基于ProE的碟簧零件库开发设计【优秀毕业论文 答辩通过】

需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 本科毕业设计 (论文 ) 题目： 基于 的碟簧零件库开发 系 别 ： 机电信息系 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 学 生： 学 号： 指导教师： 2013 年 04 月 需要购买对应 纸 咨询 14951605 I 基于 的碟 簧 零件库 开发 摘 要 本课题针对多种类型碟簧，提出基于 平台 开发交互式 3且 成功开发设计出能满足用户要求的碟簧模型库。 本文首先简单介绍了与本课题相关的 开发功能，包括自定义菜单的生成、对话框的制作、 用程序的执行。其次根据本课题的要求，分析了碟簧开发的整体设计思路。然后以普通碟簧为例，较详细地说明了 碟簧零件库的建库过程 ，并给出了测试实例。最后对开发的三维建模程序进行测试。结果表明：开发程序正确无误，建模迅速，大大提高了这类通用件在 平台上的设计效率。 关键词 ： ； 碟 簧模型库 ； 零件库 需要购买对应 纸 咨询 14951605 a of of D . is to to of of to of is an of in of is At of of by is is be up of be ; 要购买对应 纸 咨询 14951605 录 1 绪论 . 1 . 1 . 2 题的提出及意义 . 3 期功能 . 3 . 4 2 碟形弹簧零件库总体设计方案 . 5 形弹簧分类和相关国家标准 . 5 . 6 . 6 参数化建模 . 6 . 7 族表功能建立碟形弹簧 3维模型库 . 7 . 8 . 9 . 11 . 11 件开发环境 . 12 3 碟形弹簧的结构尺寸数据库的建立 . 13 . 13 . 13 . 17 4 碟形弹簧 2. 18 . 18 . 18 . 18 . 18 . 19 . 19 . 20 . 20 理 . 23 需要购买对应 纸 咨询 14951605 碟形弹簧 3. 26 . 26 . 28 6 标准件库检索程序的开发和运行 . 32 . 32 +的 . 33 . 36 7 装配图说明 . 39 . 39 8 结 论 . 40 参考文献 . 41 致 谢 . 42 毕业设计（论文）知识产权声明 . 错误 !未定义书签。 毕业设计（论文）独创性声明 . 43 附 录 . 44 1绪论 1 1 绪论 发展现状 应用已遍及各个工程领域，是工程设计、产品制造业界的一场革命。经过四十多年的发展， 术有了长足的进步。以前 着计算机水平的大幅提高，目前 机平台为普及 此基础上， 前 件动态如下 : G) 公司首次突破传统 用户提供一个全面的产品建模系统。在 ，优越的参数化和变量化技术与传统的实体、线框和表面功能结合在一起，这一结合被实践证明是强有力的，并被大多数 件厂商所采用。 真正 件。它不是将工作站软件生硬地搬到 是充分利用 于组件对象模型 (先进技术重写代码。容，与 使得设计师们在使用 够进行 子报表、数据库操作等。 采用一种称为 户只要按下一个命令按钮，既可以在 看到该命令的具体的内容和详细的步骤，同时在状态条上提示用户下一步该做什么。 是为设计人员专门开发的，易于理解和操作的实体造 型系统。 司的主导产品。 司是世界第四大 前在 业领域内，该公司是拥有全球用户量最多的软件供应商，也是全球规模最大的基于 台的 动画及可视化软件企业。司的软件产品已被广泛地应用于机械设计、建筑设计、影视制作、视频游戏开发以及 的数据开发等重大领域。 毕业设计（论文） 2 在二维绘图领域拥有广泛的用户群。 绘图、编辑、剖面线和图案绘制、尺寸标注以及二次开发等功能，同时有部分三维功能。在许多实际应用领域 (如机械、建筑、电子 )中，一些软件开发商在 基础上已开发出许多符合实际应用的软件。 称 产品。 数化、基于特征、全相关的概念改变了机械 传统观念，这种全新的概 念已成为当今世界机械用该概念开发出来的第三代机械 品 件能将设计至生产全过程集成到一起，让所有的用户能够同时进行同一产品的设计制造工作，即实现所谓的并行工程。 真正的全相关性，任何地方的修改都会自动反映到所有相关地方； 具有真正管理并发进程、实现并行工程的能力； 具有强大的装配功能，能够 始终保持设计者的设计意图； 容易使用，可以极大地提高设计效率。 统用户界面简洁，概念清晰，符合工程人员的设计思想与习惯。整个系统建立在统一的数据库上，具有完整而统一的模型。 统独立于硬件，便于移植。