基于VISIO的液压传动系统CAD软件的研究与开发.pdf

液 压 气 动 与 密 封 ／ 2 0 l 3年 第 O 1期 基于 V l S I O的液压传动系统 C A D软件的研究与开发 赵 艳 北京航空航天大学 机械工程及 自动化学 院， 北京1 0 0 1 9 1 摘 要 研究了在 N E T平 台下 。 利用 C 语言二次开发以 V i s i o D r a w i n g C o n t r o l 控件 为核心 的液压传动系统 自动建模与计算 的实现问题 。 以 V i s i o D r a w i n g C o n t r o l 控件为基础 ， 建立 了液压传动系统元件 图形库 和设 备信息参数数据库 ， 实现 了液压传动系统原理 图的绘 制和参 数赋值 ； 设计 了系统拓扑结构识别 程序 ， 能够 自动提取元件参 数和设备 连接关 系 ； 基于节点法建立 系统数学模 型 ， 结合参数信 息用分析 计算 液压 系统经典 回路 的稳态特性 ， 并将计算结果与 E x c e l 整合 ， 形成各类计 算报表。 关键词 液压传动系统 ； C ； 自动建模 ； 分析计算 中图分类号 T P 1 3 6 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 3 O l 一 0 0 1 8 0 3 Th e Re s e a r c h a n d De v e l o p me n t o f CAD S o f t wa r e f o r Hyd r a u l i c Po we r Tr a n s mi s s i o n S y s t e m Ba s e d o n Vi s i o o Ya h S c h o o l o f Me c h a n i c a l E n g i n e e r i n g a n d A u t o ma t i o n ， B e i j i n g U n i v e r s i t y o f A e r o n a u t i c s a n d A s t r o n a u t i c s ， B e i j i n g 1 0 0 1 9 1 ， C h i n a Ab s t r a c t Th e r e a l i z a t i o n me t h o d s o f a u t o ma t i c mo d e l l i n g a n d a n a l y z i n g f o r h y d r a u l i c p o w e r t r a n s mi s s i o n s y s t e m we r e s t u d i e d ． Us i n g V i s i o D r a wi n g C o n t r o l a s k e y e l e me n t ，t h i s a p p l i c a t i o n b u i l t t h e h y d r a u l i c c o mp o n e n t s l i b r a r y a n d p a r a me t e r d a t a b a s e ，wh i c h h e l p e d t o d r a w s c h e ma t i c d i a g r a m a n d p a r a me t e r v alu e a s s i g n i n g ．Au t o ma t i c a n aly s i s p mgra m o f t o p o l o g i c a l s t r u c t u r e wa s d e s i g n e d t o e x t r a c t t h e p a r a me t e r v a l u e s and c o n n e c t i o n b e t we e n c o mp o n e n t s ．An d ma t h e ma t i c mo d e l o f t h e s y s t e m w a s p mgra mme d t o c alc u l a t e ， t h e n t h e fi n al d a t a c o u l d o u t p u t t o e x c e l t o d o r e p o r t ． Ke y wo r d sh y d r a u l i c p o we r t r a n s mi s s i o n s y s t e m； C ； a u t o ma t i c mo d e l l i n g ； c alc u l a t e 0 引言 随着液压技术和计算机技术 的发展 ， 研制高效率、 可维护性强 、 具有 良好用户界面的图形化设计、 计算分 析软件成 为液压传 动系统 C AD软件研 究 的重要任务 之一 。