基于VB的雙折線式多層卷繞系統(tǒng)參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)開發(fā)_圖文

1、基于 VB 的雙折線式多層卷繞系統(tǒng)參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)開發(fā)摘要:為降低設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)工作的重復(fù)性、方便進(jìn)行有限元分析、 提高設(shè)計(jì)效率、 縮短開發(fā) 周期,以雙折線式多層卷繞系統(tǒng)為對(duì)象,運(yùn)用 VB 對(duì) SolidWorks 、 ANSYS 進(jìn)行二次開發(fā),構(gòu) 建了雙折線式多層卷繞系統(tǒng)參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng), 實(shí)現(xiàn)了雙折線式多層卷繞系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算、 三維 建模和卷筒有限元分析等功能的參數(shù)化,提高了設(shè)計(jì)效率。關(guān)鍵字:雙折線式多層卷繞系統(tǒng)、參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)、三維建模、有限元中圖分類號(hào) : TH213. 4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 : A0引言起重裝備的大型化發(fā)展使雙折線式多層卷繞系統(tǒng)應(yīng)用越來越廣泛, 在起重機(jī)鋼絲繩卷繞 系統(tǒng)中, 相較于

2、單層卷繞螺旋繩槽卷筒而言, 雙折線式卷筒的結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜, 其設(shè)計(jì)計(jì)算量 更大, 開發(fā)周期更長(zhǎng), 設(shè)計(jì)質(zhì)量也無法保證。 近年來國(guó)內(nèi)學(xué)者在雙折線式多層卷繞卷筒設(shè)計(jì) 方法進(jìn)行了一些相關(guān)研究, 如王紫超 1進(jìn)行了基于虛擬樣機(jī)技術(shù)的平行折線繩槽卷筒智能設(shè) 計(jì)研究,彭紅星 2進(jìn)行了基于 Pro/ E 的雙折線繩槽卷筒的參數(shù)化設(shè)計(jì)研究,但這些研究工 作都只停留在三維模型參數(shù)化構(gòu)建層面, 并未實(shí)現(xiàn)對(duì)雙折線式多層卷繞系統(tǒng)中卷筒結(jié)構(gòu)分析 的參數(shù)化。本文通過 VB 對(duì) SolidWorks 、 ANSYS 進(jìn)行二次開發(fā),開發(fā)出雙折線式多層卷繞系 統(tǒng)參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng), 完成了雙折線式多層卷繞系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算、 三維建模參數(shù)

3、化, 實(shí)現(xiàn)了卷筒 有限元分析的參數(shù)化。1雙折線式多層卷繞系統(tǒng)結(jié)構(gòu)鋼絲繩雙折線式多層卷繞系統(tǒng)應(yīng)用于起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)或變幅機(jī)構(gòu),由電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、 減速器、 聯(lián)軸器、 雙折線式卷筒及鋼絲繩等組成, 其具體布置形式根據(jù)起重裝備的實(shí)際應(yīng)用 需要進(jìn)行設(shè)計(jì)。 典型的起重機(jī)鋼絲繩雙折線式多層卷繞系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布置如圖 1所示, 電動(dòng)機(jī)通 過聯(lián)軸器與減速器的高速軸相連接, 減速器的輸出軸上裝有雙折線式卷筒, 卷筒通過鋼絲繩 和滑輪組與負(fù)載相連。 系統(tǒng)工作時(shí), 卷筒將鋼絲繩卷入或放出, 從而實(shí)現(xiàn)鋼絲繩卷繞系統(tǒng)的 整體動(dòng)作。 圖 1雙折線式多層卷繞系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1制動(dòng)器; 2減速器; 3聯(lián)軸器; 4電動(dòng)機(jī) ; 5鋼絲繩; 6

