柴油机数字化设计自顶向下建模

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1、柴油机数字化设计自顶向下建模论述了应用Pro/ENGINEER软件在Intralink环境下完成柴油机数字化设计的自顶向下建模准则和方法，以曲轴几何建模实例介绍了柴油机通用零部件几何模型的细化过程，体验了“顶层总体控制、逐级细化完善、并行协同设计”数字化建模方法的高效实施。在市场化、国际化新形势下，为了满足客户需求，企业越来越重视CAD/CAM领域的“宠儿”――数字样机技术。使用数字样机技术，可以使产品的设计者、使用者和制造者在产品研制的早期，通过虚拟环境直观形象地对数字化的虚拟产品原型进行设计优化、性

2、能测试、制造仿真和使用仿真，可以迎合客户对产品不断改进的个性化、多样化要求，形成企业的创新机制和能力，强化企业在剧烈的全球化经济中的快速反应能力和竞争力。9数字化建模是数字样机的基础，是应用三维机械CAD软件对零件和部件进行装配设计，形成产品整机或零部件三维数字模型的过程。装配设计有两种典型方法，即自底向上建模（Bottom-up）和自顶向下（Top-down）建模。两种设计模式各有特点，应根据不同的研发性质和产品特点，选用合适的流程。柴油机新产品研发更适宜采用自顶向下的设计模式，自顶向下建模更能反映真

3、实的设计过程，减少重复设计，提高设计效率。一、自顶向下建模设计准则自顶向下设计就是设计时从系统角度入手，针对设计目的，综合考虑形成产品的各种因素，确定产品性能、组成、相互关系和实现方式，形成设计的总体方案；然后在此基础上分解设计目标给分系统具体实施，分系统从上级系统获得必须的相关参数等，并在上级系统确定的边界内开展设计，最终完成总体性能相对最优的设计。其设计准则有以下几点。（1）采用自顶向下的设计思路和模块化设计手段，将柴油机的概念设计、方案设计和工程设计有效地结合在一起，通过关键参数的设定来控制整机结

4、构，牵引部件设计，实现设计过程的数字化。（2）设计任务由总体到系统、部件逐级分解，由部件、系统到整机逐步组合，实现产品的并行设计。（3）总体布置牵引，坐标系装配方式，参数化模型设计，确定控制参数和控制方法，保证装配模型装配约束和尺寸约束有效性。（4）设计参数通过骨架文件的发布几何及复制几何进行传递及更新，实现设计条件的实时传递、共享、继承和变更。（5）柴油机整个设计阶段完全在Pro/ENGINEER和Intralink设计平台上进行。9二、设计环境定制创建初始的装配模型，需要进行建模环境配置和模型模板配

5、置。软件设计平台环境定制包括软件安装配置、软件基础环境配置、三维设计环境、二维设计环境及产品管理方法、模式定制等。基于Pro/ENGINEER建模时，应该按照系统环境设计要求，对软件的运行环境进行三维基础环境配置，完成软件环境设置。设计模板定制包括三维骨架标准模板定制、关键零部件三维初始模型模板定制和二维标准图框模板定制等。新建模型时，零件和组件模板分别使用70_start_part（零件模型）和70_start_asm（组件模型），不使用Pro/ENGINEER软件缺省模板。在设定模型模版时，应将零件

6、名称、零件图号、材料属性、所属装配号、产品代号及零件类型（重要件、关键件）等进行相应设置。三、自顶向下建模设计方法1.总体布置确定设计目标后，根据客户需求形成产品任务书，作为设计输入，进行产品初步的系统分析，统一考虑影响产品形成的全部要素（工艺、制造和用户要求），形成结构布置方案、功能实现方案等。2.产品骨架模型设计9骨架模型也称布局模型，它是用于控制柴油机装配模型的姿态、整体布局、设计参数、关键几何、装配接口及接口几何形状等信息的模型文件。骨架模型主要定义一些基本的设计信息、各组件、附件及整机的安装位

7、置和接口关系，主要包括整机坐标系、部件定位信息、部件间的接口关系、接触表面的轮廓、关键件的形状和尺寸等。所有三维数字模型应将柴油机整机坐标系作为绝对坐标系，设计位置按照柴油机整机状态下实际位置开展三维设计。后续几何主要是由基准面、轴、点、相对坐标系、控制曲线和曲面等构成。可以根据零部件特点自定义设计坐标系，运动零部件及组件位置定义不应该约束其运动姿态（如活塞的往复运动、齿轮的旋转等）。自定义设计坐标系在自顶向下设计中的作用是：在装配设计中作为装配单元设计的参照基准；通过发布几何控制零件设计位置；在模块化

8、设计及零部件设计中用于控制参数，保证在参数变更时各子模块及相关零部件状态能够及时更新，保持参数及接口的一致性。数字样机设计骨架模型类别分为总骨架、发布骨架和子骨架。调用三维骨架模板，进行重命名等操作，设计该产品的整机总骨架装配模型、机体总骨架模型、气缸盖总骨架模型、运动骨架模型、分系统发布骨架、分系统子骨架，定义大致的装配结构。（1）整机总骨架模型设计。9Layout又称布局，是通过Pro/ENGINEER创建出的一种二维绘图文件，设计师可