基于CAXA环境下液压挖掘机的设计方法.pdf

第2 9 卷第7 期煤矿机械 V d ．2 9 N o ．7 2 0 0 8 年7 月 C o a lM i n eM ∽h i n e r y J d 2 0 0 8 基于C A X A 环境下液压挖掘机的设计方法 王海勇 淄博职业学院，山东淄博2 5 5 0 1 3 摘要介绍了以C A X A 实体设计所具有的三维C A D 系统的功能，通过实例介绍了在C A X A 环境下液压挖掘机的设计方法。该方法有效地提高了实体建模的速度，缩短了设计周期。 关键词C A X A 实体设计；参数化；液压挖掘机 中图分类号T D 4 2 2 ．2 文献标志码A 文章编号1 0 0 3 ．0 7 9 4 2 0 0 8 } 0 7 ．0 0 2 4 ．0 3 D e s i g nM e t h o df o rH y d r a u l i cP r e s s u r eD i g g i n gM a c h i n eB a s e do n C A X AE n v i r o n m e n t W A N GH a i y o n g { Z i b oV o c a t i o n a lC o l l e g e 。Z i b o2 5 5 0 1 3 ，C h i n a } A b s t r a c t T h et h r e ed i m e n s i o n a lC A Ds y s t e mf u n c t i o nO nt h eC A X Ae n t i t yd e s i g nw a si n t r o d u c e d ．I n t r o d u c e da d e s i g nm e t h o do ft h eh i g ht e m p e r a t u r em a g n e t i c - f o r c e - p u m p sb a s e do nC A X Ae n v i r o n m e n tt h r o u g ht h e e x - a m p l e ．T h i sm e t h o de n h a n c e m e n ts o l i dm o d e l i n gb u i l ds p e e de f f e c t i v e l y ，r e d u c e dt h ed e s i g nc y c l e ． K e yw o r d s C A X As o l i dd e s i g n ；p a r a m e t e f i z e d ；h y d r a u l i cp r e s s u r ed i g 百n gm a c h i n e 1C 腿～实体设计功能简介 1 ．1 参数化设计 参数化设计 也叫尺寸驱动 是C A D 技术在实 体设计中最有用的功能之一，它不仅可使C A D 系统 具有交互式绘图功能，还具有自动绘图功能。利用 参数化设计手段开发出的磁力泵产品，已广泛应用 于化工等各行业中。该设计方法可使设计人员从大 量繁重而琐碎的绘图工作中解脱出来，从而大大提 高设计速度，缩短了设计周期。 1 ．2C A X A 实体设计功能描述 和一些国外高端C A D 软件相比较，C A X A 实体 设计主要特点 1 具有创新设计和协同设计的特征。 2 软件高度集成。可以在同一软件环境中完 成三维零件设计、装配设计、钣金成形及自动展开、 自动生成和三维造型关联的工程图纸、高级智能渲 染、三维实体智能动画等工作。 3 同时具有可视化设计和精确设计、约束和非 约束设计。 4 畅通无阻的数据接口。C A X A 实体设计具 有目前世界上唯一的双内核C A D 系统，它可以读取 或输出A u t o C A D 、P m ／E 、C I T I A 、U G 等著名工程设计 软件所需的文件格式。 传统的参数化设计过程往往被过度约束，后期 修改不易，经常需要重新造型。这一问题在新产品 概念设计阶段最为突出。C A X A 实体设计采用了参 。