起重机参数化设计技术研究

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3.0 赵德峰 2024-11-19 4 4 4.95MB 107 页 15积分
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摘 要
CAD技术的出现对起重机产品的设计实现了一个质的飞跃。随着实践的进一
步加深，出现了参数化设计技术。参数化设计技术解决了起重机设计过程中的大
部分的重复设计。本文通过对起重机参数化技术进行研究，得到以下成果。
通过对基于约束的参数化设计研究。为了便于实施参数化设计，笔者首先提
出起重机的知识重用。为了更好地使知识进行重用，对起重机进行模块划分。模
块划分提高了知识的使用效率，使设计知识便于组织和管理。在计算机中，用数
据库技术对设计知识进行管理。利用CAD的二次开发实现设计知识在三维模型中
更替。三维模型是起重机设计结果的表现形式之一，三维模型中融合设计知识，
对零件进行参数分析，进而开展零部件的三维参数化。零件建模有三种方式：交
互式、程序建模、模板驱动建模。建模时，零部件中融入了设计知识。模块的参
数化建模后，把参数化的模块组合成一个具有设计知识的起重机模型，在装配体
中只需把新的设计知识替换原模型的设计知识，从而得到具有新设计知识的起重
机三维模型。该方法使用简单，而且出错率低。工程图纸是技术交流和加工零件
的重要文件，在参数化设计中，如何解决工程图的自动化输出也是至关重要的。
文中利用基于历史参照的方法实现起重机工程图自动化。该方法会出现一些问题，
如尺寸漂移、视图不整洁等，文中解决了这些问题。最后利用前面几章的研究成
果，文中对起重机起升机构进行参数化系统的设计开发。从机构的结构和工作原
理分析开始，到设计知识的提取及这个系统的实现进行分析。系统利用了实例推
导，先找到最相似的模型模板，然后进行模板的设计知识的修改，最后得到客户
满意的三维模型与工程图纸。该设计系统已经成功运用于某起重机厂，极大地提
高了工作效率，应用价值很高。本文研究的有效性和可行性得以验证。
关键词：CAD 参数化设计 二次开发 设计知识 三维模型 工程图
起升机构
ABSTRACT
The emergence of CAD technology makes a qualitative leap of the crane design.
With the further practice, there has been parameter design. Parametric design of crane
technology can solve a lot of redesign in the design process. Based on the research of
crane Parametric Technology, the following results were obtained.
Conduct an investigation into constraint-based parametric design. In order to
facilitate the implementation of parametric design, author first proposed a crane
knowledge reuse. In order to better enable knowledge reuse, the crane makes module
division. Module division to improve the utilization of knowledge, make easier to
organize and manage the design knowledge. In a computer, using database manage
design knowledge. CAD re-development completes the update of design knowledge in
three-dimensional model. Three-dimensional model is one result of the crane design and
the model of the crane has knowledge. Parametric three-dimensional model is the key.
To create parametric parts analyzes parameters of part. There are three ways of
Modeling, the interactive part modeling, program modeling, the template-driven
modeling. Modeling part integrated into the design knowledge. After parametric the
modeling of module, parametric modules combined into a knowledge of the crane
model. In order to get a new design knowledge three-dimensional model of crane, we
make new design knowledge simply replace the original model design knowledge. The
method is simple and less error. The drawing is a technology exchange and the
information of processing parts, how to solve the automation of the drawings in the
parametric design is essential. In this paper, the method used to achieve based on
historical reference to the parameters of the crane engineering drawings. This method
may arise some problems, such as the drifting dimension, the view is not alignment and
so on. The paper details how to solve these problems. Based on the above study, make
the parametric system of hoisting mechanism design and development. From the
structure and working principle of analysis, extract the design knowledge，realization
of this system are summarized. Because the parametric design using the examples, so
first find out the most similar model templates and then get satisfactory results by
changing hoisting mechanism of design knowledge in three-dimensional model. The
design system has been successfully used in a crane factory, greatly enhancing the
efficiency. Effectiveness and feasibility of this study is validated.
Key Words: CAD, Parametric Design, Re-develop ，Design
Knowledge,Three-Dimensional Model ，Drawing ，
Hoisting Mechanism
目 录
中文摘要
ABSTRACT
第一章 绪论 .....................................................................................................................1
§1.1 课题的来源 .......................................................................................................1
§1.2 研究的目的和意义 ...........................................................................................1
§1.3 起重机概述 ......................................................................................................2
§1.4 起重机设计的发展现状 ..................................................................................3
§1.4.1 国外起重机设计的发展现状 ................................................................3
§1.4.2 国内起重机设计的发展现状 ................................................................4
§1.4.3 参数化设计 ............................................................................................5
§1.5 课题研究的内容 ...............................................................................................7
§1.6 本章小结 ..........................................................................................................8
第二章 基于约束的参数化设计 .....................................................................................9
§2.1 约束的定义与分类 ...........................................................................................9
§2.2 几何约束表达 .................................................................................................10
§2.2.1 几何约束的无向图表示 ......................................................................11
§2.2.2 几何约束的有向图表示 ......................................................................12
§2.3 几何约束的求解 ............................................................................................13
§2.3.1 几何图元 .............................................................................................13
§2.3.2 几何约束 .............................................................................................13
§2.3.3 欠约束和过约束处理 .........................................................................15
§2.3.4 几何约束求解 .....................................................................................15
§2.4 本章小节 .........................................................................................................16
第三章 起重机参数化设计的关键 ...............................................................................17
