tǒng)的空間需求和安裝位置。 建立骨架所用的一般是基準(zhǔn)特征，比如基準(zhǔn)

9、點(diǎn)、坐標(biāo)系、基準(zhǔn)平面、草繪線。由于底盤屬于復(fù)雜裝配體，為了方便后期修改或者變型設(shè)計(jì)，考慮將骨架分為兩級(jí)。第一級(jí)骨架包含底盤總布置信息。這些基本尺寸主要用基準(zhǔn)平面體現(xiàn)；第二級(jí)骨架主要表達(dá)各模塊內(nèi)部分系統(tǒng)部件的位置信息，例如發(fā)動(dòng)機(jī)的定位、車橋的定位等，主要以坐標(biāo)系體現(xiàn)。第二級(jí)骨架的必要設(shè)計(jì)信息參照第一級(jí)骨架（見圖 4 4和圖 8 8）。上述骨架方案的優(yōu)點(diǎn)：第一級(jí)骨架包含的僅是一些空間尺寸等基本信息，對(duì)于特定的車型，總布置確定之后，這些基本信息幾乎不會(huì)變更；第二級(jí)骨架包含的是各模塊內(nèi)分系統(tǒng)的位置信息，隨著設(shè)計(jì)進(jìn)度的開展，分系統(tǒng)的位置可能會(huì)根據(jù)設(shè)計(jì)的需要做出實(shí)時(shí)調(diào)整。將二級(jí)骨架的完善和維護(hù)權(quán)限分配給各

10、設(shè)計(jì)小組，這樣二級(jí)骨架的修改比較方便。A A3131O1O1.目VOSAOIVOSAOIJ-J|J-J|口VOSVOSAJDI已FIRHF已F-ThBi已卞JIL1717A A百A.4口VDSAO1-0200000VDSAO1-0200000, ,ASASM國3級(jí)丹架2.2.42.2.4信息傳遞Top-downTop-down 設(shè)計(jì)本質(zhì)上就是數(shù)據(jù)傳遞和管理的過程。設(shè)計(jì)信息由上而下逐個(gè)層次傳遞，包括布局圖到一級(jí)骨架；一級(jí)骨架到二級(jí)骨架；二級(jí)骨架到各模塊內(nèi)部零部件。單向傳遞路徑可保證設(shè)計(jì)意圖的一致性。布局圖到一級(jí)骨架的信息通過聲明記事本傳遞，而一級(jí)骨架到二級(jí)骨架和二級(jí)骨架和二級(jí)骨架到各模塊內(nèi)部零件

11、的信息傳遞是通過發(fā)布幾何和復(fù)制幾何實(shí)現(xiàn)。如圖 9 9 所示。圖9信息傳遞流程2.2.52.2.5 詳細(xì)設(shè)計(jì)詳細(xì)設(shè)計(jì)即建立產(chǎn)品數(shù)模和工程圖的過程。經(jīng)過布局定義、骨架建立、裝配定義、信息傳遞之后就是基于發(fā)布的設(shè)計(jì)信息進(jìn)行詳細(xì)的分模塊建模。在設(shè)計(jì)過程中，各模塊負(fù)責(zé)小組只需專注于本模塊內(nèi)部的設(shè)計(jì)。當(dāng)各個(gè)模塊內(nèi)部設(shè)計(jì)完成以后，則底盤的總裝配模型也隨機(jī)自動(dòng)完成。如圖 1010 所示。用II。整車總裝圖CREO中TOP-DOWN設(shè)計(jì)相關(guān)工具應(yīng)用概念一、兩種重要的文件類型3 3. .記事本：PROEPROE 時(shí)叫布局”，升級(jí) CREOCREO 以后名稱改為記事本”。是 CREOCREO 的 TOP-DOWNT

12、OP-DOWN 設(shè)計(jì)中頂層設(shè)計(jì)幾何參數(shù)的重要集合與圖形表示文件，其中包涵整機(jī)所有的重要的幾何參數(shù)以及整機(jī)簡圖參數(shù)標(biāo)注表示。文件后綴名為“.lay.lay。下 T T 以直接理解為整機(jī)參數(shù)數(shù)據(jù)包。4 4.骨架：CREOCREO 三維建模中一種特殊的零件類型文件。其中包含各種重要的基準(zhǔn)面、基準(zhǔn)點(diǎn)、基準(zhǔn)軸、基準(zhǔn)坐標(biāo)系，以及相關(guān)的面組幾何信息。主要作用分為兩種，其一為承載位置關(guān)系（如整機(jī)骨架），其二是承載相關(guān)系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)（如鏟斗骨架，工作裝置骨架，平臺(tái)骨架等）。二、五種參數(shù)傳遞工具 .聲明：CREOCREO 中通過聲明的工具命令使各種骨架模型調(diào)入布局中所有的參數(shù)名稱以及對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)值，并完好的保持相關(guān)性

13、。使得布局中的參數(shù)的增加、減少或者數(shù)據(jù)的修改可以直接的體現(xiàn)到以聲明的骨架模型的參數(shù)列當(dāng)中?？傮w設(shè)計(jì)的參數(shù)修改可直接傳遞下去； .關(guān)系： CREOCREO 中關(guān)系”工具的主要作用是通過數(shù)學(xué)等式等相關(guān)計(jì)算方法將布局聲明到骨架中的參數(shù)與骨架模型中的幾何尺寸產(chǎn)生間接的關(guān)聯(lián)。實(shí)現(xiàn)關(guān)系式關(guān)聯(lián)以后，布局的參數(shù)修改可直接驅(qū)動(dòng)骨架中對(duì)應(yīng)幾何尺寸的變化； .發(fā)布幾何：CREOCREO 向外派發(fā)三維幾何數(shù)據(jù)工具。TOP-DOWNTOP-DOWN 設(shè)計(jì)中主要用于骨架向其他系統(tǒng)傳遞位置與幾何； .復(fù)制幾何：CREOCREO 中接收其他骨架傳遞過來的幾何或自取相關(guān)骨架幾何信息的工具。（位置關(guān)系為坐標(biāo)系對(duì)齊）； .收縮包絡(luò)

14、：通過質(zhì)量等級(jí)控制空間方向由外向內(nèi)收縮自動(dòng)拾取對(duì)應(yīng)幾何信息工具。也可必要幾何手動(dòng)特選。（位置關(guān)系為坐標(biāo)系對(duì)齊）；整機(jī)布局：CreoCreo 是一個(gè)包含所有整機(jī)重要幾何參數(shù)的一個(gè)文件，其類型為“.lay;.lay;獨(dú)立骨架：可以通過規(guī)范的建模，在總體布置和整機(jī)骨架沒有完成的時(shí)候（或并行）就可以按照相關(guān)規(guī)范先開始進(jìn)行設(shè)計(jì)，當(dāng)整機(jī)布局設(shè)計(jì)出來后通過聲明布局將相關(guān)尺寸與布局參數(shù)關(guān)聯(lián)即可，如液壓挖掘機(jī)中的（鏟斗骨架、工作裝置骨架、平臺(tái)骨架、行走系統(tǒng)骨架、液壓油箱骨架、散熱器骨架、駕駛室骨架等）；整機(jī)身架：從布局中調(diào)用了所有的參數(shù)，該骨架中包含名種重要的基準(zhǔn)面、物點(diǎn)、里標(biāo)系以及重要位置IMM半蟻立甘梁：