●⋯o O o ’●⋯’●⋯●⋯’●⋯’●⋯’●⋯●⋯‘●．．”●⋯‘●⋯‘●⋯‘●⋯’●⋯ 接收到F C H ，则清空数据记录仪中的数据；清空完 毕，向上位机发送C C H ，上位机接收到该命令后，提 示用户关机。通信接口若接收到F D H ，向上位机发 送灿m ，表示准备发送数据；通信接口把读取的数 据记录仪中的数据以规定波特率传送给上位机；数 据传送完毕，向上位机发送B B H ；上位机接收到该 命令后，发送F D H 或F C H 若发送F C H ，通信接口接 收到该命令后，清空数据记录仪的数据，清空完毕， 向上位机发送C C H ，上位机接收到该命令后，提示 用户关机；若上位机发送F D H ，通信接口重新读取数 据。 4 实际验证 首先对通信接口在组件的试验系统进行了试 验，取得了满意的效果。然后将通信接口在煤矿现 场进行试使用，能够充分满足实际要求。经过近 0 ．5a 的试运行，系统工作稳定。 参考文献 [ 1 ] 刘洪．煤矿安全测试技术上册[ M ] ．北京煤炭工业出版社，1 9 9 3 ． 【2 ] 北京威立姆电子技术有限公司．A T 8 9 系列单片机技术手册[ K 】． 1 9 9 6 ． 、 作者简介赵海涛 1 9 7 9 一 ，山东平原人，助教，2 0 0 3 年毕业于 山东大学通信工程专业．主要研究方向为通信仪表、监测监控系统的 研究与开发，电子信箱z h a d a a i t a 0 8 1 6 1 6 3 ．Ⅲ． 一2 4 一 收稿日期2 0 0 8 - 0 2 ．1 4 万方数据 第2 9 卷第7 期基于c √姒环境下液压挖掘机的设计方法王海勇V 0 1 ．刿堡立 数化与无约束2 种方式，用户可任选一种或两者自 动结合的方式。在设计的任何一个阶段，可不受约 束地对以前的设计进行修改，但同时可以保留参数 化约束关系，这种灵活性对最终造型不确定的设计 特别重要，用户可选择基于严格约束设计，或基于想 象的创意，或在两者之间任意选择，极大地丰富了设 计者创造空间。 1 ．3 ㈣实体设计提供的设计元素 C A X A 实体设计按照最新的国家标准提供了三 维标准件图库，目前已有六大类，近2 0 0 余种标准 件，主要是机械行业的连接件、紧固件、齿轮等，可以 满足用户标准件设计要求，从此用户不再需要在标 准件绘制上浪费时间，使设计表达更加快捷。同时， C A X A 实体设计开放式图库为用户添加自己行业的 标准件提供了方便。用户可以根据自己需要定制自 己的个性化零件图库。 1 ．4 自定义参数化零件库 C A X A 实体设计提供的基于智能图素设计方法 可以使您通过拖动智能图素的尺寸以修改整个设 计。但对于一个零件可能需要由很多智能图素构 成，这时如果去修改每一图素的尺寸就过于麻烦。 有时一个设计好的零件希望能够修改几个主要尺寸 而生成新的零件系列。解决以上这些问题就需用到 参数化功能和建立参数化图库。 2 液压挖掘机的设计方法 1 挖斗组件的设计 在C A X A 设计的界面中，拖人一个长方体图素， 选择长方体图素的一个侧边大圆弧倒角生成挖斗的 底面圆弧，并将侧面边小圆弧过渡；上部面添加抽壳 命令，长方体孔图素生成凹槽，挖斗的形状初步形成。 在二维界面中，画出挖斗吊耳的轮廓图形，采用 “拉伸”命令，形成吊耳的实体，采用“阵列”命令，形 成吊耳的2 个实体。画出挖斗前齿的轮廓图形，采 用“拉伸”命令，形成前齿的实体，采用“阵列”命令， 形成前齿的5 个实体。采用“三维球”的装配技术， 将挖斗、吊耳、前齿装配为一个整体，如图1 所示。 图1 挖斗实体造型示意图 2 前臂组件的设计 在二维界面中，画出前臂的外轮廓图形，采用 “拉伸”命令，形成前臂的实体。 拖入一个圆柱体图素，选择圆柱体图素的拖拉 柄，拉伸生成液压缸，拖入一个圆孔图素，拉伸成液 压缸的内孔。拖入一个圆柱体图素，拉伸生成液压 缸柱塞，采用“三维球”的装配技术，将前臂、液压 缸、液压缸柱塞等装配为一个整体，如图2 所示。 图2 挖掘机前臂组件实体造型示意 3 主臂组件的设计 在二维界面中，画出主臂的外轮廓图形，采用 “拉伸”命令，形成主臂的实体。