【正文】 III 泵站附屬系統(tǒng)計(jì)算 ...................................... 51 法蘭連接部分校核 ...................................... 52 6 總 結(jié) ........................................... 53 總體工作總結(jié) ............................................... 53 后期工作展望 ............................................... 53 致 謝 ........................................... 54 參考文獻(xiàn) ........................................... 55 附 錄 ........................................... 58 主要符號(hào)表 IV 主要符號(hào)表 v 運(yùn)動(dòng)粘度 V 平均流速 d 管道內(nèi)徑 ? 液體密度 ? 動(dòng)力粘度 Re 雷諾數(shù) Q 液體流量 ? 油的重度 l 管道長(zhǎng)度 ? 管內(nèi)油的摩擦阻力系數(shù) ? 局部阻力系數(shù) p? 壓力效率 p? 間隙兩面的壓力差 1H 油泵損失所產(chǎn)生的熱量 N 油泵輸入功率 第一章 緒論 1 1 緒 論 前言 標(biāo)準(zhǔn)件 應(yīng)用極為廣泛 ， 品種規(guī)格繁多 ,性能用途各異 ,而且 其 標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化的程度極高。 具有標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式的零件庫(kù)可以取代產(chǎn)品目錄 ,完成企業(yè)之間的信息集成 ,提高 CAD 應(yīng)用水平 ， 這是計(jì)算機(jī)技術(shù)用于制造業(yè)的一個(gè)必然結(jié)果。首先應(yīng)保證這種信息的正確性 ,如標(biāo)識(shí)信息的唯一性、語(yǔ)義的合法性、語(yǔ)法的正確性等。在完成了總體設(shè)計(jì)以后 ,企業(yè)的設(shè)計(jì)活動(dòng)則 主要是檢索零件庫(kù)的零件信息和零件數(shù)據(jù)的插入 ,以及少量的專用件的設(shè)計(jì) ,使 CAD設(shè)計(jì)效率大大提高。 CAD 技術(shù)概述 設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的方法隨著計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展每天都在發(fā)生著顯著的變化。這種利用計(jì)算機(jī)來(lái)達(dá)到高效化、高精度化，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化設(shè)計(jì)、生產(chǎn)以及解 析計(jì)算的方法稱為 CAD(Computer Aided Design，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) )。它從根本上改變了過(guò)去的手工繪圖、發(fā)圖、憑圖紙組織整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的技術(shù)管理方式，使之變?yōu)橐越y(tǒng)一的產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)為核心的交互式產(chǎn)品設(shè)計(jì)、分析、制造和維護(hù)的過(guò)程。 CAD 技術(shù)起步于 50 年代后期，自從計(jì)算機(jī)出現(xiàn)之后人們就不斷地將計(jì)算機(jī)技術(shù)引入機(jī)械設(shè)計(jì)、制造領(lǐng)域。 CAD 技術(shù)經(jīng)歷了四次飛躍：曲面造型系統(tǒng)、實(shí)體造型技術(shù)、參數(shù)化技術(shù)、變量化技術(shù)。期間飛機(jī)及汽車的制造中遇到了大量的自由曲面問(wèn)題，此時(shí)法國(guó)人提出了貝賽爾算法，法國(guó)的達(dá)索飛機(jī)制造公司的開(kāi)發(fā)者們借此算法在二維繪圖系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)出以表面模型為特點(diǎn)的自由曲面建模方法，推出了三維曲面造型系統(tǒng) CATIA。基于對(duì) CAD 一體化技術(shù)發(fā)展的探索， SDRC 公司于 1979 年發(fā)布了世界上第一個(gè)完全基于實(shí)體造型技術(shù)的大型 CAD 軟件－ IDEAS。 參數(shù)化技術(shù) 正當(dāng)實(shí)體造型技術(shù)在 CAD 系統(tǒng)中廣泛運(yùn)用時(shí)，出現(xiàn)了一種比無(wú)約束自由造型更好的算法－參數(shù)化實(shí)體造型方法。參數(shù)化技術(shù)徹底克服了自由緘默的無(wú)約束狀態(tài)， 由尺寸決定實(shí)體造型的幾何形狀。 如果想修改零件形狀的話，只需修改一下尺寸的數(shù)值就可以實(shí)現(xiàn)形狀上改變這種新構(gòu)想最先 在 SolidWorks 的軟件成為現(xiàn)實(shí) 。 變量化技術(shù) 變量化造型技術(shù)保留了參數(shù)化技術(shù)基于特征、全數(shù)據(jù)相關(guān)、尺寸驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)修改的優(yōu)點(diǎn)，但是在約束定義方面做了一定的改變。