目前 ， 国内外 已经存在一些液压系统原理图绘制 软件和仿真分析计算软件 ，但是前者没有提供系统分 收稿 日期 2 0 1 2 0 4 1 6 作者简介 赵艳 1 9 8 6 一 ， 女 ， 陕西 渭南人 ， 在读 硕士研究 生 ， 研究方 向为 液压传 动系统 C A D软件的研究 与开发 。 析计算 功能 ， 不能充分满足众多用户的需要【 ； 后者 价 格 昂贵专业性强 ， 要求使用者具备较高素质 ； 两者均不 能满足工程技术人员 日常设计使用和实验教学需求 。 本 文 基 于 N E T平 台 ，利 用 C 语 言 二 次 开 发 V i s i o D r a w i n g C o n t r o l 控件 ， 研究了液压传动系统原理 图 图形化设计和分析计算的技术 。这样不仅可 以充分利 用 V i s i o强大的绘 图和交互功能， 还可以与． N E T平台无 缝连接 ， 利用 C 面向对象设计 的优势快速设计实现液 压传动系统的分析计算功能。 本软件最终实现的液压传动系统 自动建模和分析 计算的过程如 图 1所示 。 参考 【 1 】 惠学磊_ ， J 、 型全液压振动压路机主传动系统设计浅析[ J ] ． 流体 传动与控制， 2 0 0 7 ， 5 ． [ 2 】 蒋志新， 孙虎儿 ， 郭 刚． 基 于 M A T A L A B的液压直线 振动筛 的 计算机仿真[ J ] ． 煤炭工程， 2 0 0 7 ， 1 1 ． 【 3 】 解 同信 ， 金英 姬． 液 压与气压 传动技术 入 门【 M】 ． 北 京 化学工 】 8 文 献 业 出版社 ． 2 0 0 7 ． 朱钒， 张志， 张道富． 国 内外液压机技 术现状及发展 趋势[ J ] ． 机 床 与液压， 2 0 0 0 ， 1 ． 张建辉， 刘运龙， 牛洹涛， 龚安华． 液压振动筛的改造[ J 】 ． 中国设 备工程， 2 0 1 0 ， 2 ． Hy d r a u l i c s P n e u ma t i c s＆ S e a l s ／ No ．01 ． 2 0 1 3 面一 一 翼 三 三 三 二 三 三 三 一一 一 一 一 一 一 一 _} 一 一 l 墼 塑 鱼 l昼 l 芎 I I 数学模型建立H元件模型类1 0 。 ] 一 一一⋯⋯一_j 一 一 二 二 ] 一 一 ⋯ ⋯ 一 j 一 一 I 结 果显 示 l E x c e l 输出 I和 输出 l 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 通用语言运行环境 的控制下运行 ， 具有跨平 台执行和 支持多语言如 C 、 V B 、 C 等开发 的特性 。 在． N E T运行 库下执行 的必须是托管代码 ；不能直接在． N E T运行库 承载的为非托管代码 ，必须转换 为托管代码才能运行 在． N E T环境 下 。 C 是微软推出的一种全新的先进的面向对象的编 程语言 。C 与． N E T有着密不可分 的关系， 从最初的设 计开始 ． C 就被赋 予 了． N E T应用 程序开发语 言 的重 任。因此虽然 V B、 C 也可以用于开发． N E T应用程序 。 但是使用 C 开发的． N E T应用程序仍然具有无可 比拟 的优势。 2 原理图的绘制与系统拓扑结构识别 2 ． 1 原 理 图 的绘 制 液压传动系统原理 图是采用标准图形符号设计的 完成给定功能的图形系统。而液压元件 的种类繁多 ， 绘 制原理图时将多次调用各种液压元件[3 1 。因此 ， 本软件 充分利用 了 V i s i o D r a w i n g C o n t r o l 自带的机械工程一 流体 动力模具上所给定 的元件符号 ， 并且进一步编辑修改 ， 最终建立 了表 1 所示 的液压元件 图形库 ，共计 1 3类 ， 2 1 2种 。 表 1 液压元件库元件种类和数量 另一个 问题是系统设备信息和参数赋值问题 。与 元件图形库 中各液压元件相对应 ，利用 S Q L S e r v e r 数 据库存储元件类 型和结构形式 ，并建立关系表 以存储 元件具体型号和输入的元件参数值。 2 ． 2基于原理图的网络模型拓扑结构识别 网络模型拓扑结构的识别即提取组成 系统的构件 及各构件之间的联接关系。从数学角度看则是一个广 度优先或者深度优先的搜索和整合过程。 