2 次拖入一个圆柱 体图素，选择圆柱体图素的拖拉柄，拉伸生成主、副 液压缸，拖入一个圆孔图素，拉伸成主、副液压缸的 内孑L 。2 次拖入一个圆柱体图素，拉伸生成主、副液 压缸柱塞，采用“三维球”的装配技术，将主臂、主副 液压缸、主副液压缸柱塞等装配为一个整体 图略 。 4 驾驶舱组件的设计 在二维界面中，画出驾驶舱的外轮廓图形，采用 “拉伸”命令，形成驾驶舱实体。选用驾驶舱的底部 为“抽壳”的生产面，形成驾驶舱的壳体。 从实体设计的钣金模块中选用钣金件，选用孔 图素，在钣金件上打孔，用“三维球”的“阵列”命令， 生成发动机罩的散热孔，用“三维球”的“装配”命令， 组装成为驾驶舱的组件 图略 。 ． 5 底盘组件的设计 在二维界面中，画出挖掘机底盘的外轮廓图形， 采用“拉伸”命令，形成挖掘机底盘的实体。选用圆 柱体图素生成底盘的负重轮，采用“三维球”的“阵 列”命令，生成底盘的8 个负重轮。 画出底盘履带的外轮廓图形，采用拉伸命令，形 成履带的实体，采用“三维球”的“装配”命令，将底 盘、负重轮、履带组装为一体 图略 。 。 6 挖掘机整体组件的装配 在C A X A 设计的界面中，选用“三维球”的“装 配”命令，依次调入实体的各组件，完成挖掘机的整 ． 体装配。装配完毕的挖掘机如图3 所示。 一2 5 一． 万方数据 第2 9 卷第7 期煤矿机械 V 0 1 ．2 9 N o ．7 2 0 0 8 年7 月 C o a lM i n eM a c h i n e r y J u l 2 0 0 8 物理规划法及其在补偿滑轮组变幅机构稳健优化中的应用* 程贤福 华东交通大学机电工程学院，南昌3 3 0 0 1 3 摘要稳健设计是提高产品质量的有效方法。物理规划法是一种高效的多目标优化设计方 法，与设计人员的工程经验紧密相联。介绍了物理规划法的基本原理，将该方法引入到稳健优化设 计中，建立了稳健优化设计的物理规划法模型，通过求解补偿滑轮组变幅机构的稳健优化问题，验 证了该方法的有效性。 关键词稳健优化设计；物理规划法；变幅机构；补偿滑轮组 中图分类号T H l 2 2 文献标志码A 文章编号1 0 0 3 - 0 7 9 4 { 2 0 0 8 0 7 - 0 0 2 6 - 0 4 P h y s i c a lP r o g r a m m i n ga n dA p p l i c a t i o ni nR o b u s tO p t i m i z a t i o n D e s i g no fC o m p e n s a t i o no fP u l l e yB l o c kf o rD e r r i c k i n gM e c h a n i s m C } Ⅱ烈GX i a n f u C o l l e g eo fM e c h a n i c a la n dE l e c t r o n i c a lE n g i n e e r i n g - E a s tC h i n aT r a f f i cU n i v e r s i t y ，N a n c h a n g3 3 0 0 1 3 - C h i n a A b s t r a c t T h er o b u s td e s i g ni sa l le f f e c t i v em e t h o dt oi m p r o v ep r o d u c t sq u a l i t y ．T h ep h y s i c a lp r o g r a m m i n gi sa m u l t i o b j e c t i v em a t h e m a t i c a lp r o g r a m m i n gf o r m u l a t i o nt h a ti su s e dt om o d e le n g i n e e r i n gd e c i s i o n si n v o l v i n g m u l t i p l et r a d e o f f s ．