15、以總龍磴.絲小布萬粒些Ra果及自元或胤St可以開始設(shè)計(jì),諛計(jì)中這段更復(fù)制空柱骨架和拽i目/相關(guān)祭照力能凝喟完穗設(shè)計(jì)的骨架,如港壓及除機(jī)中的（向五月架）j非獨(dú)。行架：在歲機(jī)布局和監(jiān)司骨架以及相必空工舌架公有發(fā)布相應(yīng)李五盯不前正行設(shè)時(shí)討笑，如:杳壓笠抿口中的滴斤系GF器、申洛有執(zhí)骨架、動(dòng)力再細(xì)胃累、T弭平較竹裝等）：獨(dú)立設(shè)計(jì)元ft：就是登川對(duì)比較獨(dú)立的雪常件二用黃事中舊方式改計(jì).用如,號(hào)標(biāo)咕rr常用外?件、以及一空用?例如?、甘?、?壓元?件、?器元器件、發(fā)動(dòng)幾、討、個(gè)?等等2CRE2CRE。宴雜產(chǎn)品TOPQOWNTOPQOWN設(shè)計(jì)一烹體流程3CRE3CRE。復(fù)雜產(chǎn)士TOP-DOWNTOP-DOW

16、N設(shè)訶一獨(dú)立骨架設(shè)計(jì)淺槎例如滋壓挖娓機(jī)聲層中的攀斗片理、工作始看骨 N、平臺(tái)骨柒，行走至防骨里）發(fā) 誓出甌4.iRfOffiffAfl4.iRfOffiffAfl5XREOflA&rOPDOWNf95XREOflA&rOPDOWNf9堂器立”設(shè)申景程C C利忙2 2耳沱牌到京中期避修需，前撐器爆港* *海)胡4 44 4.：*二工里卑):科幻范任注也機(jī)左的直壓早岐甘?罵手吊膏甲、共士毛線骨幫、空造至 T 號(hào)雜等.，6CRE06CRE0條產(chǎn)品OPDDWN/mOPDDWN/m孑獨(dú)方甘果語計(jì)添程1 1、整機(jī)結(jié)構(gòu)與模塊劃分模塊劃分：模塊化設(shè)計(jì)思想需要考慮結(jié)合公司的生產(chǎn)、制造以及工藝的實(shí)際情況進(jìn)行，不同

17、公司生產(chǎn)制造的實(shí)際情況是不一樣的。因此同樣的產(chǎn)品其模塊劃分是不完全一致的。對(duì)于液壓挖掘機(jī)產(chǎn)品，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)主要有以下 8 8 個(gè)專業(yè)方面的設(shè)計(jì)人員組成：總體、動(dòng)力、行走、結(jié)構(gòu)、液壓、?器、薄板、空調(diào)等組成；所需設(shè)計(jì)師總體通常 1 1 人；動(dòng)力 1 1 人；行走系統(tǒng) 1 1人；結(jié)構(gòu)包括鏟斗 1 1 人、工彳裝置 1 1 人、平臺(tái) 1 1 人；液壓系統(tǒng) 1 12 2 人；?器系統(tǒng) 1 1 人；薄板包括駕駛室 1 1 人、機(jī)罩 1 1 人；空調(diào)系統(tǒng) 1 1 人。整個(gè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)合理為 1212 人左右。根據(jù)專業(yè)與系統(tǒng)功能可將液壓挖掘機(jī)整機(jī)第一級(jí)結(jié)構(gòu)分為以下 1010 個(gè)結(jié)構(gòu)層：1 1）回轉(zhuǎn)平臺(tái)總成2 2）底

18、盤總成3 3）工作裝置4 4）覆蓋件總成5 5）駕駛室模塊層下為配置層。由此定義結(jié)構(gòu)層、模塊層、配置層”三層虛擬層編碼與命名規(guī)則：主要由 3 3 級(jí)虛擬結(jié)構(gòu)總成：結(jié)構(gòu)層、模塊層和配置層；結(jié)構(gòu)層：主要功能為組織設(shè)計(jì)；模塊層：具體功能模塊；配置層：每一模塊中承擔(dān)具體配置的作用；模塊層中根據(jù)設(shè)計(jì)要求可存在多個(gè)配置，不同的配置由不同名稱的配置層來承擔(dān)；該層另外一個(gè)重要作用是承載該配置的三維模型在整機(jī)中的正確位置。2 2、三維模型頂層結(jié)構(gòu)搭建主要包括：創(chuàng)建整機(jī)組件-搭建結(jié)構(gòu)層-搭建模塊層-搭建配置層的組件等；3 3、整機(jī)布局設(shè)計(jì)主要包括：參數(shù)的創(chuàng)建-表格創(chuàng)建-簡化圖形表示的創(chuàng)建-參數(shù)與尺寸的關(guān)聯(lián)-參數(shù)與

19、表格的關(guān)聯(lián)等；4 4、整機(jī)骨架設(shè)計(jì)主要內(nèi)容：重要基準(zhǔn)建立與命名-布局聲明-參數(shù)關(guān)聯(lián)；5 5、鏟斗設(shè)計(jì)6 6、液壓油箱設(shè)計(jì)7 7、工作裝置設(shè)計(jì)8 8、平臺(tái)設(shè)計(jì)9 9、行走系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1010、機(jī)罩設(shè)計(jì)1111、駕駛室設(shè)計(jì)1212、動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)1313、空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)1414、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)使用 CREOCREO 的管道”模塊對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行專業(yè)的管路布置設(shè)計(jì)。包括：管線庫的建立、管接?庫建立、鋼管布置、軟管布置等1515、?器系統(tǒng)設(shè)計(jì)6 6）動(dòng)力系統(tǒng)7 7）液壓系統(tǒng)8 8）?氣系統(tǒng)9 9）屬具1010）附件結(jié)構(gòu)層下為模塊層,使用 CREOCREO 的纜”模塊對(duì)?器系統(tǒng)線束進(jìn)行快速的原理圖驅(qū)動(dòng)自動(dòng)三維布線

20、設(shè)計(jì)。包括：?器元件設(shè)計(jì)建模標(biāo)準(zhǔn)（元器件、接插件、端子、焊點(diǎn)等）、布線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、自動(dòng)布線、束設(shè)計(jì)、三維線束制造展平設(shè)計(jì)、線束展平工程圖設(shè)計(jì)等；2 2 基于 Pro/EPro/E 的自頂向下的設(shè)計(jì)過程2.22.2產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期，用簡單的 2D2D 線條來描述零組件的位置和裝配關(guān)系，以明確設(shè)計(jì)意圖，PrPro/Eo/E 中提供了一個(gè)叫“布局”的模塊，專門用來實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。在布局中可以定義關(guān)鍵的設(shè)計(jì)參數(shù)，并為這些參數(shù)建立關(guān)系，再將這些參數(shù)與零件中的參數(shù)尺寸連接（或關(guān)聯(lián)），便可利用“布局來控制多個(gè)零件的尺寸。根據(jù)布局圖，使用者可進(jìn)一步進(jìn)行細(xì)部的 3D3D 零件設(shè)計(jì)。2.32.3定義產(chǎn)品結(jié)