§3.1 起重机设计知识重用 ....................................................................................17
§3.1.1 起重机设计知识的重用模型 ..............................................................18
§3.1.2 起重机设计知识 ..................................................................................19
§3.1.3 实例-减速器底座设计知识重用 ........................................................ 19
§3.2 起重机的模块化 ............................................................................................22
§3.2.1 模块化定义 ..........................................................................................22
§3.2.2 起重机的模块划分 ..............................................................................23
§3.3 参数化设计中数据库技术应用 .....................................................................26
§3.3.1 Access 数据库 ..................................................................................... 26
§3.3.2 ADO 数据库访问技术 ........................................................................27
§3.3.3 参数化设计中的数据访问和管理 ......................................................29
§3.4 CAD 的二次开发 ........................................................................................... 32
§3.4.1 二次开发的概述 ..................................................................................32
§3.4.2 CAD 软件二次开发模型 .................................................................... 33
§3.4.3 solidworks 软件的二次开发 ............................................................... 34
§3.5 本章小结 .........................................................................................................36
第四章 基于设计知识的起重机三维参数化 ...............................................................37
§4.1 基于知识的三维建模 .....................................................................................37
§4.2 起重机中零部件参数化 .................................................................................39
§4.2.1 起重机零部件模型的参数分析 ..........................................................39
§4.2.2 交互式驱动法 .....................................................................................43
§4.2.3 程序驱动法 .........................................................................................46
§4.2.4 模板驱动法 .........................................................................................49
§4.3 起重机中装配体参数化 ................................................................................50
§4.3.1 自下而上与自顶而下的设计方法 ......................................................50
§4.3.2 零部件之间的关系 .............................................................................51
§4.3.3 基于知识的起重机装配体参数化 .....................................................52
§4.4 本章小结 .........................................................................................................56
第五章 起重机工程图自动生成和优化 .......................................................................57
§5.1 工程图的自动生成 .........................................................................................58
§5.1.1 工程图模板的制作 ..............................................................................58
§5.1.2 工程图中视图优化前处理 .................................................................61
§5.1.3 起重机参数化工程图的生成步骤 .....................................................61
§5.2 工程图的优化 .................................................................................................62
§5.2.1 尺寸调整与零件序号调整 ..................................................................62
§5.2.2 明细栏自动生成与调整 ......................................................................64
§5.2.3 视图调整 ..............................................................................................65
§5.3 工程图输出 ....................................................................................................70
§5.3.1 视图比例问题 .....................................................................................70
§5.3.2 线形比例问题 .....................................................................................73
§5.3 本章小结 ........................................................................................................74
第六章 起升机构参数化设计系统开发 .......................................................................75
§6.1 起升机构的介绍 ............................................................................................75
§6.1.1 起升机构的组成 ..................................................................................75
§6.1.2 起升机构的工作原理 ..........................................................................76
§6.2 起升机构的基本设计知识 ............................................................................77
§6.3 实例推理思想以及在本系统中的运用 .........................................................82
§6.3 起升机构参数设计系统平台 .........................................................................86
§6.3.1 零件库 .................................................................................................87
§6.3.2 模板库 .................................................................................................89
§6.3.3 软件参数界面实现 ..............................................................................92
§6.4 本章小结 ........................................................................................................96
第七章 总结与展望 .......................................................................................................97
参考文献 .........................................................................................................................99
在读期间公开发表的论文和承担科研项目及取得成果 ...........................................102
致 谢 ...........................................................................................................................103
摘要：

摘要CAD技术的出现对起重机产品的设计实现了一个质的飞跃。随着实践的进一步加深，出现了参数化设计技术。参数化设计技术解决了起重机设计过程中的大部分的重复设计。本文通过对起重机参数化技术进行研究，得到以下成果。通过对基于约束的参数化设计研究。为了便于实施参数化设计，笔者首先提出起重机的知识重用。为了更好地使知识进行重用，对起重机进行模块划分。模块划分提高了知识的使用效率，使设计知识便于组织和管理。在计算机中，用数据库技术对设计知识进行管理。利用CAD的二次开发实现设计知识在三维模型中更替。三维模型是起重机设计结果的表现形式之一，三维模型中融合设计知识，对零件进行参数分析，进而开展零部件的三维参数...

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