基于Solidworks的电动执行器的虚拟设计
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摘要
激烈的全球市场竞争与不断变化的用户需求迫使众多制造企业不得不为求得生存和发展而快速调整自身的产品设计与生产模式。近年来随着信息技术的发展，虚拟设计技术的产生、发展和应用很好地解决了传统产品开发中存在的问题。与传统产品开发相比，虚拟产品开发不消耗物资资源和能源，而且可在产品投产前对产品实现的方案进行评估和优化，提高了产品实现的可行性，大大简化了物理实验的过程，因此可以大幅度降低产品开发的成本，缩短产品上市周期，从而快速、有效地响应市场和用户需求的变化，增强企业的市场竞争力。
本文以电动执行器为研究对象，围绕虚拟设计与制造等相关技术理论，论述了如何应用虚拟设计方法达到快速开发电动执行器的目的。重点对电动执行器的虚拟建模、虚拟装配、运动仿真、干涉分析和工程图生成及管理等方面进行了探讨和研究。
基于SolidWorks虚拟环境，采用级连层次单元模型建立产品模型的方法，对电动执行器进行了虚拟建模、虚拟装配，然后对电动执行器虚拟模型进行运动仿真和干涉分析，为检查电动执行器结构设计中的动静态干涉问题，为装配过程提供正确、有效的装配序列和验证路径规划的合理性提供了可靠的依据。
研究了渐开线齿轮的计算机辅助优化设计原理，提出了自适应调整加权系数优化模数选择算法，运用B样条拟合技术生成复杂齿形，基于SolidWorks软件平台，运用VB、SQL等开发工具，采用三维建模、工程制图、数据同步以及DCOM(Distributed Component Object Model)分布式组件设计方法等关键技术，开发了渐开线齿轮造型系统。系统借助通用CAD软件的功能和效率，将计算机的快速、准确和设计人员的逻辑思维及综合分析能力结合起来，有效地减少了人为误差，使复杂、繁琐的设计计算和造型过程变得快速、准确，极大地提高了设计齿轮的效率。
四川大学硕士学位论文
提出了三维(3D)向二维(ZD)自动转换建立工程图的方法，结合AutoCAD
强大的二维工程图编辑功能，生成了电动执行器零部件模型的二维工程图。
采用三维模型和二维工程图纸全相关技术，在501 idworks软件平台上，应
用Solidworks提供的API接口和支持OLE编程的开发工具VBA对Solidworks
进行二次开发，设计开发了电动执行器三维模型及其工程图纸的管理系统。该
系统实现了对产品模型及图纸的日常管理功能，大大提高了设计的质量和效率。
Facing more intense global market competition and rapidly changing customer requirements, manufacturing enterprises have to change their product design and fabrication models greatly in short time. In recent years, with the development of information technology, the problems in the traditional design are resolved well by applying Virtual Design. Compared with the traditional design, no materials and energy are consumed in Virtual Design, and the producibility for the production are analyzed and estimated beforehand. The feasibility of the production's producing is increased and the physical test for the product is largely simplified. So, the cost of the new product is largely decreased and the time is shortened. So the global competition and changing customer demands effectively are creased.
In the paper, based on Virtual Design and Virtual Manufacturing, the electronic actuator is studied, in order that the objection of researching rapid product development is obtained. Emphatically, virtual modeling, virtual assembling, motions simulation, interference detection, the management and creating of engineering drawings etc. are researched and studied.
On the platform of the Solidworks, by means that the lower- class units' models form the higher-class units' model, the electronic actuator's virtual p model are established. Then, interference analysis and motions simulation for the virtual electronic actuator are done. By analyzed the feasibility of virtual sample, the problems which maybe exist in the process of design are founded in the class of design, in the same time the assembling plans and its rationality get reliable foundations.
