基于SolidWorks的二次開(kāi)發(fā)參數(shù)化設(shè)計(jì)

1、目錄摘要1前言2第2章 曲軸設(shè)計(jì)主要參數(shù)的確定22.1 曲軸設(shè)計(jì)參數(shù)取值范圍的確定32.1.1主軸頸直徑d132.1.2主軸頸寬度L132.1.3 曲柄銷直徑d232.1.4曲柄銷長(zhǎng)度L232.1.5曲柄臂的寬度(b) 和厚度(h)4第3章 四缸機(jī)曲軸模型二次開(kāi)發(fā)驅(qū)動(dòng)原理43.1 二次開(kāi)發(fā)技術(shù)的研究43.1.1二次開(kāi)發(fā)的策略43.1.2 設(shè)計(jì)計(jì)算系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具的選擇53.1.3 三維建模系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具的選擇53.1.4 驅(qū)動(dòng)環(huán)境的選擇63.2 二次開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)63.2.1 OLE Automation技術(shù)63.2.2 ActiveX部件技術(shù)73.2.3 參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)73.2.4 用戶界面技術(shù)7

2、3.3 SolidWorks API函數(shù)的應(yīng)用結(jié)構(gòu)層次7第4章 二次開(kāi)發(fā)采用的方法選擇94.1 用開(kāi)發(fā)人機(jī)交互界面94.2 各參數(shù)模塊的工能10第5章 四缸機(jī)曲軸零件三維建模系統(tǒng)的研究125.1 曲軸零件三維建模的結(jié)構(gòu)分析125.2 VB與SolidWorks建立通訊125.3 零件自動(dòng)建模實(shí)現(xiàn)145.3.1 圓柱類實(shí)體拉伸145.3.2 平衡臂拉伸155.3.3 旋轉(zhuǎn)切除185.3.4實(shí)體鏡像215.3.5 生成圓角225.3.6 旋轉(zhuǎn)特征23第6章 總結(jié)與展望266.1 論文工作總結(jié)266.2 論文工作展望27結(jié)論27參考文獻(xiàn)27致謝28基于SolidWorks的曲軸零件的參數(shù)化設(shè)計(jì)摘要：

3、曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)中將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為圓周運(yùn)動(dòng)的核心部件，對(duì)于同一種機(jī)型，在研發(fā)和改進(jìn)過(guò)程中曲軸的尺寸參數(shù)變化相對(duì)較少。以Visual Basic 6.0為開(kāi)發(fā)工具，可以實(shí)現(xiàn)直列四缸發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)曲軸零件的參數(shù)的確定。以三維特征造型軟件Solid Works為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，可以設(shè)計(jì)基于特征的四缸機(jī)曲軸零件三維模型的參數(shù)化系統(tǒng)，通過(guò)改變零件主要參數(shù)的程序參數(shù)化和交互式參數(shù)化兩種方法完成模型尺寸的實(shí)時(shí)修改，生成新的模型，快速完成四缸機(jī)曲軸零件的三維模型設(shè)計(jì)。本文建立的基于特征的直列四缸發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)曲軸三維造型系統(tǒng)可以完成主要零件的三維動(dòng)態(tài)造型工作，為后續(xù)的強(qiáng)度分析、性能分析、制造加工等奠定一定的基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：曲軸

4、，VB, Solid Works，二次開(kāi)發(fā)，參數(shù)化Abstract：The engine will crank reciprocating piston into circular motion of the core components, for the same model, in the process of developing and improving crankshaft relatively small size parameters. With Visual Basic 6.0, development tools, inline four-cylinder engine

5、can achieve the parameters todetermine crankshaft parts, as well as automatic calculation of geometricalparameters. Three-dimensional features of Solid Works modeling software for the development platform, feature-based three-dimensional model four-cylinder engine crankshaft parts of the system para

6、meters, you can change the parts of the main parameters of the process parameters and interactive parameters for model size of two real-timechanges , update model size, generate a new model, fast four-cylinder engine crankshaft parts to complete three-dimensional model of the design. In this paper,

7、based on characteristics of the inline four-cylinder engine crankshaft to complete three-dimensional modeling system of the main components of the three-dimensional dynamic modeling work, the intensity of follow-up analysis, performance analysis, manufacturing and processing to lay a foundation. Key

8、 words: crankshaft, VB, Solid Works, secondary development, parametric前言在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的眾多構(gòu)成件當(dāng)中，曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)中最重要、載荷最重、工作環(huán)境最復(fù)雜、價(jià)格最貴的零件之一，被喻為發(fā)動(dòng)機(jī)的脊梁骨。正確合理的四缸機(jī)曲軸設(shè)計(jì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行性能有著重要的影響，但由于曲軸的生產(chǎn)主要為主機(jī)配套，國(guó)內(nèi)曲軸系列化、通用化和規(guī)范化程度很低，即使同一型號(hào)的四缸機(jī)曲軸，零件圖紙的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也可能各有差異，互不通用。國(guó)內(nèi)四缸機(jī)曲軸產(chǎn)品設(shè)計(jì)的混亂狀況，給用戶的使用選擇帶來(lái)了很大困難1。由此可見(jiàn)，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況條件及發(fā)展趨勢(shì)，設(shè)計(jì)出一套列系列化、通用化的

9、直列四缸發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)曲軸，以供各式發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)匹配時(shí)選用，是發(fā)動(dòng)機(jī)四缸機(jī)曲軸設(shè)計(jì)的未來(lái)之路。第2章 曲軸設(shè)計(jì)主要參數(shù)的確定曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)中價(jià)格最貴的重要零件。 其成本大致占整機(jī)成本的1/10 。曲軸承受著由缸內(nèi)氣體作用力、往復(fù)慣性力和旋轉(zhuǎn)慣性力引起的周期性變化的彎曲和扭轉(zhuǎn)負(fù)荷1。一般情況下，曲軸最常見(jiàn)的損壞原因是彎曲疲勞。歸納起來(lái)對(duì)曲軸設(shè)計(jì)要求有以下幾個(gè)方面曲軸的設(shè)計(jì)要求:足夠的疲勞強(qiáng)度， 設(shè)計(jì)時(shí)特別要設(shè)法緩和應(yīng)力集中現(xiàn)象， 盡可能加強(qiáng)彎曲疲勞強(qiáng)度較弱的曲臂部分，選用適當(dāng)材料或采用必要的強(qiáng)化工藝措施。盡可能大的彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度，以保證活塞連桿組和個(gè)軸承的可靠工作， 避免產(chǎn)生嚴(yán)重的扭振、縱振和橫振。為