21、構(gòu)定義產(chǎn)品結(jié)構(gòu)可幫助設(shè)計(jì)人員組織規(guī)劃裝配設(shè)計(jì)，便于管理和分配任務(wù)到項(xiàng)目組成員，有利于設(shè)計(jì)者之間進(jìn)行更好的溝通。Pro/EPro/E 允許創(chuàng)建不含任何零件的子裝配或不含任何幾何特征的空零件，己經(jīng)存在的子裝配或零件也可以添加到產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中。2.42.4骨架模型骨架模型作為產(chǎn)品裝配的三維空間規(guī)劃， 用來幫助處理大型組件的重要工具。 它可以用來分析產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、 規(guī)劃基本的空間設(shè)計(jì)需求、決定重要的長度，也可定出產(chǎn)品中各零組件的位置關(guān)系，并利用骨架進(jìn)行裝配。除此之外，通過修改骨架模型還可以驅(qū)動(dòng)零件的運(yùn)動(dòng)，來檢測零件間是否存在干涉。2.52.5傳遞設(shè)計(jì)信息頂層的設(shè)計(jì)信息，如重要的安裝位置和空間位置需求等，可以

22、通過布局中的聲明將信息傳遞到子裝配（或子骨架）和零件中。這樣每個(gè)子裝配都包含與該子裝配的相關(guān)信息，從而使每個(gè)子裝配的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)可以相對(duì)獨(dú)立的進(jìn)行設(shè)計(jì)工作。子骨架的信息也可以通過復(fù)制幾何特征功能將自身的信息傳遞到下一級(jí)的子骨架或零件中，信息就這樣一級(jí)一級(jí)的傳遞下去。2.62.6零件的詳細(xì)設(shè)計(jì)在后續(xù)設(shè)計(jì)中，可以直接在裝配體中進(jìn)行零件設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)時(shí)可以運(yùn)用 useedgeuseedge 或 relationrelation 等方法建立與裝配體的依賴關(guān)系，以確定必要的外部參考關(guān)系。也可以在組件中修改現(xiàn)有的零件，設(shè)計(jì)時(shí)可以利用復(fù)制、陣列進(jìn)行零組件的復(fù)制，或以合并及切除來設(shè)計(jì)配合件。2.72.7設(shè)計(jì)自動(dòng)化程序

23、設(shè)計(jì)是自動(dòng)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要工具，用戶可以通過編程或建立一些必要的關(guān)系式來控制零件和裝配件的設(shè)計(jì)，通過程序可以控制零件特征的出現(xiàn)與否、尺寸的大小、裝配件中零件的出現(xiàn)與否及零件的個(gè)數(shù)等，當(dāng)零件或組件的程序設(shè)計(jì)完成后，以后在讀取該零件或組件時(shí)，其各種變化情況即可利用問答的方式得到不同的幾何形狀，達(dá)到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求，方便地設(shè)計(jì)一系列產(chǎn)品。r rANZHiXJ2-PLAWEANZHiXJ2-PLAWE用OU1-AXIXiANGZHOJI-PlAXiANGZHOJI-PlAJiAhSOUQlQAO.LENJiAhSOUQlQAO.LENZHOUZ-DiAZHOUZ-DiAZHQUUDIAZHQUUDI

24、AZHOUJI*ZHOUJI*2.72.7 設(shè)計(jì)的變更當(dāng)完成零組件的設(shè)計(jì)后，Pro/EPro/E 系統(tǒng)即可依據(jù)布局圖的規(guī)劃，將所有零組件自動(dòng)裝配在一起,而后當(dāng)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)變更時(shí)，若設(shè)計(jì)變更的部位僅涉及單個(gè)零件，則可直接在 3D3D 零件上進(jìn)行變更；若設(shè)計(jì)變更涉及多個(gè)零件的相對(duì)位置或整個(gè)組件的布局規(guī)劃時(shí)，則可在布局上進(jìn)行必要的修改。當(dāng)布局變動(dòng)后，則組件也會(huì)自動(dòng)更新，這種由布局圖驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品自動(dòng)裝配及更新的功能使產(chǎn)品設(shè)計(jì)者能著眼于整體產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的規(guī)劃與更新，而不只是單一零件的設(shè)計(jì)與零件間的裝配關(guān)系。3 3、自頂向下設(shè)計(jì)實(shí)例減速器是常見的變速裝置，其用途十分廣泛，下面結(jié)合 Pro/EPro/E 對(duì)鉆桿動(dòng)力

25、鉗裝置中的減速器進(jìn)行設(shè)計(jì)，表述 Pro/EPro/E 的自頂向下設(shè)計(jì)系統(tǒng)的工作流程。減速器主要由箱體、輸入軸、傳動(dòng)軸、傳動(dòng)部件、撥叉及附件等子裝配體組成。首先進(jìn)行布局圖設(shè)計(jì)，布局中的二維結(jié)構(gòu)圖可以直接在 Pro/EPro/E 的布局模塊中繪制也可以在二維軟件 CADCAD 中繪制，然后導(dǎo)入到布局模塊中。布局圖中集中體現(xiàn)了各子裝配及零部件的裝配關(guān)系，如圖 1 1 所示。圖 1 1 減速器布局圖2HolI2-WUS在布局中可以定義關(guān)鍵參數(shù)，關(guān)鍵參數(shù)可以作為主控參數(shù)來控制與其相關(guān)零件的尺寸,比如這里把輸入軸的軸徑作為關(guān)鍵尺寸，并用它來控制齒輪的安裝孔徑和軸承的內(nèi)徑。同XIAWGPAN-PLANEXI

26、AWGPAN-PLANEXIANG6AN-PLAMEXIANG6AN-PLAMEJIANSUQ1KUAN-LJIANSUQ1KUAN-L-ie0=26300jxuqyaJ8DC-IAZH0U-AXISJ8DC-IAZH0U-AXIS- -JIANSUQICTANG.LENJIANSUQICTANG.LEN5676 6i iionSGQSGQichang11t=52C000jinuqikuan-Iat=353000Ihoul-dia-44500000whoujjn*I*t=137即/手XicnftitShuQTftIondochiIunShuocRtlondochilunChuoHdonxzho

27、uZhichenpanShucuzhouZhouchennLuoshuon9Zhi4uC10neihuaonchiIun81chiIsy2y2bocbo13時(shí)在布局中還可以建立關(guān)系式來建立約束，比如實(shí)例中輸入軸與傳動(dòng)軸的間距和齒輪之間存在關(guān)系 zhoujian_len=mx(z1+z2)/2(zhoujian_lenzhoujian_len=mx(z1+z2)/2(zhoujian_len 表示軸間距，mzmz 分別表示齒輪的模數(shù)與齒數(shù))。這里一張布局圖并不能完全把整個(gè)裝置的位置和裝配關(guān)系完全表達(dá)?楚，這時(shí)可以再插入表達(dá)下一級(jí)子裝配的布局圖，如圖 2 2 所示就是表達(dá)傳動(dòng)軸這一級(jí)子裝配的布局圖