4、卷筒2系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)架構(gòu)由鋼絲繩雙折線式多層卷繞系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析可知, 雙折線式多層卷繞系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括雙 折線式卷筒設(shè)計(jì),導(dǎo)向墊塊設(shè)計(jì)以及鋼絲繩、 電動(dòng)機(jī)、減速器、制動(dòng)器和聯(lián)軸器的計(jì)算與選 型。根據(jù)系統(tǒng)總體功能要求, 將整個(gè)系統(tǒng)分為設(shè)計(jì)計(jì)算、 參數(shù)化建模和有限元分析三個(gè)功能 模塊, 設(shè)計(jì)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖 2所示。進(jìn)入系統(tǒng)主界面后,根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)給定原始參數(shù),由 原始參數(shù)經(jīng)過設(shè)計(jì)計(jì)算模塊對(duì)各部件進(jìn)行選型, 然后參數(shù)化建模模塊根據(jù)選型結(jié)果從數(shù)據(jù)庫(kù)讀取尺寸參數(shù)并建立模型,最后有限元分析模塊讀取模型數(shù)據(jù)進(jìn)行有限元分析。 圖 2軟件結(jié)構(gòu)圖2.2功能模塊設(shè)計(jì)1設(shè)計(jì)計(jì)算模塊根據(jù)原始參數(shù)要求,計(jì)算卷筒的直徑、

5、長(zhǎng)度、繩槽節(jié)距、卷筒壁厚等參數(shù),完成雙折線 式卷筒及導(dǎo)向墊塊的設(shè)計(jì);計(jì)算鋼絲繩拉力、電動(dòng)機(jī)靜功率、傳動(dòng)比、制動(dòng)力矩等參數(shù),進(jìn) 而完成鋼絲繩、 電動(dòng)機(jī)、 減速器、制動(dòng)器以及聯(lián)軸器的選型; 最后對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的起制動(dòng)時(shí)間 進(jìn)行校核, 滿足要求則繼續(xù),否則返回更改設(shè)計(jì)參數(shù),最終生成計(jì)算說明書。設(shè)計(jì)計(jì)算模塊 完成的設(shè)計(jì)參數(shù)會(huì)保存到 ACCESS 數(shù)據(jù)庫(kù)中。設(shè)計(jì)計(jì)算模塊界面如圖 3所示。 圖 3設(shè)計(jì)計(jì)算模塊界面2參數(shù)化建模模塊基于 ActiveX-Automation 技術(shù)對(duì) SolidWorks 進(jìn)行二次開發(fā), 對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)件如鋼絲繩、 電 動(dòng)機(jī)、減速器、制動(dòng)器、聯(lián)軸器等,則根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算模塊的選型結(jié)果,從數(shù)據(jù)

6、庫(kù)中讀取對(duì)應(yīng) 型號(hào)的尺寸參數(shù), 對(duì)于自主設(shè)計(jì)的部件如雙折線式卷筒, 則直接讀取設(shè)計(jì)參數(shù)。 在 OLE 技術(shù) 和 COM 規(guī)范的支持下, 通過調(diào)用 SolidWorksAPI 對(duì)象建立各部件的三維模型, 最后生成雙折線式多層卷繞系統(tǒng)三維裝配體模型 4.5。參數(shù)化建模模塊界面如圖 4所示。 圖 4參數(shù)化建模模塊界面3有限元分析模塊運(yùn)用 ANSYS APDL 參數(shù)化設(shè)計(jì)語言,將卷筒幾何建模、網(wǎng)格劃分、邊界條件設(shè)置、加載、 求解設(shè)置以及后處理等過程編寫成命令流。 其中, 幾何模型和載荷條件所需的參數(shù)將由系統(tǒng) 根據(jù)用戶的輸入寫成文本文件,供 APDL 讀取。在執(zhí)行有限元分析時(shí),系統(tǒng)將調(diào)用 ANSYS 應(yīng)