通常在新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的概念 設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)者首先考慮的是設(shè)計(jì)思想及概念并將其體現(xiàn)在某些幾何形狀之中。 事實(shí)上，參數(shù)化技術(shù)和變量化技術(shù)已經(jīng)成為了當(dāng)今主流 CAD 軟件的兩大流派。我國(guó) CAD 技術(shù)的引進(jìn)是從 60 年代開(kāi)始的，最早起步于航空工業(yè)，最近幾年發(fā)展很快，現(xiàn)已在機(jī)械、電子、西安工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 3 建筑、汽車、服裝等行業(yè)逐步進(jìn)入實(shí)用階段。 使各個(gè)行業(yè)都逐漸形成了自己的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)則。 隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化程度不斷得到提高，設(shè)計(jì)中選用的標(biāo)準(zhǔn)件也越來(lái)越多，因而在機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中標(biāo)準(zhǔn)件所占的比重越來(lái)越大。產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員在使用 CAD 系統(tǒng)進(jìn)行產(chǎn)品新型 號(hào)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)時(shí) ,都會(huì)盡量考慮選用標(biāo)準(zhǔn)件，如：螺栓、螺釘、螺 母、墊圈、軸承、銷釘?shù)取Ｒ话闱闆r下 ,標(biāo)準(zhǔn)件約占一個(gè)產(chǎn)品全部零件的 70%以上。 而在機(jī)械設(shè)計(jì)中快捷地使用這些標(biāo)準(zhǔn)件 ,最有效的途徑是利用軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)三維圖庫(kù) ,供使用者方便地調(diào)用。對(duì)圖庫(kù)進(jìn)行參數(shù)化管理 ,從中調(diào)出的圖形文件 ,可以通過(guò)尺寸驅(qū)動(dòng) ,增減特征獲得 所需要的零件 ,從而避免或減少重復(fù)勞動(dòng)?；谶@種情況，開(kāi)發(fā)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)，為裝配設(shè)計(jì)提供方便就顯得十分必要。 具有標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式的零件庫(kù)可以取代產(chǎn)品目錄 ,完成企業(yè)之間的信息集成 ,提高 CAD 應(yīng)用水平。對(duì)于零件供應(yīng)商來(lái)說(shuō) ,需要把零件的設(shè)計(jì)信息按照零件庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)描述 ,并作為信息化的產(chǎn)品目錄提供給用戶。企業(yè)還得到這種庫(kù)文件后 ,把它集成到自己的零件庫(kù)系統(tǒng)之中。 當(dāng)前有些商品化的 CAD 系統(tǒng)中配有標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù) ,但 是其數(shù)據(jù)格式是開(kāi)發(fā)商西安工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 4 自己定義的專用格式 ,其內(nèi)容也僅限于國(guó)家頒布的標(biāo)準(zhǔn)件數(shù)據(jù)。隨著 CAD 技術(shù)的普及應(yīng)用 ,這種系統(tǒng)具有很大的局限性。在這方面最成功的應(yīng)該是德國(guó)。 符合以上標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)使德國(guó)的企業(yè) ,特別是汽車制造業(yè)獲得了巨大的利益。其中 ISO1358431 的主要內(nèi)容即為 DIN66304的擴(kuò)充。 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織制定的 PartLIB 標(biāo)準(zhǔn)的主要部分目前還不可操作。歐洲共同體現(xiàn)在有一個(gè)項(xiàng)目 (ESPRIT XXXPLUS)支持零件庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)的制定。該標(biāo)準(zhǔn)吸收了德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的基本思想 ,同時(shí)又受到了 STEP 標(biāo)準(zhǔn)的影響 ,引入了 EXPRESS 語(yǔ)言的形式化描述的方法 [2]。華中科技大學(xué)開(kāi)發(fā)了用于齒輪 CAD 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)零件庫(kù) ； 四川 大學(xué)對(duì)三維注射模標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)的開(kāi)發(fā)作了深 入的研究 ； 北方交通大學(xué)也基于 SolidWorks 開(kāi)發(fā)了內(nèi)燃機(jī)車標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)等等 。 