28、。ZHOUI-AXISZHOUI-AXISANGZHOUUPLANEANGZHOUUPLANEZHOUICHLUNI-PUkNEZHOUICHLUNI-PUkNE布局建立完畢后就開始定義產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)， 產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)包含了一系列的子裝配和元件，在定義設(shè)計(jì)時(shí)，許多的子裝配將會(huì)被決定，包括子裝配、子裝配骨架、零件等。產(chǎn)品定義結(jié)束后， 將布局中定義的關(guān)鍵參數(shù)等信息聲明放置到各子裝配中， 各子裝配的團(tuán)隊(duì)根據(jù)傳遞下來的信息進(jìn)行各自的設(shè)計(jì)，而各個(gè)團(tuán)隊(duì)之間并沒有聯(lián)系，這就實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)的并行，提高設(shè)計(jì)效率。在進(jìn)行各零件的詳細(xì)設(shè)計(jì)時(shí)，利用傳遞下來的信息作為控制尺寸來設(shè)計(jì)具體部件，還有一些標(biāo)準(zhǔn)件可直接在標(biāo)準(zhǔn)圖庫中調(diào)入。齒

29、輪是減速器中的重要零件，這里對(duì)齒輪直接進(jìn)行參數(shù)化建模，并用程序加以控制，使其更改更加方便。設(shè)計(jì)完成后利用三維模型對(duì)關(guān)鍵部件進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算、運(yùn)動(dòng)仿真、動(dòng)力學(xué)仿真等來檢驗(yàn)產(chǎn)品的質(zhì)量。如發(fā)現(xiàn)問題則應(yīng)更改有問題的零部件，然后再進(jìn)行檢驗(yàn)直道產(chǎn)品合格。例如在對(duì)本例的輸入軸進(jìn)行強(qiáng)度校核時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)軸的強(qiáng)度不夠，就應(yīng)該加大這根軸的直徑。由于軸的直徑已在布局中定義為關(guān)鍵參數(shù)，并通通聲明將關(guān)鍵參數(shù)傳遞到各個(gè)零件中，并把它作為控制尺寸，所以與軸配合的齒輪孔徑及軸承的內(nèi)徑都隨之變化，而不需要對(duì)它們進(jìn)行修改，這就減少了大量的更改時(shí)間。圖 3 3 為傳動(dòng)軸裝配圖，圖 4 4 為設(shè)計(jì)完成后的減速器三維模型。iLUN1CHIL

30、N2-PLANEiLUN1CHILN2-PLANEBIBICHILUN2ZHICHENGOUALPLANECHILUN2ZHICHENGOUALPLANEnornors s圖 2 2 子裝配布局圖worwor圖 3 3 傳動(dòng)軸子裝配uoruor圖 4 4 減速器三維模型4 4 結(jié)語Pro/EPro/E 是一個(gè)功能強(qiáng)大的參數(shù)化建模軟件，利用其進(jìn)行自頂向下的參數(shù)化設(shè)計(jì)可以從產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期就控制產(chǎn)品的整體設(shè)計(jì)目標(biāo)和性能狀況。在設(shè)計(jì)過程中可以根據(jù)各種因素或需要對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整，從而提高設(shè)計(jì)效率，并減少因設(shè)計(jì)原因造成的更改或返工，顯著減低研制成本、縮短研制周期、提高競爭力。CRECg頂向下設(shè)計(jì)實(shí)例目前，隨著

31、 CAD/CAM/CACAD/CAM/CA1 1 體化集成解決方案的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的自底向上設(shè)計(jì)方法已經(jīng)不能滿足人們對(duì)于產(chǎn)品開發(fā)效率的要求。特別是汽車設(shè)計(jì)時(shí)，大多需要在原有產(chǎn)品的基礎(chǔ)上根據(jù)市場需求進(jìn)行局部換型和調(diào)整、重組，適應(yīng)性和靈活性較強(qiáng)。若運(yùn)用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，各系統(tǒng)都是孤立的設(shè)計(jì)，可能導(dǎo)致后期總裝各部件時(shí)出現(xiàn)嚴(yán)重的干涉現(xiàn)象。采用自頂向下的設(shè)計(jì)方法能較好地解決該問題，體現(xiàn)了協(xié)同設(shè)計(jì)和并行工程的優(yōu)勢。本文采用 Top-downTop-down 設(shè)計(jì)方法對(duì)賽車進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)，并在原有的骨架模型圖上進(jìn)行改型設(shè)計(jì)。1 1、基于 CreoCreo 的 Top-downTop-down 參數(shù)化設(shè)計(jì)自頂向

32、下是一種從總體設(shè)計(jì)到局部設(shè)計(jì)的過程和方法。它首先確定總體思路、設(shè)計(jì)總體布局，然后設(shè)計(jì)零部件，從而完成一個(gè)完整的設(shè)計(jì)。為實(shí)現(xiàn)符合設(shè)計(jì)思路的三維設(shè)計(jì)，本文采用 CreoCreo 軟件，考慮了規(guī)范的模型管理，以實(shí)現(xiàn)模型間的信息傳遞和結(jié)構(gòu)控制，完成自頂向下的三維設(shè)計(jì)。具體來講就是根據(jù)概念設(shè)計(jì)布局，然后建立裝配結(jié)構(gòu)樹，再建立總骨架模型，發(fā)布幾何到子組件，最后進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)流程如圖 1 1 所示。圖 1 1Top-downTop-down 設(shè)計(jì)流程FSAEFSAE 賽車為自主研發(fā)，賽車的主體結(jié)構(gòu)、整車配置情況、空間布置等設(shè)計(jì)較成熟，外觀如圖 2 2 所示。為方便賽車的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)快速的結(jié)構(gòu)修改，本

33、文提出自頂向下的設(shè)計(jì)方法。本研究將車架、前懸掛、后懸掛、轉(zhuǎn)向系、制動(dòng)系定義為一級(jí)組件。這些一級(jí)組件下面又包含各自的組成零件。具體設(shè)計(jì)流程如圖 3 3 所示。圖 2 2 自主研發(fā)的 FSAEFSAE 系列賽車2 2、FSAEFSAE 賽車 Top-downTop-down 參數(shù)化設(shè)計(jì)的實(shí)施方案賽車總布置設(shè)計(jì)時(shí)首先確定原點(diǎn)坐標(biāo)系。以橫向通過前輪中心的豎直平面為 X X 平面，以左右對(duì)稱面為 Y Y 平面，以地平面為 Z Z 平面，然后確定軸距、輪距和發(fā)動(dòng)機(jī)輸出點(diǎn)。由于發(fā)動(dòng)機(jī)是外購件，屬于成熟體，只需要它的輸出位置、安裝位置以及整體的大致外觀，因此采用收縮包絡(luò)外部幾何的方式獲取，通過在發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出點(diǎn)

34、建立坐標(biāo)系來控制發(fā)動(dòng)機(jī)在整車中的布置位置，同時(shí)用該坐標(biāo)系與差速器鏈輪進(jìn)行位置匹配。另外，關(guān)系到賽車操縱穩(wěn)定性能的所有參數(shù)都是本次設(shè)計(jì)的控制要點(diǎn)。 為了方便今后在 adamsadams 中對(duì)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析的優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)改進(jìn)， 需要在 adamadams s中仿真分析出各項(xiàng)的最優(yōu)參數(shù)，直接賦予相應(yīng)的零件模型。圖 3 3 具體設(shè)計(jì)流程賽車裝配特征樹裝配體中各個(gè)子系統(tǒng)及其部件之間的關(guān)系構(gòu)成了裝配關(guān)系樹。在建立模型之前，需要先建立好整車總裝配的特征樹?？傃b配樹的根節(jié)點(diǎn)為所要建立的整車文件，各子系統(tǒng)為樹型結(jié)構(gòu)的1 1 級(jí)子節(jié)點(diǎn)，對(duì)于復(fù)雜的總成可能還有 2 2 級(jí)甚至 3 3 級(jí)子節(jié)點(diǎn)。父節(jié)點(diǎn)與子節(jié)點(diǎn)之間的