因此，本开发利用 碟形弹簧又名贝勒维尔弹簧垫圈，是法国人贝勒维尔在十九世纪六十年代发明的，欧美一些国家又用发明人的名字称为贝氏弹簧（ 普通碟形弹簧就像一只无底的装菜的盘子，它由外径（ D）、内径（ d） 、厚度（ t）、高度（ 个参数组成。 我国碟形弹簧的研究主要是在上世纪七十年代，八十年代后开始有企业生产碟簧，随着我国改革开放，进口设备的引进，碟簧的使用越来越广泛。 在 21 世纪中，碟形弹簧被使用在航天航空、防御系统、医疗器械、汽车、电力、建筑、机床等行业 领域。在重型机械中，可以作为强力缓冲和减震弹簧；在轴系结构中，可作为角接触滚动轴的承向预紧装置。例如，预紧碟簧在法兰密封中的使用，尤其是在余锅系统中的使用，针对法兰 螺栓预紧力松弛这一现状，可在螺栓两侧或毕业设计（论文） 3 一侧安装预紧碟簧，以碟簧的微小变形量提供足够的预紧力负荷，从而降低法兰泄漏风险。此外，预紧碟簧在炼油装置、加氢高压换热器等此类装置上都有被运用到。再如，根据 碟形弹簧 的特点， 轴向尺寸小、承载能力大、具有变刚度和非线性的变形特性，因而常应用于车辆离合器中，实现动力的接合与分离。碟形弹簧离合器设计的优劣，直接影响到车辆的使用性能。 碟簧应用十分广泛，所以开发建立碟簧零件库是具有必要性和研究意义的。 题的提出及意义 产品的三维设计离不开 统的支持，具有技术 成熟、功能强大的数化造型系统在设计和制造业中引起了人们的重视，并得到了日益广泛的应用。 供了强大的三维几何造型功能，使我们能够创建出各种复杂的几何模型，作为通用的三维 有时这些功能并不能满足我们的需求。例如标准零件系列，它们的结构都是相同的，区别只在于尺寸，如果标准零件系列都通过三维建模的方式来实现，那么工作量将非常巨大。虽然 身也有一些模型库，但是这远远满足不了用户的要求。因此 ，也就有了本课题研究开发的必要。 机械产品的开发过程中会用到大量的通用零件、标准件、相似件。如何建立这些常用零部件的库，利用已有的资源，花费较少的时间完成产品设计是用户非常关心的问题。建立这些通用件、标准件、相似件零件库作为一项可行方案，一方面可以避免不同设计者的重复劳动，提高设计效率 ,提高设计的标准化程度，减少错误发生率，缩短产品开发周期；另一方面还可以基于该软件的三维实体模型进行更深层次的分析（如有限元分析等），以确保机械设计结果安全可靠。 综上，对 碟形弹簧 零件进行 其零件库的 开发是非常有必要的。因此也就 有了本课题的提出。 期功能 如今，虽然绘图软件很多，而且建模方法也越来越智能，易学易懂。但是有些 零件 ，具有相似性和通用性，如标准件，常用件等。如果每用一次都要建一次模型，那么将会大大延长设计周期，如此繁琐而重复的步骤，将给设计者带来不必要的负重。本课题将通过参数化建模，解决这一问题。用户只需正确选择或输入零件相关参数， 便能自动生成用户所需的模型，这样大大缩短了开发设计的时间，提高了零件的结构设计效率。 毕业设计（论文） 4 在本课题中，主要是基于 为开发平台，实现高效快速的参数化碟簧 建模。 本文首先简单介绍了一些绘图软件特别是 现状，说明了研究本课题的必要性以及重要性；其次介绍了一些 次开发工具；接着确定本 课题 的总体方案；最后详细地介绍了对 碟簧 进行二次开发的全过程。本文的重点在于对 解决碟簧数据的归类描述和存储 的部分。 本文 对 碟簧零件库 的设计将包含以下内容： 碟簧数据的归类记录和参数化建模 ； 碟簧三维模型库的开发及其与检索程序的挂接和运行调试 。 2碟形弹簧零件库总体设计方案 5 2 碟形弹簧零件库总体设计方 案 形弹簧分类和相关国家标准 依据 1972形弹簧 对普通碟簧进行分类 ， 碟簧可以 根据 D/t和 ho/t 的比值不同分为 A（ D/t18,h o/t 、 B（ D/t28,h o/t C（ D/t40,h o/t三个尺寸系列，其中每个系列又可以根据碟簧的厚度分为三个类别，两种型式， 见表 表 类别 碟簧厚度 t/式 图形 1 支承面 2 6 3 6 有支承 面 在普通碟簧的基础上进行开槽，成为开槽形碟簧，如下图 图 文） 6 碟簧零件库的总体结构如下图 示， 底层是零件库的数据层 ,中间层是零件库的数据存储软件 ,上层是零件库检索程序 。 图 依据 上图所示 的结构， 建库 步骤 为： 对 碟簧数据的分析 归类； 针对归类后碟簧数据，选用对应工具 实现数据的一致性记录存储 ,建立碟簧结构尺寸数据库和模型库 ； 开发零件库检索程序。 参数化建模 所谓参数化设计，就是将原有设计中某些尺寸，如定形、定位或装配尺寸定义为变量，通过修改这些变量的值，计算机根据一些简单公式计算出生成尺寸并变动其他相关尺寸，使得这些新的参数值自动完成产品设计过程的一种设计方法。 