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规范化的发动机主要零部件CAD系统开发研究及应用

作　者: 段晓霞
导　师: 苏铁熊
学　校: 中北大学
专　业: 动力机械及工程
关键词: 规范化设计面向对象方法生命周期法发动机CAD系统
分类号: TP391.72
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 36次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

本文针对目前发动机主要零部件CAD系统存在的集成程度低、管理欠规范、开发速度慢、可扩充性差、代码重用率低等问题,研究了发动机主要零部件结构的规范化建模流程,包括自顶向下、基于骨架线的零件结构化、结构特征化、特征参数化、参数关联化,利用该建模过程创建了零件的特征模型库;同时,建立了相应的不依赖于任何商用CAD软件的子特征事物特性表和参数对照图。在上述规范化建模的基础上,采用软件工程学中生命周期法和面向对象法相结合的软件开发方法,按照一般CAD软件的开发流程,将上述规范化设计产生的特征模型库、子特征事物特性表和参数对照图等文件作为后台数据库封装于自行编制的发动机主要零部件CAD系统中,并结合工程软件Pro/E工具包Pro/TOOLKIT在Pro/Engineer环境下实现了人机交互的参数化设计,最终开发了集机体、气缸盖、曲轴、连杆、齿轮、凸轮轴等发动机主要零部件设计于一体的CAD系统。论文依照发动机零部件的传统设计思路,研究了机体、气缸盖、连杆、齿轮、凸轮轴在概念设计、方案设计、详细设计阶段的具体内容,探讨了上述零部件结构特征化分解方法,在此基础上创建了机体、气缸盖、连杆、齿轮、凸轮轴各零件子特征的三维模板模型,将零件的所有子特征模型通过布尔运算形成完整的零件主体模型;生成由各子特征的独立参数构成的事物特性表,并创建参数对照图,供用户对子特征模型的修改等操作。本文通过对软件工程学中生命周期法和面向对象法的基本理论和应用对象进行研究分析,论证了其应用于发动机CAD系统的开发的可行性;基于面向对象方法应用VisualC++.Net作为发动机主要零部件CAD系统的开发环境,利用MFC(微软基础类)开发了符合界面一致性要求的发动机CAD系统人机交互界面;通过大量探索论证了能够实现上述发动机主要零部件规范化设计的最优数据流解,并将其嵌入软件系统中,保证了用户在应用软件进行零件设计过程中整个数据流传输的准确性与数据的一致性。本文开发的软件系统在工程实际中进行了应用,根据反映出的问题,对软件系统自身的功能及用户操作方式进行了升级和改进。基于生命周期法中人机界面设计原则对特征参数的操作与软件界面数据显示的一致性进行了完善;增加了界面操作的容错功能,有效地避免了误操作的发生,减少了工程设计人员操作软件的出错率;考虑了方案设计过程中特征选择的关联化,并为用户设置了默认选型;通过对软件系统的检测与维护,提高了软件系统的可靠性和稳定性。最终的应用表明,本文开发的系统可以完成发动机机体、气缸盖、曲轴、连杆、齿轮和凸轮轴的设计,系统集成程度高、管理规范、开发速度高、可扩充性好、代码重用率高、运行稳定、可靠,基本满足了预期设计目标。

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