35、關(guān)系由相關(guān)參數(shù)表示，這些參數(shù)包括配合參數(shù)和安裝定位參數(shù)。裝配特征樹不僅列出了系統(tǒng)的組成元件，同時(shí)定義了它們的層次關(guān)系。由本文擬定的設(shè)計(jì)思路可知，整車以下包含的一級(jí)組件有車架、前后懸掛、轉(zhuǎn)向系、制動(dòng)系、傳動(dòng)系，二級(jí)組件則是各系統(tǒng)的零件。后懸掛子裝配特征樹如圖 4 4 所示。另外，車輪、發(fā)動(dòng)機(jī)、差速器屬于成熟體，在建模完成后直接裝配。完成的總裝配特征樹見圖 5 5。圖 4 4 后懸掛子裝配特征樹FSAtTSOCWN4&MFSAtTSOCWN4&MPJSAETOPDCKILKELODCI1.PR1PJSAETOPDCKILKELODCI1.PR1nA5M_RJGHTA5M_RJGHT口口ASMJOP

36、ASMJOPZ7ASM_FRONTZ7ASM_FRONT* *A ASM_OEFC$VSSM_OEFC$VSk kFRAMLPRTFRAMLPRT3STEERASM3STEERASM3FRQNT-5VSPtNSION,ASM3FRQNT-5VSPtNSION,ASMP3RERSUSPP3RERSUSP N$10M.ASMN$10M.ASM2DRlVEdNEJM2DRlVEdNEJM二J JBKAKEHASM+ +7JENGINE/.SM7JENGINE/.SM 圖 5 5 總裝配特征樹建立布局在產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期，使用 CreoCreo 中的布局功能，用簡單的 2D2D 草繪工具繪制草繪圖，以此描述

37、零件和子組件之間的位置和裝配關(guān)系，明確設(shè)計(jì)的意圖。整車布局如圖 6 6 所示。在布局中能定義關(guān)鍵的設(shè)計(jì)參數(shù)，并且為這些相關(guān)參數(shù)建立關(guān)系式，然后將這些參數(shù)與零件中的尺寸相互關(guān)聯(lián)，便可以利用布局控制子組件和零件的相關(guān)尺寸。整車布局是實(shí)體模型設(shè)計(jì)意圖的體現(xiàn)，用于建立尺寸、位置參數(shù)及其相互關(guān)系，以便對(duì)三維模型進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞和數(shù)據(jù)管理。本研究將整車參數(shù)控制點(diǎn)體現(xiàn)于布局中，再將關(guān)鍵控制參數(shù)標(biāo)注出來，每標(biāo)注一處即創(chuàng)建一個(gè)參變量，并對(duì)其賦予初始值。根據(jù)實(shí)際需要對(duì)這些相關(guān)參數(shù)建立關(guān)系式，然后將這些參數(shù)與零件中的尺寸相互關(guān)聯(lián)，從而達(dá)到利用布局控制子組件和零件的相關(guān)尺寸的目的。關(guān)鍵參數(shù)定義完成后將其以數(shù)據(jù)表格的形式體

38、現(xiàn)出來，如表 1 1 所示。這樣可以很方便地對(duì)各參數(shù)重新賦值，完成對(duì)整車的布局。圖 6 6 整車布局建立骨架模型Top-downTop-down 設(shè)計(jì)利用骨架模型來表示裝配設(shè)計(jì)的重要元素。建立骨架模型所使用的幾何特征優(yōu)先順序?yàn)辄c(diǎn)、線、面、實(shí)體。對(duì)于賽車而言，其主體結(jié)構(gòu)屬桁架結(jié)構(gòu)，因此采用線作為骨架模型的基礎(chǔ)特征。賽車分為如下幾大部分：車架、轉(zhuǎn)向系、傳動(dòng)系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、懸掛系統(tǒng)，其中前 4 4 個(gè)部分采用一級(jí)骨架。懸掛系統(tǒng)由導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、減震組件兩大部分組成，采用二級(jí)骨架。設(shè)計(jì)的整車主骨架如圖 7 7 所示，主要表達(dá)的信息是前后懸掛在 X X 方向的布置、發(fā)動(dòng)機(jī)空間劃定、前環(huán)和主環(huán)的位置及外形、轉(zhuǎn)向

39、器和制動(dòng)踏板的位置等。圖 7 7 整車主骨架表 1 1 參數(shù)表呼號(hào)拿最林拿裝值券法1 1froiuwheelirml11W忖輪距2R也w聯(lián)1tractI170后楂延3165。軸距4Frontrultcenlerheight35徒俐慚小心點(diǎn)45 5Frontkm/piiiNT*23前主第偏直距6Kingpininrhn.Ttiflr55主婚內(nèi)博用7 7Ki唧incastersingleb b主將后做角8 8FU。發(fā)布幾何如圖 8 8 所示。建立模型各子系統(tǒng)建模的必要參考信息均來自于骨架，因此在建立各子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型前需要復(fù)制骨架中的發(fā)布幾何。這里運(yùn)用“復(fù)制幾何”命令，調(diào)入各子系統(tǒng)所對(duì)應(yīng)的發(fā)布幾何

40、即可。然后將發(fā)布幾何作為基礎(chǔ)參考信息建立模型。圖 9 91313 為幾大總成完成后的模型。最終的整車總裝模型如圖 1414 所示。圖 1010 前懸掛總成uoruor5 5圖 8 8 發(fā)布幾何圖 1111 轉(zhuǎn)向總成圖 1212 差速器總成圖 1313 車架產(chǎn)品系列化改型設(shè)計(jì)完成整車的設(shè)計(jì)后，CreoCreo 即可依據(jù)骨架模型的規(guī)劃進(jìn)行變更、改型。當(dāng)設(shè)計(jì)變更涉及多個(gè)零件的相對(duì)位置或整個(gè)組件的骨架模型時(shí)，可在骨架模型上進(jìn)行必要的修改。當(dāng)骨架或者布局變動(dòng)后，組件也會(huì)自動(dòng)再生。同一系列的產(chǎn)品，一般只在尺寸規(guī)格上存在差異。修改布局中的主控參數(shù)，使用總骨架點(diǎn)與子系統(tǒng)骨架點(diǎn)的“再生”命令，將布局中的參數(shù)傳遞

41、到底層數(shù)據(jù)模型中，根據(jù)變化后的骨架特征和實(shí)際需求，在骨架中修改其他細(xì)節(jié)特征，檢查模型修改不合理的地方，即可完成產(chǎn)品的改型設(shè)計(jì)。改進(jìn)后的參數(shù)如表 2 2 所示。初始整車模型與改進(jìn)后的整車*IIII 型如圖 1515、1616 所示。表 2 2 改進(jìn)后的參數(shù)表序號(hào)參數(shù)房林參股也善注1 1FrontwhefltiarkI220前輪距2 2RearvrhrrtIrark12001200博拈距3WKWKPPPPI Ihasp1750軸距4 4Fwmrollcenterhui咖25前倒保中心高度5rontkingp:noffs-ct23前主能體置誣6 6Kingpinind(nationKingpinin