7、 用程序并讀入上述 APDL 命令,分析結(jié)果會(huì)被自動(dòng)保存。用戶通過系統(tǒng)交互操作界面就能讀 取相應(yīng)的分析結(jié)果, 如卷筒應(yīng)力和位移云圖等, 以此來檢驗(yàn)雙折線式卷筒的設(shè)計(jì)是否滿足強(qiáng) 度、剛度要求。此外根據(jù)需要用戶還可以單獨(dú)生成有限元分析報(bào)告 6-8。有限元分析模塊界 面如圖 5所示。 圖 5有限元分析模塊界面4數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)采用 Access 數(shù)據(jù)庫(kù),通過系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的讀取與存儲(chǔ),實(shí)現(xiàn) SolidWorks 、 ANSYS 與 數(shù)據(jù)庫(kù)之間數(shù)據(jù)的傳遞。 整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)可分為標(biāo)準(zhǔn)件性能參數(shù)、 標(biāo)準(zhǔn)件尺寸參數(shù)以及非標(biāo)準(zhǔn) 件設(shè)計(jì)參數(shù)三類。 Access 數(shù)據(jù)庫(kù)如圖 6所示。 圖 6 Access數(shù)據(jù)庫(kù)3系統(tǒng)開發(fā)實(shí)例

8、為方便開發(fā)人員的編程工作, VB 提供了許多現(xiàn)成的控件,能夠滿足編程需求?？丶?三要素,屬性、方法及事件。 VB 中的控件采用的是事件驅(qū)動(dòng)機(jī)制,即代碼只有在事件觸發(fā) 時(shí)才會(huì)響應(yīng)。下面以雙折線式卷筒為例,介紹系統(tǒng)開發(fā)過程。3.1界面定制卷筒尺寸參數(shù)眾多不能一一計(jì)算,因此需要提取主參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì),其他參數(shù)依據(jù)主參數(shù) 而定。雙折線式卷筒主參數(shù)包括繩槽節(jié)距、卷筒直徑、卷筒長(zhǎng)度、卷筒壁厚等,因此將其分 放在四個(gè) Frame 框架中, 如圖 7所示,每個(gè) Frame 框架中按照輸入、控制、 輸出的順序設(shè)計(jì) 界面。如圖 8所示,上面是輸入部分,由 text 文本框接收輸入?yún)?shù), label 控件標(biāo)注參數(shù) 名

9、稱; 中間是 Command 控件, 設(shè)置其 Click 事件為觸發(fā)機(jī)制, 即鼠標(biāo)左鍵單擊控件將進(jìn)行 “計(jì) 算” ;下面部分是由 text 和 label 控件組成的輸出部分,由 text 控件顯示計(jì)算結(jié)果并最終保存到數(shù)據(jù)庫(kù)。 整個(gè)系統(tǒng)界面基本按此模式進(jìn)行定制。 而標(biāo)準(zhǔn)件涉及到選型, 因此需要用到 Adodc 控件鏈接到數(shù)據(jù)庫(kù),再由 DataGrid 控件進(jìn)行窗口顯示。 圖 7 卷筒計(jì)算界面框架圖 圖 8 Frame框架圖3.2事件編寫VB 中的控件采用的是事件驅(qū)動(dòng)機(jī)制,在通過控件定制界面之后,要為控件的具體事件 編寫事件過程(即響應(yīng)代碼 。整個(gè)系統(tǒng)中的事件主要分以下幾類:1計(jì)算:在設(shè)計(jì)計(jì)算界

10、面中的事件主要是為完成計(jì)算,因此只需將計(jì)算公式按規(guī)范格 式編制到對(duì)應(yīng)事件下即可。2 鏈接數(shù)據(jù)庫(kù):對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)件需要用 Adodc 控件的 RecordSource 屬性將數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)應(yīng)的 數(shù)據(jù)表鏈接到此控件, 然后通過 DataGrid 控件的 DataSource 屬性將數(shù)據(jù)顯示到系統(tǒng)界面上。 3選型:通過 Adodc 控件的 select 方法對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行選型,如減速器選型程序: Adodc3.RecordSource= "select*from減速器 where 型號(hào) ='" &Combo8.Text& "' and公稱 傳動(dòng)比 >" &Val(Text30.Text * Text31.Text & " and公稱傳動(dòng)比 <" &Val(Text30.Text * Text32.Text & ""。4 調(diào)用 solidworks :首先定義一個(gè) Object 變量, 設(shè)置其屬性為 sldworks.application , 通過 OpenDoc4方法,調(diào)用 solidworks 打開模型文件。5 零件尺寸賦值:通過 Part 對(duì)象的 Parameter 屬性更新零件各尺寸