探讨参数化设计在工程领域的应用.doc

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1、探讨参数化设计在工程领域的应用引言参数化技术是当前CAD技术巫要的研究领域Z-o所谓参数化设计是指参数化模型的尺寸用对应的关系表示，而不需用确定的数值，变化一个参数值，将白动改变所冇与它相关的尺寸，也就是采用参数化模型，通过调整参数来修改和控制儿何形状，自动实现产品的精确造型。参数化设计技术以英强冇力的草图设计、尺寸驱动修改图形功能，成为初始设计、产品建模及修改系列设计、多方案比较和动态设计的有效手段。目前，市场上已经有很多成熟的三维设计软件。这些软件最大的特点是易学易用、功能强大、链接兼容性好，最显着的优点在于基于特征的完全参数化设计方式保证了产品设计的合理性和

2、高效性，岂观反映出产品的真实儿何形状、代码，以实现无图纸加工。与传统的二维设计相比，三维参数化设计更符合人们的思维习惯H可视化程度高，它己成为今后机械设计的主流方向。三维参数化设计已经被广泛的运用于简单零部件系列的设计，木文将探讨参数化设计在工程机械领域的应用。1.工程机械产品设计分析1.1T程机械产甜设计特点工程机械产品，不同于机床和轻丁•设备中的零件，结构型式较为简单固定而易于实现参数化设计。工程机械，诸如矿山机械、港口机械设备等通常含冇大量复杂的钢结构件，而类似这样的钢结构件相比Z下较难实现参数化。工程机械产品设计过程大致可分为两个阶段：方案设计及详图设计。

3、在方案设计阶段，设计者根拯用户对产品的功能要求，确定整机的主要性能参数、结构型式、主要机构的传动方案、结构件的所需儿何尺寸，绘出总体方案图，提出方案设计说明书，经方案市查完后，确定选择的方案。在详细设计阶段，须进行详细的分析计算，以确定各零部件的详细结构，从而绘出全部装配图及冬件生产图纸,整理出设计计算说明书及材料需求清单、标准件清单、机电产品目录等技术文档。图-1表示了工程机械产品设计的一般过程。图工程机械产品设计流程1.2实现参数化设计的必要性和可行性分析从图中，可以清晰的看到方案设计及方案的分析、计算、评估等丁作起着相当重要的份量和作用。方案设计的效率直接影

4、响着整个设计进程。在计算机辅助设计-CAD（ComputerAidedDesign）手段不断发展和日趋成熟的今天，选择合适的设计软件来处理方案设计中的冇限元分析、动力学分析、三维模拟、动力学仿真、数值优化等复杂问题，已经成为可能并忖非常有必要。对于工程机械产品中，类似复杂的钢结构件，一般地说，它是零部件的纽合设计。结构件冇限元分析是产品设计的基础性分析。最基本的分析是进行线性应力分析;对于有些结构件，例如吊臂与塔架，还要进行稳定性分析，研究结构件失稳（屈曲）的条件。整体结构设计中，整体分析是工程师血临的最直接、最巫要的诃题。基于整体结构分析技术，利用三维设计软件实

5、现结构模型的参数化，采用子结构分析的技术策略，实现整体结构的剖分与结构件分析，实现结构件的变换与组装，最终完成整体结构分析。通过建立三维参数化实体模型，并通过修改参数实现不同方案的比较、数值优化等，最终找到最佳设计。基于这个思想，本文将展开说明复杂工程机械产品的参数化设计方法。2.Inventor三维设计软件如前言中所述，目前已有很多优秀的三维CAD软件,诸如：UG、PRO/E、CATIA、AutodeskInventor.Solidworks及国产的CAXA软件。UG、PRO/E、CATIA主要用于多曲线多曲面等较为复杂的汽车、E机、模具行业「Inventor、

6、Solidworks相比易学易用，其中Inventor是Autodesk公司解决三维机械设计的拳头产品，凭借其业界领先的DWG兼容性和大型装配性能‘Inventor可将传统数据从二维转换到三维，因此历年的设计数据可得到有效的利用，进而可以减少设计时间。鉴于上述原因，本文下述部分将提出一个工程设计实例，借用Inventor软件平台，重点论述三维参数化设计在工程领域的应用。3.参数化设计应用实例该例子取白福建华电储运有限公司SR4000/3000.45型斗轮堆取料机项目。斗轮堆取料机是电厂，港口，矿山等领域常用的连续高效率的散料输送设备，如图3・1所示。该设备能够通过

7、斗轮将堆场的散料（常见如煤、矿石等）挖取，通过皮带机输送至设置在冋转中心的中心料斗，通过中心料斗输送至系统皮带机再运走;相对的,系统皮带机的料流通过尾车皮带机将物料送至悬臂皮带机，悬臂皮带机可将物料送至料场，完成堆料作业。图3-1SR4000/3000.45型斗轮堆取料机例子中的斗轮堆取料机属于整体液压俯仰式机型，即整个上部钢结构和配重通过液压油缸伸缩实现俯仰动作，以满足不同高度料堆的堆取工作。整个上部俯仰结构是通过两个俯仰主狡点和两个油缸动较点支承的，油缸较点的移动实现俯仰动作。从图中可以看出，斗轮机构、悬臂胶带机、悬臂架、配巫架、拉杆、附属结构等零部件的重量和

8、载荷都直接