10、了提高彎曲剛度，最好是增加軸頸的直徑，盡量爭(zhēng)取較大的軸頸重疊度和減小跨度。為了提高扭轉(zhuǎn)剛度，也需加粗軸頸和減小曲軸的總長(zhǎng)。但是由于曲柄銷直徑的加大不僅受到活塞拆裝的限制，而且會(huì)因轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的增加導(dǎo)致扭振固有頻率降低，對(duì)扭振不利，因此應(yīng)該主要加粗主軸頸，并盡量將曲柄銷作成空心的。同樣的道理，應(yīng)盡量減小平衡塊的重量和消除曲柄臂的肩部。應(yīng)保證主軸承和曲柄銷軸承有足夠的承壓面積和可靠的潤(rùn)滑， 軸頸具有良 好的耐磨性。為此要在曲軸及軸承材料的選擇、制造工藝、降低軸承負(fù)荷及合理設(shè)計(jì)潤(rùn)滑油道等方面給與保證。盡可能采用普通材料， 如碳素鋼或球墨鑄鐵，以降低制造成本， 采用高合金鋼材料，對(duì)應(yīng)力集中比較敏感，表面粗

11、糙度要好，否則疲勞強(qiáng)度會(huì)下降，過(guò)渡區(qū)應(yīng)應(yīng)力不能集中。上述這些要求之間是存在矛盾的。保證曲 軸有足夠的疲勞強(qiáng)度是曲軸設(shè)計(jì)的首要問(wèn)題。曲軸各軸頸的尺寸還應(yīng)滿足軸承承壓能力和潤(rùn)滑條件的要求。另一方面，曲軸軸頸直徑增加會(huì)使摩擦損失增加。以下根據(jù)曲軸設(shè)計(jì)要求和經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)曲軸部分參數(shù)進(jìn)行校驗(yàn)對(duì)比。2.1 曲軸設(shè)計(jì)參數(shù)取值范圍的確定2.1.1主軸頸直徑d1從理論上講，主軸徑承受力要比曲柄銷小一半， 但為了提高整根曲軸的剛度，一般設(shè)計(jì)要求d1>d2,柴油機(jī)取d1/D=0.670.8 ,汽油機(jī)取d1/D = 0.650.75 一般取值在經(jīng)驗(yàn)公式范圍內(nèi)偏高，主軸徑直徑偏大。2.1.2主軸頸寬度L1一般經(jīng)驗(yàn)數(shù)

12、值柴油機(jī)為 L1/D=0.400.45 ，汽油機(jī)為L(zhǎng)1/D=0.350.45 通常為提高曲軸整體剛性，中間主軸頸比其余的寬一些，一般取值應(yīng) 低于正常值，但因主軸頸承受載荷比曲軸柄低一半，相對(duì)比壓要低得多，一般不會(huì)有太大影響。2.1.3 曲柄銷直徑d2d2越大，可承受扭矩大，發(fā)動(dòng)機(jī)功率越大。但d2增大，則會(huì)導(dǎo)致拆卸困難。d2 增大，則曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量越大，易產(chǎn)生共振。d2增大，若曲臂薄，則易產(chǎn)生應(yīng)力集中。d2增大，圓周速度增加，連桿瓦易磨損燒傷?；谝陨显?，高速柴油機(jī)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù) d2/ D = 0.600.70，汽油機(jī)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)d2/D = 0.600.65對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)在經(jīng)驗(yàn)公式范圍內(nèi)，一般取值偏

13、低。2.1.4曲柄銷長(zhǎng)度L2比壓要滿足 P = PzJID2/4d2L2L2/d2 要適當(dāng)，從理論上 L2/d2 = 0.3時(shí)，承載能力最大，但實(shí)際中考慮設(shè)計(jì)緊湊性和其他相關(guān)零部件要求， 一般L2/d2 應(yīng)在0.50.75范圍內(nèi)。2.1.5曲柄臂的寬度(b) 和厚度(h)由曲柄臂受力= 6M/bh 來(lái)分析， 曲柄臂厚h 盡可能大一些，以降低 ，一般經(jīng)驗(yàn)h/D = 0.240.33，而寬度b 相對(duì)影響小一些，但也適當(dāng)大些，以降低。最后確定的曲軸各主要部分的參數(shù)如表2.1所示：發(fā)動(dòng)機(jī)種類主軸頸連桿軸頸曲柄臂軸頸過(guò)渡圓角r/D直徑d1/D長(zhǎng)度L1/D直徑d2/D長(zhǎng)度L2/D厚度h/D汽油機(jī)0.650

14、.750.350.450.600.650.350.450.200.250.045柴油機(jī)0.670.800.400.450.600.700.350.450.240.270.045表2.1曲軸各相對(duì)尺寸（與缸徑D的比值）然后，根據(jù)汽車工程手冊(cè)，確定各尺寸參數(shù)之間的關(guān)系。此時(shí)需要注意：多缸機(jī)四缸機(jī)曲軸各連桿軸頸等長(zhǎng)，而各主軸頸則不一定等長(zhǎng)。但只要軸承的承載能力允許，仍宜采用等缸距，即中間幾個(gè)主軸頸等長(zhǎng)，本設(shè)計(jì)即采用的是等缸距。因?yàn)橹鬏S徑等長(zhǎng)便于采用內(nèi)銑等先進(jìn)的加工方法。主軸頸直徑d1一般都比連桿軸頸直徑d2稍微大一些，一般d1=(1.051.25)d2。 從滑動(dòng)軸承形成的承壓油膜的條件考慮，四缸機(jī)曲