42、d(nation3d3d上惆內(nèi)懶角1 1KinpirrfuMrrtnpin5J_銷后領(lǐng)用8FUCAlength?心是上崔胃扶危9FIJI*length17Q讖總F秋雪裝度1010FrontLingpinholtlength25a生銷長度11Rwrollcentarheighteueu后倜假中心高度12RearkingpinCi25后主錨偏置距13RUCALength眄后懸上情髯殺更14- RLCALength355后之F盤膏餐M1111HInini圖 1515 初始整車模型3 3、結(jié)束語本文詳細(xì)闡述了 Top-downTop-down 的設(shè)計(jì)流程與思路，并運(yùn)用 CreoCreo 軟件，通過 T

43、op-downTop-down 的設(shè)計(jì)方法完成了賽車整車部件的開發(fā)。整個(gè)設(shè)計(jì)過程從頂層開始，設(shè)計(jì)之初就控制著機(jī)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)目標(biāo)與性能狀況，在設(shè)計(jì)過程中不斷調(diào)整結(jié)構(gòu)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化和賽車的結(jié)構(gòu)改進(jìn)，同時(shí)為新賽車設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)依據(jù)。該方法可大大縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，為賽車模塊化設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)?；赑RO/E骨架模型的桁架參數(shù)化設(shè)計(jì)桁架是由直桿組成的一種具有三角形單元的平面或空間結(jié)構(gòu)。在荷載作用下，桁架桿件主要承受軸向拉、壓力，從而能充分利用材料的強(qiáng)度，在跨度較大時(shí)可比實(shí)腹梁節(jié)省材料，減輕自重和增大剛度，廣泛應(yīng)用于屋架、橋梁、輸?線路塔、起重機(jī)架等中。桁架結(jié)構(gòu)采用自底向上的設(shè) atat 方法存在一些弊端：

44、1 1）桁架結(jié)構(gòu)中桿件設(shè)計(jì)尺寸不便確定；2 2）裝配困難；3 3）設(shè)計(jì)完成后，若設(shè)計(jì)意圖變更或整體控制參數(shù)需作修改，整個(gè)設(shè)計(jì)過程需重新開始，影響設(shè)計(jì)效率。本文采用自頂向下的設(shè)計(jì)方法，運(yùn)用 Pro/E 的自頂向下的設(shè)計(jì)功能，從產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)層次入手，以骨架模型為傳遞載體，結(jié)合獨(dú)立零件的參數(shù)關(guān)系完成桁架的三維參數(shù)化模型設(shè)計(jì)。Pro/E自頂向下的設(shè)計(jì)方法自頂向下（Top-DownDesignTop-DownDesign）的設(shè)計(jì)即設(shè)計(jì)由總體布局、總體結(jié)構(gòu)、部件結(jié)構(gòu)到底層零件的一種自上而下、逐步細(xì)化的設(shè)計(jì)過程。自頂向下的設(shè)計(jì)符合大部分產(chǎn)品設(shè)計(jì)的實(shí)際設(shè)計(jì)流程，產(chǎn)品的修改性強(qiáng)，設(shè)計(jì)準(zhǔn)確性高，便于產(chǎn)品快速變形設(shè)計(jì)

45、，便于實(shí)現(xiàn)多個(gè)子系統(tǒng)的協(xié)同設(shè)計(jì)。自頂向下的設(shè)計(jì)過程其實(shí)是一個(gè)數(shù)據(jù)與結(jié)構(gòu)關(guān)系從頂部模型傳遞給底部模型的傳遞過程。在Pro/EPro/E 中通過 LayoutLayout 定義產(chǎn)品的總體布局與結(jié)構(gòu)約束關(guān)系，再將這些約束傳遞到產(chǎn)品的骨架模型與裝配設(shè)計(jì)中，最終完成整個(gè)產(chǎn)品的參數(shù)化設(shè)計(jì)。2 2 桁架自頂向下的設(shè)計(jì)過程桁架的布局設(shè)計(jì)先確定關(guān)鍵尺寸和設(shè)計(jì)主要參數(shù)，創(chuàng)建變量并設(shè)置各變量間關(guān)系。將桁架中骨架的主要控制參數(shù)作為一級(jí)系統(tǒng)的輸入?yún)?shù)，由此往下傳遞到底層各零件。本文所設(shè)計(jì)的桁架是用于起重機(jī)中的副臂經(jīng)簡化后的基本原理結(jié)構(gòu)。根據(jù)總體布局，其主要控制參數(shù)如表 1 1 所示，結(jié)構(gòu)示意圖如圖 1 1 所示。表 1

46、 1 桁架主要控制參數(shù)桁架主參數(shù)控制表序號(hào)控制參數(shù)參數(shù)值(MlUkUk) )1前端高度(B1)3007前端寬度，3003后端高度5004后端寬度(A2)5005息長(L0)8006 6腰桿能懸桿前端距離(XI)1507朦桿?抹桿后端距離1X2；150R前端拉桿距懸桿前端距離(C2)SO9后端拉桿距懸桿后端距離(C1)50圖 1 1 桁架結(jié)構(gòu)示意圖2.22.2 創(chuàng)建骨架模型骨架模型作為產(chǎn)品裝配的三維空間規(guī)劃，可以用來分析產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、規(guī)劃基本的空間設(shè)計(jì)需求、決定重要的尺寸參數(shù)和零組件的位置裝配關(guān)系。骨架模型一般由基準(zhǔn)特征點(diǎn)、線、坐標(biāo)系、曲面等組成。本文中涉及到的骨架模型包括基準(zhǔn)面、點(diǎn)和線，文中桁架

47、設(shè)計(jì)主要通過骨架線來生成桁架中的各子件(零件)，如圖 2 2 所示為桁架的骨架線。圖 2 2 桁架的骨架結(jié)構(gòu)2.32.3 由骨架模型生成子件通過骨架線可以生成各子件（零件），以確定各子件（零件）的設(shè)計(jì)尺寸。由于骨架坐標(biāo)與裝配坐標(biāo)相同，故在裝配中生成子件（零件）的過程中已經(jīng)對(duì)其進(jìn)行了定位（裝配），如圖 3 3 所示為由骨架線生成的子件（零件）。圖 3 3 由骨架線生成子件3 3 桁架整體設(shè)計(jì)參數(shù)的變更表 2 2 為變更后的主控制參數(shù)表，如圖 4 4、圖 5 5 所示為控制參數(shù)更改前與更改后的模型對(duì)比。表 2 2 桁架主要控制參數(shù)（變更后）桁架主參數(shù)控制表桁架主參數(shù)控制表序號(hào)序號(hào)控制參數(shù)控制參數(shù)參