1 9 液 压 气 动 与 密 封 ／ 2 0 1 3年 第 O 1期 在 V i s i o D r a w i n g C o n t r o l 中， 连接图形 的操作被称为 “ 粘 附 图形 ” 任 意 两 个 图形 之 间 的 连接 都 是 通 过 C o n n e c t 对象来表示 的。在绘 图工作界面 中， 每个元件 或者元件组合被称为一个 S h a p e对象 ， 其具有 四个与连 接相关的属性 1 C o n n e c t s 属性 返 回一个包括图形被粘附的每个 图形、 组合或辅助线的 C o n n e c t 对象的 C o n n e c t s 集合 ； 2 F r o m C o n n e c t s 属性 返 回一个包括每个粘附到 该 图形 的 图形 、组 合 或 辅 助 线 的 C o n n e c t s对 象 的 C o n n e c t s 集合 ； 3 F r o m S h e e t 属性 返 回创建连接的图形 ； 4 T o S h e e t 属性 返 回接受连接的图形 。 因此 ， 只要获得对 C o n n e c t 对象的引用 ， 就可 以查 看哪些 图形被连接以及它们的连接方式。如图 2所示 ， 液压泵和液压油缸两个二维图形元件通过一维图形动 态连 接 线 连接 到 一起 。这 时 液压 油 缸 图形元 件 的 C o n n e c t s属 性 的 C o n n e c t s集 合 是 空 的 ， 但 它 的 F r o mC o n n e c t s 属性 的 C o n n e c t s 集 合包含 了一个 对象 ， 这表示液压油缸没有被粘 附到任何 图形上 ，动态连接 线 被 粘 附 到液 压 油 缸 图形 元 件上 ；动 态 连 接线 的 C o n n e c t s 属性 的 C o n n e c t s 集合 包含 了两个 C o n n e c t 对 象 ， 但它的 F r o mC o n n e c t s 属性 的 C o n n e c t s 集合是空的 ， 这表示动态连接线被粘附到液压油缸 和液压泵上 ， 但 没有任何图形粘附到动态连接线上 。 I 液压泵 J动态连接线 山 液 压 油 缸 图 2图形元件 之间的连接方式 如 图 3所示即为基 于此方法 的系统拓扑结构生成 过 程 。 图 3拓扑结构 生成 3 液压传动系统分析计算模型的建立 目前 ，在对于液压传动系统回路数学模型的建立 比较成熟的是节点法【7 J 。 本软件主要分析计算液压系统 2 0 稳态运行情况下各参数值 ，因此只需建立液压元件静态 模型 ，并对整个系统运用基于逻辑值判定和代数方程分 析的方法。 整个液压系统的计算程序流程图如图4所示 。 在本软件 中即采用 C 自定义类来存储元件 的数 学模型信息。而用户无需关心其具体实现 ， 只需要在操 作界面输入相关参数 。 便可得到相关计算结果信息。原 理如图 图 4 系统分析计算程序流程图 图 5 用户界面计算分析过程 并且在软件中添加对 I n t e r o p ． E x c e 1 ． d l l 程序集的引 用 ， 就可 以把相应结果信息输 出到 E x c e l 表格 中。 4 结束语 通过对 V i s i o D r a w i n g C o n t r o l 的二次开发 ， 实现 了液 压传动系统 图形化绘制 、元件参数输入和分析计算 的 功能 。其友好的人机交互界面为广大 的工程人员 E t 常 使用和实验教学使用提供了巨大的便捷性 。 参考文 献 [ 1 ] 王勇， 李 从心， 黄树槐． C HI S P软件 中的液压系 统原理 图智能 理解技术[ J ] ． C o m p u t e r A p p l l i c a t i o n ， 1 9 9 6 ， 4 3 2 - 3 3 ． 【 2 ] 张鸿 博， 蔡 晓峰． 基 于 Vi s i o D r a w i n g C o n t r o l 控件 的图形化 潮流 计算软件开发[ J ] ． 华北水利水电学院学报， 2 0 0 9 ， 3 0 1 7 0 7 2 ． [ 3 ] 柯尊忠， 陶泽柳， 孙勇． 液压系统原理图自动绘制软件设计[ J ] ． 机床与液压， 2 0 0 6 ， 3 2 3 3 2 3 6 ． [ 4 ] 张利平． 液压与气动设计手册[ ． 北京 机械工业出版社 ， 1 9 9 7 ． 【 5 ] 徐灏． 新 编机械设计师手册【 M】 ． 北京 机械工业 出版社 ， 1 9 9 5 ． 『 6 ] 霄天觉．新编液压工程手册tM1 ． 北京 北京理工大学 出版社， 1 9 9 8 ． [ 7 】 高钦和， 王孙安． 面向原理图的液压系统 自动建模与仿真技 术研究[ J ] ． 机床与液压， 2 0 0 6 ， 1 2 2 0 2 2 0 4 ．