15、軸長(zhǎng)徑比L/d 以0.4為佳（L為軸承的有效寬度）。 四缸機(jī)曲軸的重疊度=(d1+d2）/2R (R為曲柄半徑)，如果主軸徑和連桿軸頸不重疊，值為負(fù)值。另外需要說(shuō)明的是，對(duì)于直列四缸發(fā)動(dòng)機(jī)，汽缸的直徑D取值有一定范圍,一般情況下取70110mm，直列四缸柴油機(jī)的功率輸出較大，但不會(huì)超出太多。第3章 四缸機(jī)曲軸模型二次開(kāi)發(fā)驅(qū)動(dòng)原理3.1 二次開(kāi)發(fā)技術(shù)的研究3.1.1二次開(kāi)發(fā)的策略目前二次開(kāi)發(fā)的策略主要有三種:根據(jù)一定的開(kāi)發(fā)環(huán)境與工具對(duì)平臺(tái)中CAD/CAM軟件庫(kù)中的各種CAD/CAM軟件進(jìn)行開(kāi)發(fā)。通用、標(biāo)準(zhǔn)的二次開(kāi)發(fā)內(nèi)容，應(yīng)該由國(guó)家行業(yè)統(tǒng)一組織開(kāi)發(fā)，或由有能力的大企業(yè)集團(tuán)、軟件公司作為商品開(kāi)發(fā)，將

16、來(lái)可以上市場(chǎng)，便于企業(yè)選用，防止重復(fù)開(kāi)發(fā)。過(guò)去已開(kāi)發(fā)的成果要推廣。有問(wèn)題的要組織解決，防止重復(fù)開(kāi)發(fā)并通過(guò)開(kāi)發(fā)逐漸完善各種標(biāo)準(zhǔn)?；谝欢ǖ腃AD/CAM系統(tǒng)支持環(huán)境及所提供的開(kāi)發(fā)環(huán)境與工具對(duì)平臺(tái)CAD/CAM軟件庫(kù)中要求的某些類零件進(jìn)行開(kāi)發(fā)。而部分功能零件直接或間接利用平臺(tái)中提供的能。利用這種策略開(kāi)發(fā)人員無(wú)需一切從頭開(kāi)始，綜合應(yīng)用軟件重用技術(shù)與思想和方法進(jìn)行開(kāi)發(fā)。本文研究開(kāi)發(fā)采用的是最后一種開(kāi)發(fā)策略2。3.1.2 設(shè)計(jì)計(jì)算系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具的選擇Visual Basic是Microsoft公司于1991年推出的Windows應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)工具，從根本上改變了傳統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)模式，大大簡(jiǎn)化了應(yīng)用程序設(shè)計(jì)。V

17、isual Basic采用面向事件和面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)機(jī)制，是一種進(jìn)化了的程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)。它改變了以往的程序設(shè)計(jì)環(huán)境，使程序員只需要花很少的時(shí)間來(lái)編寫(xiě)程序界面，而把更多的時(shí)間集中在要解決的問(wèn)題上。基于Visual Basic所開(kāi)發(fā)的模塊屬于外掛式模塊。VB開(kāi)發(fā)可以充分利用宏記錄功能。并且使用VB創(chuàng)建窗體方便，很容易編制出直觀、友好的程序界面。而且，用VB進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)調(diào)試比較容易、開(kāi)發(fā)周期相對(duì)于VC開(kāi)發(fā)短。但是，VB開(kāi)發(fā)的exe程序與Solid Works結(jié)合不如VC+開(kāi)發(fā)的DLL插件模塊結(jié)合緊密，相比之下運(yùn)行速度較慢。但是用VB編寫(xiě)程序更容易，開(kāi)發(fā)界面直觀，并且提供了大量的ActiveX控件支持

18、，減輕了程序員的開(kāi)發(fā)負(fù)擔(dān)3。綜合上述因素，論文采用VB進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。3.1.3 三維建模系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具的選擇就目前國(guó)內(nèi)狀況而言，大多數(shù)CAD二次開(kāi)發(fā)都是以AutoCAD基礎(chǔ)，但Aut0CAD有許多不足地方，如它的三維建模手段弱。UG、Pro/E、CATIA大型軟件盡管提供了VC+的開(kāi)發(fā)方法和接口，但開(kāi)發(fā)起來(lái)比較困難。Solid Works 是一套基于 Windows 的CAD 桌面集成系統(tǒng),是由美國(guó)Solid Works 公司在總結(jié)和繼承了大型機(jī)械CAD軟件的基礎(chǔ)上,在Windows環(huán)境下實(shí)現(xiàn)的第一個(gè)機(jī)械三維 CAD 軟件。Solid Works 的基本特性與以前的桌面 CAD 機(jī)械設(shè)計(jì)系統(tǒng)相比

19、較具有以下特性：具有強(qiáng)大的實(shí)體建模功能和直觀的 Windows 用戶界面； (1) 具有獨(dú)特的特征管理員歷史樹(shù)； (2) 雙向關(guān)聯(lián)的尺寸驅(qū)動(dòng)機(jī)制； (3) 提供了VB、 VBA(宏記錄)、 Visual C+、 Delphi等支持 OLE(Object Linking and Embedding, 對(duì)象鏈接與嵌入)或 COM（Component Object Model,組件對(duì)象模型）的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言接口用于 Solid Works 的二次開(kāi)發(fā),創(chuàng)建出用戶定制的專用Solid Works功能模塊。 由于Solid Works可以采用宏錄制的方式自動(dòng)產(chǎn)生程序代碼，可以大大縮短編程的工作時(shí)間，因此本文采