T h ep h y s i c a lp r o g r a m m i n gi si n t r o d u c e dt or o b u s to p t i m i z a t i o nd e s i g n ，a n dm a t h e m a t i c m o d e lo fac o m p r o m i s eD S Pf o rr o b u s to p t i m i z a t i o nd e s i g ni sp r e s e n t e d ．T h ep r o p o s e dm e t h o da p p l i e dt ot h e d e s i g np r o b l e mo ft h ec o m p e n s a t i o no fp u l l e yb l o c ki nd e r r i c k i n gm e c h a n i s ma n dt h er e s u l ts h o w st h a ti sa l le f - f e c t i v ea n du s e f u lm e t h o d ． K e yw o r d s r o b u s to p t i m i z a t i o nd e s i g n ；p h y s i c a lp r o g r a m m i n g ；d e r r i c k i n gm e c h a n i s m ；c o m p e n s a t i v ep u l l e y b l o c k 0 前言 物理规划是由美国学者M e s s a c 于1 9 9 5 年提出 的，它是一种新的处理多目标优化问题的有效方法。 物理规划能从本质上把握设计者的偏好，无需反复 * 华东交通大学科研基金资助项目 0 1 3 0 5 11 6 ⋯●⋯’●●⋯。●⋯‘●⋯‘●⋯’●⋯‘●⋯‘●⋯．0 - ．．- 0 ⋯‘●⋯●⋯●⋯ 图3 挖掘机整体装配实体造型示意图 3 结语 在C A X A 环境下建造实体挖掘机，有很大的实 用价值。该方法提高了设计资源的共享程度和新产 品的开发速度，减少了重复劳动。这种方法简单实 用，特别适用于三维零件库的建立和系列比例零部 件的三维建模，具有广泛的推广价值。 设置各个目标的权重系数，大大减轻了大规模多目 标设计问题的计算负担，并将整个设计过程置于一 个更加灵活、自然的框架中。它通过综合偏好函数 将工程设计问题中的多目标优化转换为单目标优 化，获得反映设计者偏好的最优设计。因此，物理规 划自提出以来受到了学术界的关注，并已在许多方 参考文献 [ 1 ] 何俊杰，孙兰风，朱小平．基于特征的三维参数化变量设计的图库 研究一标准件、通用件、常用标准结构的3 D 图库的建立[ J ] ．机械 设计，2 0 0 3 ，2 0 4 5 7 6 0 ． [ 2 ] 杨伟群．C A X A 实体设计v 2 实例教程[ K ] ．北京北京航空航天大 学出版社，2 0 0 2 ． [ 3 ] 杨伟群，任霞，王锦．C A X A 实体设计一应用基础篇[ K ] ．北京北 京大学出版社，2 0 0 4 ． [ 4 ] 魏修亭，黄淑敏．产品结构关联性设计原理及其应用[ J ] ．山东理 工大学学报 自然科学版 。2 0 0 3 。1 7 1 8 4 8 9 ． [ 5 ] 叶新朝，尹文生，王启付，等．面向装配的三维标准件库工具的研 究和开发[ J ] ．机械学与技术，2 0 0 0 ，1 9 1 4 6 6 2 6 6 5 ． [ 6 ] 北京北航海尔软件有限公司．I r o n C A DA P IR e f e r e n c eD o c u m e n t a t i o n [ M ] ．北京北航海尔软件有限公司，2 0 0 4 ，3 2 4 3 ． 作者简介王海勇 1 9 6 5 一 ，山东淄博人，淄博职业学院数控教 研室专职教师。高级工程师，现从事机械三维设计方面研究工作，已 取得8 项国家专利，电子信箱w a n g f l a i y o n g S S 8 8 6 1 6 3 ．c o i n ． 一2 6 一 收稿日期． 2 0 0 7 ．1 2 - 2 4 万方数据