48、數(shù)侑參數(shù)侑(mm)(mm)1 1前端高度B1)200前前端寬度端寬度(B2)2003后端高度(A1)5004后端寬度(A2)5005總長(L0)6006腹桿南懸桿前端距離(XI)150腹桿?懸桿后端距離(X2)1508刖端拉桿距懸桿刖端距離，C二)509后端拉桿距懸桿后端距離(CD50崢學(xué)圖 4 4 設(shè)計(jì)參數(shù)變更前模型圖 5 5 設(shè)計(jì)參數(shù)變更后模型本文運(yùn)用自頂向下的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了桁架的設(shè)計(jì)，建立頂層骨架模型與參數(shù)約束關(guān)系傳遞設(shè)計(jì)信息，通過骨架模型來實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過程的管理。該方法符合產(chǎn)品設(shè)計(jì)的實(shí)際設(shè)計(jì)流程，設(shè)計(jì)準(zhǔn)確性高，便于修改、提高了設(shè)計(jì)效率，且能實(shí)現(xiàn)多個(gè)子系統(tǒng)的協(xié)同合作、實(shí)現(xiàn)并行設(shè)計(jì)。懸臂式掘進(jìn)

49、機(jī)后支撐的ProE虛擬裝配設(shè)計(jì)基于 Top-DownTop-Down 思想的參數(shù)化設(shè)計(jì)方法的優(yōu)點(diǎn)是很明顯的，由于整個(gè)設(shè)計(jì)過程是從頂層開始的，從一開始就控制著產(chǎn)品的整體設(shè)計(jì)目標(biāo)和性能狀況。結(jié)合各方面因素，不斷調(diào)整設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化，如在方案設(shè)計(jì)階段就可以對(duì)產(chǎn)品骨架模型進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，對(duì)關(guān)鍵零件進(jìn)行剛度、強(qiáng)度校核。隨著設(shè)計(jì)層次的逐漸下行，頂層的參數(shù)逐步得到印證，結(jié)構(gòu)不斷細(xì)化，并根據(jù)需要加以調(diào)整，從而保證了設(shè)計(jì)結(jié)果的準(zhǔn)確性，同時(shí)縮短了設(shè)計(jì)周期。這種設(shè)計(jì)方法對(duì)于規(guī)模越大、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)越復(fù)雜的企業(yè)，效果就越明顯。本文介紹了懸臂式掘進(jìn)機(jī)后支撐的 ProEProE 虛擬裝配設(shè)計(jì)相關(guān)內(nèi)容。虛擬裝配的主要目的是根

50、據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖和裝配順序?qū)嵤?duì)裝配結(jié)構(gòu)的分析和評(píng)價(jià)。在虛擬裝配階段可對(duì)設(shè)計(jì)提出修改建議，進(jìn)行零件結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，以便于加工及裝配，減少加工和裝配的時(shí)間。對(duì)提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量，縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期，降低產(chǎn)品設(shè)計(jì)成本有重要的意義。1 1 基于 Pro/EPro/E 自頂向下的設(shè)計(jì)方法Top-downTop-down 設(shè)計(jì)是自頂向下設(shè)計(jì)的簡稱，其含義是先確定總體思路、設(shè)計(jì)總體布局，然后設(shè)計(jì)零件和子組件，從而完成一個(gè)完整的設(shè)計(jì)。自頂向下設(shè)計(jì)從一個(gè)系統(tǒng)的角度，計(jì)劃所有的設(shè)計(jì)過程，建立整個(gè)系統(tǒng)或設(shè)計(jì)與組件和次組件系統(tǒng)之間的關(guān)系。在 Pro/EPro/E 中用戶獲得設(shè)計(jì)意圖的自頂向下設(shè)計(jì)方法有：(1)(1)布局(Lay

51、out)-(Layout)-定義設(shè)計(jì)產(chǎn)品最主要的參數(shù)和尺寸及其相互之間的關(guān)系。(2)(2)骨架(Skeleton)-(Skeleton)-定義設(shè)計(jì)產(chǎn)品最主要的空間位置是對(duì) layoutslayouts 定義思路的 3D3D 細(xì)化。(3)Pacl(3)Pacl 擴(kuò)定義設(shè)計(jì)產(chǎn)品的組成結(jié)構(gòu)，將零部件粗略定位在裝配中。(4)PublishGeometry-(4)PublishGeometry-提取設(shè)計(jì)產(chǎn)品的重要原則和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，將其傳遞到整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)1 1(5)(5)復(fù)制幾何實(shí)體(CopyGeometry)-(CopyGeometry)-提取和接受設(shè)計(jì)產(chǎn)品的重要數(shù)據(jù)。(6)(6)關(guān)系(Relations

52、)-(Relations)-設(shè)定各尺寸、各參數(shù)間的關(guān)系。2 2 后支撐的功能與結(jié)構(gòu)分析掘進(jìn)機(jī)屬長臂類的機(jī)器，較長的截割臂在截割作業(yè)時(shí)，產(chǎn)生很大的截割力，此時(shí)行走履帶所受的外力比正常行走時(shí)將顯著增加，改變了正常行走時(shí)履帶與地面合理接地比壓的分布狀態(tài)，形成整機(jī)的不穩(wěn)定，甚至產(chǎn)生劇烈振動(dòng)和傾翻。而后支撐的后部撐壓在地面上，可以增加機(jī)器的接地長度，以防止和緩解履帶的接地比壓偏移，進(jìn)而增加整機(jī)的穩(wěn)定性。主要由支架、支撐腿、支架與二運(yùn)部連接架、二運(yùn)部回轉(zhuǎn)臺(tái)、銷軸和襯套等組成。3 3 利用 top-downtop-down 設(shè)計(jì)后支撐(1)(1)草圖設(shè)計(jì)草圖即布局,是 Pro/EngineerPro/Eng

53、ineer 所提供的一個(gè)單獨(dú)模塊，其作用是可以通過簡單的線條和符號(hào)來描繪產(chǎn)品的大概輪廓，布局的核心就是定義產(chǎn)品的主要參數(shù)和主要尺寸。而它在整個(gè)裝配中的作用就體現(xiàn)在：通過聲明(Declare)(Declare)建立各個(gè)零部件之間的關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)各個(gè)零部件之間自動(dòng)裝配的目的，有利于設(shè) a at t 過程中對(duì)整個(gè)產(chǎn)品的控制。圖 l l 給出了利用 Pro/EPro/E 軟件對(duì)后支撐做出的總成布局圖，即頂級(jí)布局模型 houzhichengbuju.layhouzhichengbuju.lay。圖 1 1 中設(shè)置的尺寸是全局關(guān)鍵幾何參數(shù)，其具體說明見表 1 1。圖 1 1 后支撐總體布局圖1 1 支架;

54、2 2 支承腿;3 3 連接架;4 4 二運(yùn)連接銷;5;5 二運(yùn)回轉(zhuǎn)臺(tái)；6 6 銷軸表 1 1 后支撐關(guān)鍵幾何參數(shù)攀威和尺寸事數(shù)值券數(shù)可尺寸PlPl650000650000支架與支那國的踵高支架與支那國的踵高/ /兩支撐理的比普兩支撐理的比普為為甌anan支架與二運(yùn)銷地孔中心的距離支架與二運(yùn)銷地孔中心的距離a a皿期克噴逢桂梨的距周540.000540.000在架在架占國占國(2)(2)建立骨架模型對(duì)于一個(gè)產(chǎn)品來說，骨架就是產(chǎn)品裝配的構(gòu)架，產(chǎn)品的裝配應(yīng)該按照骨架模型裝配。有了骨架，產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、大小和尺寸就由骨架確定了，此時(shí)在骨架上裝上各個(gè)零部件，裝配也就完成了?？梢园压羌芪募斫鉃?3D3D