20、用Solid Works 2010為開(kāi)發(fā)平臺(tái)。3.1.4 驅(qū)動(dòng)環(huán)境的選擇開(kāi)發(fā)環(huán)境是指進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)的硬件環(huán)境和軟件環(huán)境。硬件環(huán)境：Pentium以上微機(jī)，內(nèi)存1G以上，要求256M顯存（最好配有圖形加速卡），顯示1024*768，USB接口、光驅(qū)和其它的外部設(shè)備。軟件環(huán)境：操作系統(tǒng)為Windows XP。由于本文參數(shù)化建模依托于三維造型軟件Solid Works，所以Solid Works便成為了系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的唯一工作平臺(tái)。而利用VB對(duì)Solid Works API進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，驅(qū)動(dòng)Solid Works按照設(shè)計(jì)意圖去工作就成為了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本思想。3.2 二次開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)3.2.1 OLE Au

21、tomation技術(shù)OLE(Object Linking And Embedding)是對(duì)象鏈接與嵌入技術(shù)的簡(jiǎn)稱，利用OLE技術(shù)，用戶可以通過(guò)使用來(lái)自兩個(gè)或多個(gè)Windows應(yīng)用程序的資源解決復(fù)雜的應(yīng)用問(wèn)題。OLE提供了方便的技術(shù)用來(lái)將文檔和來(lái)自不同程序的各種類型數(shù)據(jù)結(jié)合起來(lái)。Solid Works支持OLE標(biāo)準(zhǔn)，用戶可以在自己開(kāi)發(fā)的應(yīng)用軟件中實(shí)現(xiàn)諸如創(chuàng)建直線、構(gòu)造實(shí)體、檢查曲面表面參數(shù)等幾乎所有的軟件的功能。Solid Works提供數(shù)據(jù)操縱接口函數(shù)API，專門(mén)讀寫(xiě)三維零件數(shù)據(jù)，并提供了一系列的Automation接口(包括對(duì)象、屬性和方法)，使用戶進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)更加容易。在開(kāi)發(fā)時(shí)，運(yùn)用0LE

22、 Automation技術(shù)，會(huì)減小開(kāi)發(fā)的難度，使系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠4。3.2.2 ActiveX部件技術(shù)ActiveX部件是一個(gè)包含可執(zhí)行代碼的文件*.exe、*.dll或*.ocx文件，它提供的對(duì)象可被其它應(yīng)用程序和部件使用5。由于四缸機(jī)曲軸零件參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)并沒(méi)有特別復(fù)雜的圖形計(jì)算，各模塊與主程序之間的通訊并不是太多，程序最終選用Active EXE 部件。3.2.3 參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)化設(shè)計(jì)（Parametric Design 也叫尺寸驅(qū)動(dòng) Dimension-Driven）是CAD技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中提出的課題。二十世紀(jì)八十年代中期，PTC公司開(kāi)始研制參數(shù)化軟件Pro/E，九十年代參數(shù)化技術(shù)

23、變得比較成熟起來(lái)，充分體現(xiàn)在許多通用件，零部件設(shè)計(jì)上存在簡(jiǎn)單易行的優(yōu)勢(shì)。目前參數(shù)化設(shè)計(jì)的方法主要有以下幾種：(1) 基于幾何約束的數(shù)學(xué)方法(2) 基于幾何原理的人工智能方法(3) 基于構(gòu)造工程方法(4) 參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)以約束造型為核心，以尺寸驅(qū)動(dòng)為特征，允許設(shè)計(jì)者先進(jìn)行草圖設(shè)計(jì)，繪制設(shè)計(jì)輪廓，然后再輸入精確尺寸值完成最終設(shè)計(jì)。3.2.4 用戶界面技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中，追求用戶界面的美觀是每一個(gè)設(shè)計(jì)人員在軟件開(kāi)發(fā)時(shí)都必須考慮的因素。用戶界面(Use Interface)又稱人機(jī)界面，它是用戶與計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行信息交換的中間媒介2。在對(duì)用戶界面進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要做到使其具有可靠性、簡(jiǎn)潔性、易學(xué)性、易使用

24、性和即時(shí)反饋性。并使用戶在操作時(shí)感到方便和舒適，輸入操作時(shí)，應(yīng)盡量的簡(jiǎn)單，易記。對(duì)不重要或常用參數(shù)設(shè)置為缺省值。在對(duì)話框中隨時(shí)給出運(yùn)行狀態(tài)的提示，防止錯(cuò)誤的積累，允許用戶進(jìn)行改正，可以進(jìn)行重復(fù)性的使用等5。3.3 Solid Works API函數(shù)的應(yīng)用結(jié)構(gòu)層次Solid Works的二次開(kāi)發(fā)采用基于COM的技術(shù)，用戶可以使用Solid Works API (Application Programming Interface，應(yīng)用程序接口)，通過(guò)VB對(duì)Solid Works進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)6。Solid Works將其內(nèi)部數(shù)據(jù)以對(duì)象的形式組織起來(lái)，并構(gòu)成了一個(gè)層次結(jié)構(gòu)。最頂層對(duì)象為Solid Wo

25、rks Application，它是其他對(duì)象的父對(duì)象，可以用VB的函數(shù)Create Object獲得對(duì)象關(guān)聯(lián)1。圖3.1 Solid works API函數(shù)應(yīng)用結(jié)構(gòu)層次圖Solid Works中常用的主要OLE對(duì)象有SldWorks、ModelDoc、PartDoc、AssemblyDoc、DrawingDoc、Sketch、Dimension等。SldWorks對(duì)象位于應(yīng)用程序的底層，可以實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序的最基本的操作，如創(chuàng)建、打開(kāi)、關(guān)閉和退出SolidWorks文檔,設(shè)置當(dāng)前的活動(dòng)文檔,并可以對(duì)Solid Works的系統(tǒng)環(huán)境進(jìn)行設(shè)置。ModelDoc對(duì)象屬于模型層，可以實(shí)現(xiàn)視圖設(shè)置、輪廓線修