In the paper, the optimum CAD principle is studied. The modulus selecting method is presented, which is self-adapting optimized by adjusting the weighting coefficient to select the modulus. By the technology of B spline simulation, the
complicated gears' teeth are founded. Based on Solidworks' platform, an involutes gear design system is developed. Some key technologies are described in detail, which include the design method of distributed component object model, the 3D feature modeling, engineering draw and the data synchronization technique. This system has the aid of function and efficiency of the general CAD software, and combines the computer's quickness and precision with the design engineer's logic thinking and synthetic analysis, can reduce mistake in the design, and can make the design quickly and accurately done.
The method is formed, which the engineering drawings are coming into being by transformation form 3D to 2D. By it and the greatly compiling drawings function of AutoCAD, the electronic actuator's engineering drawings are made up.
The technology is applied, which the 3D model and its 2D engineering drawings are fully correlated. The model and engineering drawing management system, which based on SolidWorks is development. The result of running this system shows that it accomplish entirely virtual modeling and engineering drawing management during virtual design period. So the quality and efficiency of are greatly creased.
本文以电动执行器为研究对象，围绕虚拟设计与制造等相关技术理论，论述了如何应用虚拟设计方法达到快速开发电动执行器的目的。重点对电动执行器的虚拟建模、虚拟装配、运动仿真、干涉分析和工程图生成及管理等方面进行了探讨和研究。
基于SolidWorks虚拟环境，采用级连层次单元模型建立产品模型的方法，对电动执行器进行了虚拟建模、虚拟装配，然后对电动执行器虚拟模型进行运动仿真和干涉分析，为检查电动执行器结构设计中的动静态干涉问题，为装配过程提供正确、有效的装配序列和验证路径规划的合理性提供了可靠的依据。
研究了渐开线齿轮的计算机辅助优化设计原理，提出了自适应调整加权系数优化模数选择算法，运用B样条拟合技术生成复杂齿形，基于SolidWorks软件平台，运用VB、SQL等开发工具，采用三维建模、工程制图、数据同步以及DCOM(Distributed Component Object Model)分布式组件设计方法等关键技术，开发了渐开线齿轮造型系统。系统借助通用CAD软件的功能和效率，将计算机的快速、准确和设计人员的逻辑思维及综合分析能力结合起来，有效地减少了人为误差，使复杂、繁琐的设计计算和造型过程变得快速、准确，极大地提高了设计齿轮的效率。
四川大学硕士学位论文
提出了三维(3D)向二维(ZD)自动转换建立工程图的方法，结合AutoCAD
强大的二维工程图编辑功能，生成了电动执行器零部件模型的二维工程图。
采用三维模型和二维工程图纸全相关技术，在501 idworks软件平台上，应
用Solidworks提供的API接口和支持OLE编程的开发工具VBA对Solidworks
进行二次开发，设计开发了电动执行器三维模型及其工程图纸的管理系统。该
系统实现了对产品模型及图纸的日常管理功能，大大提高了设计的质量和效率。
Facing more intense global market competition and rapidly changing customer requirements, manufacturing enterprises have to change their product design and fabrication models greatly in short time. In recent years, with the development of information technology, the problems in the traditional design are resolved well by applying Virtual Design. Compared with the traditional design, no materials and energy are consumed in Virtual Design, and the producibility for the production are analyzed and estimated beforehand. The feasibility of the production's producing is increased and the physical test for the product is largely simplified. So, the cost of the new product is largely decreased and the time is shortened. So the global competition and changing customer demands effectively are creased.
In the paper, based on Virtual Design and Virtual Manufacturing, the electronic actuator is studied, in order that the objection of researching rapid product development is obtained. Emphatically, virtual modeling, virtual assembling, motions simulation, interference detection, the management and creating of engineering drawings etc. are researched and studied.
On the platform of the Solidworks, by means that the lower- class units' models form the higher-class units' model, the electronic actuator's virtual p model are established. Then, interference analysis and motions simulation for the virtual electronic actuator are done. By analyzed the feasibility of virtual sample, the problems which maybe exist in the process of design are founded in the class of design, in the same time the assembling plans and its rationality get reliable foundations.