55、化的布局 LayoutLayout 文件， 它同樣是一個(gè)設(shè)計(jì)思路和參考標(biāo)準(zhǔn)， 骨架是一些立體化的、 有位置、有尺寸的點(diǎn)、線、面，這些點(diǎn)、線、面就像布局中的平面軸線一樣為裝配提供依據(jù)和基準(zhǔn)。在產(chǎn)品的自頂向下設(shè)計(jì)中，主設(shè)計(jì)首先完成布局的設(shè)計(jì)，通過點(diǎn)線面包含了產(chǎn)品的主要形狀、位置等信息，然后把整個(gè)項(xiàng)目分給多個(gè)子項(xiàng)目，隨同骨架模型一同分給不同的小組和個(gè)人，子項(xiàng)目再以骨架為參考，骨架改變后，子項(xiàng)目自動(dòng)改變。如圖 2 2 所示，為后支撐的骨架模型。圖 2 2 后支撐骨架模型(3)(3)連接設(shè)計(jì)信息連接設(shè)計(jì)信息是自頂向下設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)，通過布局或骨架的方式，把設(shè)計(jì)信息傳遞到各個(gè)零部件中，以達(dá)到對(duì)裝配件控制的目

56、的。在自頂向下設(shè)計(jì)中，可以通過布局和骨架向各個(gè)零部件傳遞設(shè)計(jì)信息。通過布局向零部件中分配信息，需要在零部件中聲明，把零部件的各種信息聲明到布局中去，所聲明的參數(shù)必須與布局中的參數(shù)一致。當(dāng)作完聲明之后，在打開零部件的參數(shù)窗口中，就會(huì)發(fā)現(xiàn)參數(shù)窗口中多了布局中的參數(shù)值。骨架的信息傳遞就是映射幾何特征，即(Geometry(Geometry 的傳遞，它是通過 PublishGeometrPublishGeometry y 和 CopyGeometrYCopyGeometrY 實(shí)現(xiàn)的。通過復(fù)制點(diǎn)、曲面和表面幾何和特征作為參考基準(zhǔn)，再建立新的幾何特征。通過復(fù)制過來的這些點(diǎn)、曲面和表面作為參照，從而保證建立

57、的零件具有復(fù)制元件的幾何特征。GeometryGeometry 傳遞的是比較具體的形狀和數(shù)據(jù)，如點(diǎn)的位置、曲線和曲面的形狀等，這些形狀和數(shù)據(jù)主要用于零件特征的建立。圖為后支撐的總成模型。圖3掘進(jìn)機(jī)后支撐總成模型4 4 基于總成模型的干涉檢測產(chǎn)品裝配設(shè)計(jì)的干涉檢測目標(biāo)是：提高裝配效率和裝配質(zhì)量，降低裝配成本。其具體目標(biāo)為在功能確定的條件下，產(chǎn)品零部件數(shù)量盡量少，易于裝卸，具有最優(yōu)的零部件定位方案和最少的裝配調(diào)整操作。進(jìn)行干涉檢測主要是對(duì)裝配關(guān)系進(jìn)行檢測，在 Pro/EPro/E 中，全局干涉檢測的操作步驟為：分析一模型分析一全局干涉。進(jìn)而觀察計(jì)算結(jié)果，若存在干涉，則需要回?修改布局或骨架以求最終

58、的無干涉。本論文中的總成模型經(jīng)全局干涉檢測后，并無干涉存在，證明各個(gè)零件在各方向上相對(duì)距離合理，滿足虛擬裝配的要求。5 5 結(jié)語綜上所述， 基于 Top-DownTop-Down 思想的參數(shù)化設(shè)計(jì)方法的優(yōu)點(diǎn)是很明顯的， 由于整個(gè)設(shè)計(jì)過程是從頂層開始的，從一開始就控制著產(chǎn)品的整體設(shè)計(jì)目標(biāo)和性能狀況。結(jié)合各方面因素，不斷調(diào)整設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化，如在方案設(shè)計(jì)階段就可以對(duì)產(chǎn)品骨架模型進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，對(duì)關(guān)鍵零件進(jìn)行剛度、強(qiáng)度校核。隨著設(shè)計(jì)層次的逐漸下行，頂層的參數(shù)逐步得到印證，結(jié)構(gòu)不斷細(xì)化，并根據(jù)需要加以調(diào)整，從而保證了設(shè)計(jì)結(jié)果的準(zhǔn)確性，同時(shí)縮短了設(shè)計(jì)周期。這種設(shè)計(jì)方法對(duì)于規(guī)模越大、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)越復(fù)雜的企

59、業(yè)，效果就越明顯。CREO自頂向下設(shè)計(jì)指南一、自頂向下設(shè)計(jì)概念如果從傳統(tǒng) 2D-CAD2D-CAD 的視角來理解自頂向下方法。概念工程圖（規(guī)劃/裝配工程圖等）通常是由設(shè)計(jì)主管或資深設(shè)計(jì)人員創(chuàng)建，然后再從中選取一些元素（直線、視圖等）提供給每一個(gè)參與到設(shè)計(jì)中的人員來完成后續(xù)詳細(xì)的零部件設(shè)計(jì)工作。負(fù)責(zé)詳細(xì)零件設(shè)計(jì)的人員復(fù)制這些圖元到創(chuàng)建的二維圖中并以此為基礎(chǔ)來創(chuàng)建零件的工程圖。在 CRECRE ?自頂向下設(shè)計(jì)為概念圖和零件之間的信息傳遞管理父子關(guān)聯(lián)關(guān)系，從而能夠讓概念圖中的信息變更自動(dòng)反映到詳細(xì)設(shè)計(jì)模型（2D-CAD2D-CAD 中的零件圖紙）里。二、自頂向下設(shè)計(jì)方法的工作流程1 1 設(shè)計(jì)準(zhǔn)備（定

60、義設(shè)計(jì)意圖一收集必要的設(shè)計(jì)信息，明確?晰設(shè)計(jì)意圖）一定義產(chǎn)品結(jié)構(gòu)-（輸入產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中包含的部件，定義信息/關(guān)聯(lián)）-裝配結(jié)構(gòu)考慮（在考慮產(chǎn)品結(jié)構(gòu)/設(shè)計(jì)師分工等信息的情況下創(chuàng)建裝配）。2 2 概念設(shè)計(jì)：骨架模型考慮（定義概念設(shè)計(jì)、骨架結(jié)構(gòu)）、擴(kuò)展傳遞信息到每一零部件（復(fù)制骨架模型信息到每一個(gè)規(guī)劃的零部件中）。3 3、詳細(xì)設(shè)計(jì)：每一個(gè)零部件的詳細(xì)設(shè)計(jì)（設(shè)計(jì)零部件詳細(xì)幾何形狀）；4 4、輸出：創(chuàng)建工程圖（創(chuàng)建零件/ /裝配工程圖）。三、定義設(shè)計(jì)意圖在開發(fā)設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)需要輸入多種不同類型的信息。在 CREOCREO多種信息如參數(shù)、空間尺寸、零件位置信息等，都能夠在一個(gè)產(chǎn)品的裝配文件或模型文件中記錄。在開始概