26、改、參數(shù)控制、對(duì)象選擇/打開(kāi)和保存文檔、創(chuàng)建編輯特征參量、創(chuàng)建框架等與實(shí)體模型相關(guān)的各類操作。ModelDoc對(duì)象包括PartDoc、AssemblyDoc和DrawingDoc等三個(gè)常用的對(duì)象。它包括Configuration、Feature、Attribute、RefAxis、RefPlane、MidSurface和Body等子對(duì)象。Feature子對(duì)象用于訪問(wèn)特征類型、名稱、參數(shù),以及特征管理器中設(shè)計(jì)樹(shù)的下一級(jí)特征。Sketch對(duì)象允許獲取關(guān)于輪廓線的基本信息；Dimension對(duì)象用于設(shè)置尺寸標(biāo)注值和公差標(biāo)注等內(nèi)容2。第4章 二次開(kāi)發(fā)采用的方法選擇VB是目前Windows平臺(tái)下的優(yōu)秀開(kāi)

27、發(fā)工具，支持各類最新的Windows技術(shù)，擁有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)編程能力，利用VB對(duì)Solid Works進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，可以將數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與Solid Works的強(qiáng)大設(shè)計(jì)能力結(jié)合，實(shí)現(xiàn)功能強(qiáng)大的用戶定制模塊。而且使用Solid Works錄制的VBA宏文件可直接用于VB程序中，因此使用VB最為二次開(kāi)發(fā)工具，開(kāi)發(fā)周期短，代碼效率高7。VB對(duì)OLE的支持有多種方式，如果使用OLE控件，或者在運(yùn)行時(shí)創(chuàng)建OLE對(duì)象等方法。通常為了更好的對(duì)OLE對(duì)像進(jìn)行控制，多采用程序運(yùn)行時(shí)創(chuàng)建OLE對(duì)象。4.1 用開(kāi)發(fā)人機(jī)交互界面 對(duì)話框是一種方便、實(shí)用的人機(jī)交互界面，在CAD軟件中使用十分廣泛8。 Solid Works

28、 允許用戶用Visual Basic創(chuàng)建自己的對(duì)話框， 并在對(duì)話框中添加所需的控件。但是 Solid Works對(duì) VB 程序的格式有一定的要求，我們可以通過(guò)不同的方法來(lái)運(yùn)行Visual Basic 應(yīng)用程序，例如可以不用編譯直接在SolidWorks 中運(yùn)行（用 Basic 開(kāi)發(fā)的程序把后綴替換為.swp，這類程序通常是只用來(lái)調(diào)用 SolidWorks API 函數(shù)庫(kù)） 、當(dāng)作一個(gè)獨(dú)立的.exe 文件（可執(zhí)行文件） 來(lái)運(yùn)行以及在其它應(yīng)用程序(如 Excel)中運(yùn)行等等3。本文創(chuàng)建的VB界面如下圖4.1所示：圖4.1 歡迎界面當(dāng)用戶打開(kāi)應(yīng)用程序后首先進(jìn)入的是歡迎界面，用戶可以點(diǎn)擊“退出”退出按

29、鈕突出程序，或者點(diǎn)擊“開(kāi)始”按鈕進(jìn)入主窗體。主窗體的形式如圖4.2所示：圖4.2四缸機(jī)曲軸參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)主窗體4.2 各參數(shù)模塊的工能主窗體中調(diào)用了一系列控件和函數(shù)，將主窗口按照曲軸設(shè)計(jì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程分成了幾個(gè)主要模塊，其中包括曲軸的主要參數(shù)模塊、數(shù)據(jù)庫(kù)模塊、計(jì)算軸頸過(guò)渡圓角r和重合度的模塊、按照發(fā)動(dòng)機(jī)類型進(jìn)行輸入?yún)?shù)檢測(cè)的數(shù)據(jù)可行性檢測(cè)模塊、文件系統(tǒng)模塊以及其他參數(shù)模塊2。各自的功能說(shuō)明如下：(1) 主要參數(shù)模塊主要參數(shù)模塊允許用戶直接輸入自己的設(shè)計(jì)參數(shù)，也可以直接提取數(shù)據(jù)庫(kù)中已經(jīng)保存的參數(shù)。這些參數(shù)包括發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)、汽缸直徑D、活塞行程S、主軸頸直徑d1主軸頸長(zhǎng)度L1、連桿軸頸直徑d2、連桿

30、軸頸長(zhǎng)度L2以及平衡壁厚度h。并且模塊中給出了相應(yīng)的提示，以確保用戶輸入的參數(shù)符合汽車設(shè)計(jì)手冊(cè)給出的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。(2) 計(jì)算r和重合度模塊 計(jì)算r和重合度模塊的主要功能是根據(jù)用戶輸入的主要參數(shù)計(jì)算軸頸過(guò)渡圓角r和重合度的數(shù)值，并將計(jì)算結(jié)果直觀的顯示在相應(yīng)的文本框中，以便用戶進(jìn)行修改。其中過(guò)渡圓角的計(jì)算公式為：r=0.045*D。重合度的計(jì)算公式為：=(d1+d2）/2R (R為曲柄半徑)。(3) 數(shù)據(jù)可行性檢測(cè)模塊數(shù)據(jù)可行性模塊的主要功能是根據(jù)用戶選擇的發(fā)動(dòng)機(jī)類型和在主要參數(shù)模塊輸入的主要參數(shù)，與曲軸各主要相對(duì)尺寸（與缸徑D的比值）表進(jìn)行對(duì)比查看主要參數(shù)模塊輸入的參數(shù)是否在規(guī)定的范圍內(nèi)。由于曲軸