德國(guó)的制造業(yè)在應(yīng)用 CAD 標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)方面取得了很好的經(jīng)驗(yàn) ,也 獲得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益 [3]。 課題研究概述 本課題以三維 CAD軟件 SolidWorks為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，用 Visual C++程序語(yǔ)言為開(kāi)發(fā)工具，在 SolidWorks軟件界面中增加能夠?qū)Ψㄌm蓋系列標(biāo)準(zhǔn)件查閱、選擇參數(shù)、建模等功能的插件。在研究 SolidWorks 二次開(kāi)發(fā)技術(shù)的基礎(chǔ)上，以 Visual C++為編程工具開(kāi)發(fā)法蘭蓋三維標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)，其研究工作主要有以下方面： ： 對(duì)適合 SolidWorks 機(jī)械設(shè)計(jì)產(chǎn)品參數(shù)化設(shè)計(jì)的開(kāi)發(fā)原理西安工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 5 進(jìn)行研究。 b. SolidWorks 的功能模塊 研究： 詳細(xì)了解 SolidWorks 基于 COM 的二次開(kāi)發(fā)接口 — API 函數(shù)的特點(diǎn)和技術(shù)的實(shí)施要點(diǎn)。使用戶可以在SolidWorks 標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)下，選擇不同的標(biāo)準(zhǔn)件 ,并且可以選擇所需要標(biāo)準(zhǔn)件的參數(shù)。 ： 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》所提供的數(shù)據(jù)，建立 EXCEL數(shù)據(jù)表格，導(dǎo)入 SolidWorks環(huán)境下的各對(duì)應(yīng)的模型，使其生成一系列的模型。完成從數(shù)據(jù)庫(kù)中選擇標(biāo)準(zhǔn)件參數(shù)賦予相應(yīng)的變量 ,根據(jù)新的尺寸重新調(diào)用模型。通過(guò)研究法蘭蓋在管道聯(lián)接系統(tǒng)上的應(yīng)用，掌握其設(shè)計(jì)和安全使用的意義。 其 采用信息集成優(yōu)化的技術(shù)，把從后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)中直接提取的零件信息通過(guò)應(yīng)用程序傳遞給 SolidWorks系統(tǒng)中來(lái)實(shí)現(xiàn)零件的自動(dòng)生成。 本課題對(duì) CAD/CAM集成環(huán)境下，通過(guò)對(duì)零件的建模來(lái)識(shí)別零件的信息，對(duì) 運(yùn)用 ACCESS數(shù)據(jù)庫(kù)的 ODBC技術(shù)和 Visual C++二次開(kāi)發(fā) SolidWorks方法作了深入研究，這無(wú)疑對(duì) CAD/CAM集成研究具有重要的理論意義 [5][6]。為以后的繼續(xù)開(kāi)發(fā)各類標(biāo)準(zhǔn)、非標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)奠定了基礎(chǔ)。 法蘭連接是管道施工的重要連接方式。 對(duì)法蘭蓋的系列化設(shè)計(jì)，對(duì)于管道設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)也具有十分重要的意義。對(duì)其建模功能、系列化模塊、及其二次開(kāi)發(fā)相關(guān)函數(shù)和技術(shù)進(jìn)行了深入研究。 西安工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 6 其次，利用 SolidWorks 對(duì)各個(gè)類別的法蘭蓋進(jìn)行三維建模。 建立 ACCESS 數(shù)據(jù)庫(kù)，利用 VC++生成 DLL 文件，進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)鏈接和界面設(shè)置，實(shí)現(xiàn)參數(shù)和模型的鏈接、調(diào)用。 最后，以管道連接為例，設(shè)計(jì)液壓泵站。 第二章 SolidWorks 簡(jiǎn)介及標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)開(kāi)發(fā)理論基礎(chǔ) 7 2 SolidWorks 簡(jiǎn)介及標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)開(kāi)發(fā)理論基礎(chǔ) SolidWorks 簡(jiǎn)介 Solidworks 是基于 Windows 操作系統(tǒng)的采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)開(kāi)發(fā)的三維CAD 軟件。 SolidWorks 軟件具有如下的特點(diǎn) : (1)具有獨(dú)特的特征管理員 ,提供的特征管理員設(shè)計(jì)歷史樹(shù)同具體的實(shí)體模型是實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)聯(lián)接 。 (3)支持 Windows 的 DDE 機(jī)制和 OLE 技術(shù) 。 (5)雙向關(guān)聯(lián)的尺寸驅(qū)動(dòng)機(jī)制 。 (7)給基于 Windows 的桌面集成賦予了新的含義。這些軟件的數(shù)據(jù)可以相互傳遞共享。 但 SolidWorks 也并非十全十 美。也沒(méi)有適合我國(guó)國(guó)標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)， 不能滿足特定企業(yè)的特殊要求。 本節(jié)將分別對(duì) SolidWorks 各個(gè)模塊特點(diǎn)進(jìn)行介紹。由于產(chǎn)品的相關(guān)參數(shù)變動(dòng)較大，無(wú)法完全繼承傳統(tǒng)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，需要重新設(shè)計(jì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。由此采用 “ 自頂向下 ” 的設(shè)計(jì)方法。這樣做的好處在于它可以很方便地進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析計(jì)算和方案修改，這種建模方法主要適用于材料基本相同，繼承性比較少的新產(chǎn)品設(shè)計(jì)。 當(dāng)產(chǎn)品的初步結(jié)構(gòu)建立起來(lái)以后，必須對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，以確保產(chǎn)品滿足強(qiáng)度要求。由此采用 SolidWorks 的插件 COSMOSWorks 進(jìn)行有限元分析，它的操作菜單集成在 SolidWorks 軟件中，功能齊全，分析過(guò)程快捷、簡(jiǎn)單，無(wú)須進(jìn)行模型轉(zhuǎn)換即可進(jìn)行受力分析，極大地縮短了分析時(shí)西安工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 9 間，在產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)中，對(duì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)修改均參考有限元分析的結(jié)果進(jìn)行，在對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行了上百次的結(jié)構(gòu)修改和有限元分析后，基本確定產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。 優(yōu)化設(shè)計(jì)采用的是 COSMOSWorks 中的優(yōu)化設(shè)計(jì)功能。 舉例 如圖 2 所示，取下支撐管到懸臂的距離 L L3 和斜拉桿 L1 的距離為優(yōu)化參數(shù)，懸臂到回轉(zhuǎn)軸距離 L，懸拉臂的高度 H，加載力F 均為定值，約束點(diǎn) A、 B 位置不變， 取整體應(yīng)力最小值為優(yōu)化目標(biāo)，目標(biāo)差值在 5％內(nèi)即停止運(yùn)算。 在對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行完方案設(shè)計(jì)后，即可轉(zhuǎn)入技術(shù)設(shè)計(jì)。 圖 ：優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)原理圖 圖 優(yōu)化設(shè)計(jì)原理圖 界面風(fēng)格 在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的工作中，良好的界面能夠使得設(shè)計(jì)人員工作效率提高，且能夠減少錯(cuò)誤的發(fā)生，易于追蹤整個(gè)設(shè)計(jì)工作，便于整體的把握。 SolidWorks完全自動(dòng)捕捉設(shè)計(jì)者的意圖，其具有良好的 、 深受設(shè)計(jì)歡迎的設(shè)計(jì)界面。通過(guò)特征管理器的設(shè)計(jì) 樹(shù)引導(dǎo)，使得復(fù)雜零部件的細(xì)節(jié)和局部設(shè)計(jì)的安排條理格外清晰明了。尺寸、相互關(guān)系和幾何輪廓形狀可以隨時(shí)修改。特征的換序用拖動(dòng)放置的操作即可完成。零部件與零部 件之間和零部件西安工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 10 與圖紙之間的相關(guān)性有選擇地更新。三維幾何建模技術(shù)從最初的三維線框建模，到曲面建模，到實(shí)體建模，經(jīng)過(guò) 30 年的發(fā)展歷程。 SolidWorks 有全面的零件實(shí)體建模功能 [7]。 用 SolidWorks 的拉伸、旋轉(zhuǎn)、倒角、抽殼和倒圓角等功能可以簡(jiǎn)便地得到要設(shè)計(jì)的實(shí)體模型，高級(jí)的抽殼可以在同一實(shí)體上定義不同的抽 殼壁厚。用高級(jí)放樣、掃描和曲面等功能可以生成形狀復(fù)雜的構(gòu)造曲面。通過(guò)簡(jiǎn)單地點(diǎn)取并延伸分型線，能生成非平面的分型面。在三維模型上可以標(biāo)注，標(biāo)注的內(nèi)容支持超級(jí)連接。所有特征都可以用拖動(dòng)手柄改變尺寸，并有動(dòng)態(tài)的形狀變化預(yù)覽。變半徑倒圓、指定區(qū)域倒圓、填角和