In the paper, the optimum CAD principle is studied. The modulus selecting method is presented, which is self-adapting optimized by adjusting the weighting coefficient to select the modulus. By the technology of B spline simulation, the
complicated gears' teeth are founded. Based on Solidworks' platform, an involutes gear design system is developed. Some key technologies are described in detail, which include the design method of distributed component object model, the 3D feature modeling, engineering draw and the data synchronization technique. This system has the aid of function and efficiency of the general CAD software, and combines the computer's quickness and precision with the design engineer's logic thinking and synthetic analysis, can reduce mistake in the design, and can make the design quickly and accurately done.
The method is formed, which the engineering drawings are coming into being by transformation form 3D to 2D. By it and the greatly compiling drawings function of AutoCAD, the electronic actuator's engineering drawings are made up.
The technology is applied, which the 3D model and its 2D engineering drawings are fully correlated. The model and engineering drawing management system, which based on SolidWorks is development. The result of running this system shows that it accomplish entirely virtual modeling and engineering drawing management during virtual design period. So the quality and efficiency of are greatly creased.
引文
[1] 肖田元，郑会永等．虚拟制造体系结构研究[J]．计算机集成制造系统，1992．2：34～38
[2] 宋天虎．先进制造技术的发展与未来．中国机械工程，1998，9(4)：26～30
[3] 陈田．基于虚拟原型的机械产品网络化快速开发原理与实施方法．博士论文，2001．4
[4] 李慰立，余成波．虚拟制造关键技术[J]．重庆工学院报，2000．2，14(1)：40～44
[5] 邵立，钟延修等．虚拟制造环境与仿真[J]．中国机械工程，2000．8，11(8)：919～922
[6] 陈琪，徐林林．产品开发与虚拟设计制造技术．机械产品开发与创新，2002．3：20～23
[7] 蒋中秋，方兴．数字时代的设计观念与技术．武汉理工大学学报，2002．4，24(4)：91～93
[8] 张卫波，王占礼等．虚拟环境下产品的开发技术[J]．吉林工学院学报，2000．3，21(1)：23～25
[9] 蒋工亮，郭代仪．面向IS0O9000的虚拟设计支持系统[J]．工程设计CAD及自动化，1998．5：17～19
[10] 陈世兴．机械产品设计基础和方法的现状及主攻方向．机械设计，2000．8：18～21
[11] 殷国富，陈永华．计算机辅助设计技术与应用．北京：科学出版社，2000
[12] 魏铁华，花光如．虚拟制造．水利电力机械，2001．4：35～45
[13] 李启炎，李光耀等主编．Solidworks零件设计．北京：清华大学出版社，2002
[14] 杨红军．Solidworks标准件库的建立方法．计算机辅助设计，2001．1：19～20
[15] 张志佳．渐开线齿轮造型系统的开发．计算机辅助设计，2001．1：40～41
[16] 陈珂，殷国富．基于组件技术的分布式齿轮CAD系统研制．四川大学学报，2003．6
[17] 丁毓峰，盛步云。用Visual C++开发Solidworks三维标准件库．计算机工程，2000．7，52～56
[18] 马克．Solidworks’97软件的二次开发研究．青海师范大学学报(自然科学版)．2000．2，17～20
[19] 伍涛，谢庆生．用Delphi对Solidworks进行二次开发．贵州工业大学学报(自然科学版)．1999．12，34～38
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[26] 程凯．基于CATIA系统的虚拟装配技术应用研究．计算机辅助设计，2001．1：24～27
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[28] 杨锟，刘继红．面向虚拟装配的装配建模技术．机械科学与技术，2001．3，20(3)：305～308
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[31] 董兴辉，童秉枢．装配仿真关键技术的演技和实现．计算机应用，2000．8：188～199
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