31、加工技術(shù)的進(jìn)步和材料技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)有很多曲軸的參數(shù)已經(jīng)超出了經(jīng)驗(yàn)參數(shù)的許可范圍，例如一汽的CA488所用的曲軸。因此在用戶使用本程序時(shí)，雖然有的參數(shù)不符合標(biāo)準(zhǔn)，但是當(dāng)點(diǎn)擊“啟動(dòng)Solid Works繪制曲軸”按鈕后，仍然能夠驅(qū)動(dòng)Solid Works生成曲軸實(shí)體的模型，但是發(fā)生錯(cuò)誤的可能性較大。(4) 其他參數(shù)模塊其他參數(shù)模塊主要是讓用戶輸入右端飛輪連接軸的參數(shù)和左端帶輪聯(lián)結(jié)軸的參數(shù)。這些參數(shù)用戶可以根據(jù)自己的需要輸入。(5) 數(shù)據(jù)庫(kù)模塊用Microsoft Access建立各主要參數(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)庫(kù)模塊隱含在主窗體中，用戶可以利用“添加”、“刪除”、“查詢”等按鈕對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作。用戶

32、也可以利用主窗體底部的date1控件按鈕瀏覽數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容。(6) 文件管理模塊文件管理模塊的主要功能是預(yù)先設(shè)定生成文件的保存位置和保存的文件名。等驅(qū)動(dòng)程序完成曲軸零件實(shí)體模型的繪制后會(huì)將零件文件以預(yù)定的文件名自動(dòng)的保存到指定位置。這個(gè)模塊主要使用了Drive控件、Dir控件和File控件。第5章 四缸機(jī)曲軸零件三維建模系統(tǒng)的研究5.1 曲軸零件三維建模的結(jié)構(gòu)分析曲軸主要由主軸頸、連桿軸頸、平衡臂及平衡塊、兩端動(dòng)力輸出軸組成。主軸頸和連桿軸頸都是簡(jiǎn)單的圓柱體可以先繪制圓再通過(guò)拉伸特征生成。平衡臂及平衡塊的外形比較復(fù)雜，可以使用由多段圓弧和直線組成的封閉曲線做拉伸特征生成平衡塊實(shí)體。兩端的輸出軸結(jié)

33、構(gòu)大致相同，可以分別使用旋轉(zhuǎn)特征將事先繪制好的封閉曲線旋轉(zhuǎn)成階梯軸。主要的實(shí)體建模過(guò)程如下：拉伸1/2長(zhǎng)度的主軸頸圓柱拉伸平衡塊拉伸1/2長(zhǎng)度的連桿軸頸直徑鏡像繪制1/2長(zhǎng)度的主軸頸拉伸平衡塊拉伸曲柄軸頸拉伸平衡塊拉伸主軸頸實(shí)體鏡像旋轉(zhuǎn)兩端的動(dòng)力輸出軸。5.2 VB與Solid Works建立通訊用VB進(jìn)行基于Solid Works的四缸機(jī)曲軸系統(tǒng)開(kāi)發(fā)時(shí)，首先要將VB與Solid Works連接起來(lái)，這需要兩個(gè)步驟9： 在編寫(xiě)代碼之前，在VB編程環(huán)境中引用Solid Works的對(duì)象庫(kù)SLdWorks2010 Type Library、Solid Works 2010 Constant typ

34、e library 和 Solid Works Utilities 2010 Type Library10。如下圖5.1所示。圖5.1 需要引用的對(duì)象庫(kù) 編寫(xiě)VB程序代碼，創(chuàng)建Solid Works對(duì)象，啟動(dòng)并運(yùn)行Solid Works。VB中的Variant類型可用于OLE對(duì)象變量的聲明，CreateObject函數(shù)用于創(chuàng)建OLE對(duì)象。用 Visual Basic 6.0 開(kāi)發(fā)的程序段前面必須包含以下代碼11：Dim swap As Object Dim Part As ObjectDim boolstatus As ObjectDim longstatus As ObjectDim Ann

35、otation As ObjectDim Gtol As ObjectDim DatumTag As ObjectDim FeatureData As ObjectDim Feature As ObjectDim Component As ObjectPrivate Sub Command1_Click()Set swApp=CreateObject(“SldWorks.Application”)Set Part=swap.ActivateDoc End Sub創(chuàng)建了新的零件文檔后 ,需要通過(guò)定義對(duì)象與數(shù)據(jù) ,調(diào)用創(chuàng)建草圖、 實(shí)體的 API函數(shù)來(lái)進(jìn)行零件參數(shù)化建模代碼的編寫(xiě)12。Dim swA

36、pp As Object /定義應(yīng)用程序?qū)ο驞im Part As Object /定義零件對(duì)象Dim boolstatus As Boolean /定義布爾變量Dim longstatus As Long , longwarnings As Long /定義變量為長(zhǎng)整型主要調(diào)用的API有:ModelDocExtension:SelectByID2 /選擇草繪平面和創(chuàng)建特征用到的輪廓ModelDoc2:CreateCircle2 、 ModelDoc2 :CreateLine2、ModelDoc2:SketchRectangle /創(chuàng)建圓、 直線、 矩形草圖。FeatureManager:Fe

37、atureExtrusion2、FeatureManager : :FeatureRevolve /創(chuàng)建拉伸、 旋轉(zhuǎn)特征。ModelDoc2:Parameter /零件草圖標(biāo)注 ,實(shí)現(xiàn)尺寸參數(shù)化5.3 零件自動(dòng)建模實(shí)現(xiàn)首先，針對(duì)要建立的四缸機(jī)曲軸零件實(shí)體，分析其結(jié)構(gòu)，區(qū)分特征的主次，然后利用SolidWorks建立四缸機(jī)曲軸零件的特征，可以使用事先錄制的宏代碼，但是有很多操作宏文件無(wú)法記錄 ,需要編寫(xiě)代碼調(diào)用相關(guān) API繪圖函數(shù)12。根據(jù)前面查表得到的參數(shù)值 ,依次繪制曲軸實(shí)體零件。在設(shè)計(jì)過(guò)程中將會(huì)用到SelectByID(選擇草圖、 基準(zhǔn)軸等圖形對(duì)象) 、 ClearSelection2 (

