基于SolidWorks的齒輪泵虛擬設計系統

2013-05-17 by:廣州有限元分析、培訓中心-1CAE.COM 來源:仿真在線

作者: 馬軍*鄧海順*許賢良來源: 萬方數據
關鍵字: 齒輪泵 SolidWorks 參數化虛擬設計
為了改進傳統齒輪泵設計方法的不足,利用三維設計軟件SolidWorks和可視化編程軟件VB來開發齒輪泵的虛擬設計系統,指出齒輪泵虛擬設計系統中的一些關鍵技術,實現了齒輪泵的設計和裝配的程序化,具有較高的實用價值。

0引言

目前,齒輪泵的工作壓力已接近柱塞泵,組合負載傳感方案為齒輪泵提供了變量的可能性,這意味著齒輪泵與柱塞泵之間原有清楚的界限變得愈來愈模糊了。齒輪泵與柱塞泵相比,具有結構簡單、低成本、抗污染能力強及維護要求低的優點,且齒輪泵應用廣泛,型號較多,開發齒輪泵的參數化虛擬設計系統,有著重要的實際應用意義和現場應用價值。SolidWorks是一套基于Windows的CAD/CAE/CAM/PDM桌面集成系統,可以實現全參數化的三維實體造型設計。SolidWorks通過OLE技術為用戶提供了強大的二次開發接口,凡是支持OLE編程和COM組件對象模型的開發工具,都是可以用于SolidWorks的二次開發,創建出用戶定制的、專用的SolidWorks功能模塊,這些都為實現齒輪泵的虛擬設計奠定了基礎。

    1齒輪泵的參數化造型設計

參數化造型設計是SolidWorks軟件核心功能之一,包括集成化線框、曲面和實體造型、二維草圖設計以及基于特征的造型等。它提供尺寸驅動的幾何變量,用交互式方法檢查模型變化的結果,其模型可智能化。參數化造型虛擬技術通過記錄幾何體間的所有依存關系,自動捕捉設計者的意圖。

(1)齒輪泵零部件尺寸計算

齒輪泵的零部件尺寸計算是整個齒輪泵虛擬設計系統的基礎部分,主要是主、從動齒輪的參數計算和傳動軸的參數計算以及卸荷槽的參數計算等,要分別編制齒輪參數計算模塊、傳動軸計算模塊和卸荷槽計算模塊等。其中最重要的是齒輪的參數計算,為制造方便,齒輪泵的齒輪通常采用增一齒修正法,其參數計算不同于通常的齒輪設計,如圖1所示。設計計算模塊根據已知的齒輪泵工作壓力、負載、轉速等設計參數,設計計算齒輪泵各零件的結構尺寸,并根據計算公式及設計經驗進行優化選型。

基于SolidWorks的齒輪泵虛擬設計系統solidworks仿真分析圖片圖片1

(2)關鍵部件的結構設計

SolidWorks不僅支持傳統的自下而上的傳統設計,而且可以自上而下進行設計。在自下而上設計方法中,先設計單個零件,然后再裝配成裝配體;在自上而下設計方法中,使用裝配體內部的布局來驅動零件和裝配體的設計。在構思、開發與改進模型設計的重復過程中,用約束管理來保持特定部件間的約束關系,相互關聯的配合不變。一個約束關系能使許多零部件結構設計自動進行,并可保證設計對零部件問所要求關系的一致。

2利用VB調用SolidWorks

利用下面一段程序就可以通過可視化編程軟件VB調用SolidWorks軟件,圖2為利用VB開發出的齒輪泵虛擬設計系統的主界面。

基于SolidWorks的齒輪泵虛擬設計系統solidworks仿真分析圖片圖片2

基于SolidWorks的齒輪泵虛擬設計系統solidworks仿真分析圖片圖片3

3齒輪泵的虛擬裝配模塊

齒輪泵由主動齒輪、從動齒輪、主動軸、從動軸等多個零件共同組成,這些零件被賦予了一定的約束關系,這樣的約束關系在Solidworks中被稱之為配合關系。使用配合關系,可以相對于其他零部件來精確地定位零部件,同時也可定義零部件如何相對于其他零部件移動和旋轉,在這里主要研究的是零件配合時相互的定位關系。

在Solidworks API中可以使用的配合類型也有8種。 Solidworks API在swconst.h and swconst.bas中定義的swMateType-e列表中定義了以下8種裝配關系,分別是swMateCOINCIDENT(重合)、swMateCONCENTRIC(同心)、swMatePERPENDICULAR(垂直)、swMatePARALLEL(平行)、swMateTANGENT(相切)、swMateDISTANCE(距離)、swMateANGLE(角度)、swMateUNKNOWN。零件配合時還有3種相應的對齊類型,這3種對齊類型定義在swconst.h and 8Wcoast.bas中的swMateAlign.e列表中,分別是swMateAlignALIGNED(同向對齊)、swMateAlignANTI.ALIGNED(反向對齊)、swMateAlignCLOSEST(最近處對齊)。

本系統通過調用SolidWorks軟件具有裝配功能的API函數,能夠自動實現齒輪泵的裝配,并且可以對其進行質量檢測、體積檢測和干涉檢查等操作,從而實現齒輪泵的虛擬裝配,制作出齒輪泵的虛擬樣機。

4結語

以三維設計軟件SolidWorks為基礎,結合可視化編程軟件VB開發的齒輪泵虛擬設計系統具有二大功能:①可以完成齒輪泵主體的設計任務,只需改變齒輪泵的相關參數,就可以設計出新產品;②可以通過該系統實現齒輪的虛擬裝配,為齒輪泵的虛擬制造提供了基礎,從而提高設計質量,縮短設計試制周期,降低試制費用,增強產品的市場競爭能力。

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