38、清除選擇) 、 CreateCircle (繪制圓) 、CreateLine（繪制直線）、 ShowNamedView2 (顯示視圖) 、 FeatureExtrusion (拉伸特征) 、FeatureRevolveCut (旋轉(zhuǎn)切除特征) 、 ActivateSelect2edFeature (激活選中特征) 、FeatureFillet（倒角特征）、MirrorFeature (實(shí)體鏡像特征)等方法13。 5.3.1 圓柱類實(shí)體拉伸零件文件創(chuàng)建完成后，可以調(diào)用草圖命令，特征命令，基準(zhǔn)面選擇命令等進(jìn)行實(shí)體零件的繪制，下面的程序段可以完成繪制圓并且將其拉伸成一個(gè)圓柱實(shí)體零件：swApp.Ac

39、tivateDoc2 "零件1", False, longstatus /激活新建的零件文件Set Part = swApp.ActiveDoc /激活繪圖窗口Dim myModelView As ObjectSet myModelView = Part.ActiveView /設(shè)置可見(jiàn)狀態(tài)myModelView.FrameState = swWindowState_e.swWindowMaximizedPart.ClearSelection2 True / 清除選擇Part.InsertSketch2 ture /開(kāi)始繪制草圖 Part.CreateCircle 0, 0

40、, 0, d1, 0, 0 /安裝圓心、圓上一點(diǎn)的坐標(biāo)繪制圓Set swFeatMgr = Part.FeatureManager /調(diào)用特征管理器boolstatus = Part.Extension.SelectByID2("草圖1", "SKETCH", 0, 0, 0, False, 0, Nothing, 0) /按照坐標(biāo)選擇草圖 ，準(zhǔn)備拉伸Part.FeatureManager.FeatureExtrusion2 True, False, False, 0, 0, L, 0, False, False, False, False, 0, 0,

41、 False, False, False, False, 1, 1, 1, 0, 0, False /拉伸特征命令，將以前繪制的圓拉伸成圓柱實(shí)體零件,該命令中的L為實(shí)體拉伸長(zhǎng)度。生成的圓柱如下圖5.2所示：圖5.2 軸頸（圓柱）拉伸示意圖5.3.2 平衡臂拉伸圓柱實(shí)體繪制完成后，需要在圓柱實(shí)體的基礎(chǔ)上生成曲軸零件平衡塊和平衡臂部分，下面的程序段可以完成曲軸零件上平衡臂和平衡塊部分的繪制：其大致繪制過(guò)程為：選擇繪制平面草圖繪制草圖鏡像拉伸生成平衡塊實(shí)體Dim h as dobule /定義平衡塊的拉伸厚度Part.ViewZoomtofit2 '整屏顯示全圖boolstatus = Pa

42、rt.Extension.SelectByID2("", "FACE", 0, 0, 0.0015 + L1 / 2, False, 0, Nothing, 0) /按照三維坐標(biāo)選擇選擇圓柱上草圖繪制平面boolstatus = Part.Extension.SelectByID("前視", "PLANE", 0, 0, 0, False, 0, Nothing) /選擇草圖繪制的基準(zhǔn)面Dim skSegment As Object Set skSegment = Part.SketchManager.Create

43、CenterLine(-0.1, 0#, 0#, 0.1, 0#, 0#) /繪制中心線Set skSegment = Part.SketchManager.CreateCenterLine(0#, 0.1, 0#, 0#, -0.1, 0#) /繪制中心線Part.SketchAddConstraints "sgFIXED" /草圖固定命令，約束繪制的草圖實(shí)體Part.ClearSelection2 TrueSet skSegment = Part.SketchManager.CreateArc(0#, 0#, 0#, 0#, 0.0755 * PR, 0#, -0.02

44、199624726 * PR, 0.07222475411 * PR, 0#, 1) /按照?qǐng)A心坐標(biāo)、圓上第一點(diǎn)坐標(biāo)、圓上第二點(diǎn)坐標(biāo)繪制圓弧Part.SketchAddConstraints "sgFIXED" / 固定Set skSegment = Part.SketchManager.CreateArc(0#, 0#, 0#, -0.07094679287 * PR, -0.02582252082 * PR, 0#, 0#, -0.0755 * PR, 0#, 1) '繪制最大圓弧下Part.SketchAddConstraints "sgFIXED&

45、quot; / 固定Set skSegment = Part.SketchManager.CreateArc(0#, 0.045 * PR, 0#, -0.02199624726 * PR, 0.07222475411 * PR, 0#, -0.02780720266 * PR, 0.06625515491 * PR, 0#, 1) /繪制中圓弧Part.SketchAddConstraints "sgFIXED" / 固定Part.ClearSelection2 TrueSet skSegment = Part.SketchManager.CreateLine(-0.04

46、5 * PR, 0.015 * PR, 0#, -0.045 * PR, -0.01637866054 * PR, 0#) /繪制豎直短直線Part.SketchAddConstraints "sgFIXED" / 固定Part.ClearSelection2 TrueSet skSegment = Part.SketchManager.CreateTangentArc(-0.045 * PR, 0.015 * PR, 0#, -0.027807 * PR, 0.066255 * PR, 0#, 1) /繪制圓弧Part.ClearSelection2 TrueSet sk

47、Segment = Part.SketchManager.CreateLine(-0.045 * PR, -0.01637866054 * PR, 0#, -0.07094679287 * PR, -0.02582252082 * PR, 0#) /繪制20度直線Part.SketchAddConstraints "sgFIXED" /固定Part.ClearSelection2 True/下面的boolstatus= Part.Extension.SelectByID2 命令可以跟據(jù)草圖上的三維坐標(biāo)選擇草圖實(shí)體，為下一步的草圖鏡像做準(zhǔn)備boolstatus = Part.

48、Extension.SelectByID2("Line2", "SKETCHSEGMENT", 8.523598276367E-05 * PR, -0.03122433774834 * PR, 0, True, 0, Nothing, 0) /選擇草圖鏡像的中心線boolstatus = Part.Extension.SelectByID2("Arc1", "SKETCHSEGMENT", -0.007316088520548 * PR, 0.07378195364238 * PR, 0, True, 0, Not

49、hing, 0)boolstatus = Part.Extension.SelectByID2("Arc3", "SKETCHSEGMENT", -0.02489423421591 * PR, 0.0682309602649 * PR, 0, True, 0, Nothing, 0)boolstatus = Part.Extension.SelectByID2("Arc4", "SKETCHSEGMENT", -0.03414588984505 * PR, 0.05342831125828 * PR, 0, Tru

50、e, 0, Nothing, 0)boolstatus = Part.Extension.SelectByID2("Line3", "SKETCHSEGMENT", -0.04524787660002 * PR, -0.005319701986755 * PR, 0, True, 0, Nothing, 0)boolstatus = Part.Extension.SelectByID2("Line4", "SKETCHSEGMENT", -0.05542469779207 * PR, -0.019197185430

51、46 * PR, 0, True, 0, Nothing, 0)boolstatus = Part.Extension.SelectByID2("Arc2", "SKETCHSEGMENT", -0.06143827395101 * PR, -0.04371407284768 * PR, 0, True, 0, Nothing, 0)Part.SketchMirror /調(diào)用草圖鏡像命令開(kāi)始草圖鏡像，進(jìn)而生成平衡塊草圖輪廓（鏡像基準(zhǔn)為最先選擇的中心線Ceterline）Dim myFeature As ObjectSet myFeature = Part

52、.FeatureManager.FeatureExtrusion2(True, False, False, 0, 0, h, 0.01, False, False, False, False, 0, 0, False, False, False, False, True, True, True, 0, 0, False)Part.SelectionManager.EnableContourSelection = False /按照平衡塊的厚度（h）拉伸成平衡塊 Part.ViewZoomtofit2 /整屏顯示全圖，平衡塊拉伸完成生成的平衡塊實(shí)體如下圖5.3所示：圖5.3 平衡塊拉伸示意圖在這

53、個(gè)階段非常重要的是利用草圖命令繪制的圓弧、直線等草圖實(shí)體，在進(jìn)行草圖鏡像后必須生成封閉的草圖實(shí)體輪廓，否則不能進(jìn)行拉伸。由于SolidWorks的草圖實(shí)體繪制具有自動(dòng)捕捉功能，當(dāng)草圖繪制時(shí)，新繪制的的草圖坐標(biāo)點(diǎn)可能因與鄰近的草圖發(fā)生捕捉，進(jìn)而影響草圖繪制精度，這就需要進(jìn)行利用Part.SketchAddConstraints "sgFIXED"（草圖實(shí)體固定命令）對(duì)繪制的草圖進(jìn)行固定，以防止其因?yàn)閷?duì)象捕捉引起的草圖位置偏移。5.3.3 旋轉(zhuǎn)切除曲軸實(shí)體上有幾處需要進(jìn)行旋切的地方，以達(dá)到平衡塊的平衡性能，并且減少材料的利用。旋切的大致過(guò)程為：新建基準(zhǔn)面繪制旋轉(zhuǎn)切除所需要的中心

54、線繪制封閉的草圖實(shí)體輪廓旋轉(zhuǎn)切除。boolstatus = Part.Extension.SelectByID2("上視基準(zhǔn)面", "PLANE", 0, 0, 0, True, 0, Nothing, 0) /開(kāi)始新建基準(zhǔn)面1Dim myRefPlane As ObjectSet myRefPlane = Part.FeatureManager.InsertRefPlane(8, 0.02 * PR, 0, 0, 0, 0) /完成新建基準(zhǔn)面Part.ClearSelection2 Trueboolstatus = Part.Extension.Sel

55、ectByID2("基準(zhǔn)面1", "PLANE", -0.09015209500241, 0.01616894038764, 0.1992601347525, False, 0, Nothing, 0) /選擇草圖繪制的基準(zhǔn)面Part.SketchManager.InsertSketch True /開(kāi)始進(jìn)行草圖實(shí)體的繪制Part.ClearSelection2 True /清除選擇/下面的三條指令均是調(diào)用CreateCenterLine指令繪制中心線，為旋轉(zhuǎn)切除做準(zhǔn)備Set skSegment = Part.SketchManager.CreateCe

56、nterLine(0#, 0.25, 0#, 0#, -0.25, 0#)Set skSegment = Part.SketchManager.CreateCenterLine(0.2, 0#, 0#, -0.2, 0#, 0#)Set skSegment = Part.SketchManager.CreateCenterLine(0.2, L1 * 3 / 2 + L2 * 3 / 2 + h * 3 + 0.0015 * 6, 0#, -0.2, L1 * 3 / 2 + L2 * 3 / 2 + h * 3 + 0.0015 * 6, 0#)/中心線繪制完成后，調(diào)用CreateLine命

57、令繪制草圖實(shí)體輪廓，下面只繪制了草圖實(shí)體的左半部分Set skSegment = Part.SketchManager.CreateLine(0.07 * PR, L1 * 3 / 2 + L2 * 2 + h * 4 + 0.0015 * 7, 0#, 0.12 * PR, L1 * 3 / 2 + L2 * 2 + h * 4 + 0.0015 * 7, 0#)Set skSegment = Part.SketchManager.CreateLine(0.12 * PR, L1 * 3 / 2 + L2 * 2 + h * 4 + 0.0015 * 7, 0#, 0.12 * PR, L1 * 3 / 2 + L2 * 3 / 2 + h * 3 + 0.0015 * 6, 0#)Set skSegment = Part.SketchManager.CreateLine(0.11 * PR, L1 * 3 / 2 + L2 * 2 + h * 3 + 0.0015 * 7, 0#, 0.11 * PR, L1 * 3 / 2 + L2 * 3 /