针对碟簧，运用 图 簧的三 维图 尺寸数据库 三维模型库 二维图 检索程序 业设计（论文） 7 簧尺寸数据库 建立碟簧尺寸数据库的 基本思路 ： 根据国标 1972碟簧进行分类，再 运用 件建立碟簧数据库， 把各类碟簧的结构尺寸输入到该数据库中 。 作用：建立好 的碟簧 数据库， 它所包含的 每一张 结构尺寸 数据表 与 不同 类型的碟簧 一一 对应， 基于它可 通过程序 依尺寸实现对碟簧的检索 。 族表功能建立碟形弹簧 3维模型库 首先建立一个普通模型，作为原始模型来使用，见图 图 型的建立 创建族表： 【 工具 】 【 族表 】 ，进入族表编译器，见图 图 毕业设计（论文） 8 加入项，进入项目选取窗口，见图 选取模型结构参数，添加到族表 ，加入实例行，增加多个行输入实例数据见图 图 图 输入完毕，校验实例，见图 图 验 簧零件库数据的一致描 述 针对所归类建立的图 ,表 ,模型等的碟簧数据 ,为了能够用检索程序实现对它们的一致性访问和准确调用，必须解决它们之间的一致性关联描述问题。 采用 以下为 毕业设计（论文） 9 用 件可以实现对碟簧零件内容的一致性记录。其中 性记录碟簧的名称信息， 性则对应记录某种碟簧所关联的二维图、数据表和三维模型等碟簧数据文件的名称信息。针对某种碟簧， 在建立其二维图和三维模型时，要按照 件中所记录的对应类型碟簧的 性的取值来实现对它们的命名，例如，对于无支承面 A 系列碟簧，它的零件三维模型 名为“ 的二维图片小图名称为“ ， 大 图 名 称 为“ 它的数据表名称为“ 这样，就可以保证检索程序基于 发工具的确定 美国 司为件提供的开发工具包，其主要目的是让用户或第三方通过 C 程序代码扩充 统的功能，开发基于 仅如此，还可以利用 单以及 计出方便实用的人机交互界面，从而大大提高系统的使用效率。一个应用程序接口 ( 它的编 程语言是 以对 行功能扩展，满足 户的特定需求。而且，供了定制标准 户界面的能力，自动执行重复性的程序，通过 成的内部程序 (外部应用程序（ 以毕业设计（论文） 10 为造型用户提供自定义的应用程序、设计规划和绘图自动化。 具包提供了开发 需的函数库文件和头文件，使用户编写的应用程序能够安全地控制和访问 可以实现应用程序模块与 统的无缝集成。 具包是随 装盘一起提供的，安装时在“元件”列表框中选中“ 选框，并在“子元件”列表框中选中“ 选框，这样将在 统的默认目录下自动创建两个下级目录： 用 面 向 对 象 的 程 序 设 计 方 法 （ 。在 应用程序之间主要是通过特定的数据结构来传递信息，以应用程序来说这种数据结构并不是直接访问的，而只能通 过 件本身自带了一些二次开发工具，如族表工具、用户定义特征（ 。 以下简单介绍上述几种二次开发工具： 族表（ 通过族表可以方便地管理具有相同或相近结构的零件，特别适用于标准零件的管理。族表工具是通过建立一个通用零件作为父零件，然后在其基础上对各参数加以控制生成派生零件。整个族表是通过电子表格来实现的，因此可以称其为表 格驱动。 用户定义特征（ 用户定义特征是将若干个系统特征整合为一个自定义特征，使用时作为一个整体出现。 利于设计者根据产品特征快速生成几何模型。 件对于每个模型都有一个主要设计步骤和参数列表是由类似 户可以根据设计需要来编辑该模型的 其以一个程序来工作。通过运行该程序，系统通过人机交互的方法 来控制系统参数、特征出现与否以及特征的具体尺寸等。 自带的基于 言的二次开发工具，是一种面向对象、独立于操作系统平台的开发工具。用户通过 程实现向 毕业设计（论文） 11 样也是 带的二次开发工具。在， 用户提供了大量的 C 语言函数库，函数采用面向 对象的风格。通过调用这些底层函数，用户能方便而又安全地访问 数据库及内部应用程序，进行二次开发，扩展一些特定功能。 上述各种二次开发工具集中在 “工具”菜单中，如图 中“辅助应用程序”主要用来调用 序。 图 由于 有函数简单，应用方便等优点，本课题将使用 发环境 开发环境包括两部分：即硬件开发环境和软件开发环境 。 本 课题是基于 二次开发，因此只要能够安装支持 本即可。建议配置如表 表 算机配置 项目 推荐配置 上（建议 内存 256上（建议 512 显卡 显存 32荐使用 网卡 必须安装网卡（或使用虚拟网卡） 毕业设计（论文） 12 件开发环境 操作平台： P/ 开发平台： 开发语言： + 3碟形弹簧的结构尺寸数据库的建立 13 3 碟形弹簧的结构 尺寸 数据库的建立 寸 数据库的内容 结构 尺寸 数据库的内容主要是针对不同类型的碟簧，建立与之相对应的结构尺寸 数据表。 依据本次课题碟簧的分类，数据库包含 14 张数据表，分别是无支承面碟簧系列 A(a)、无支承面碟簧系列 B(b)、无支承面碟簧系列 C(c)、有支承面碟簧系列 A(有支承面碟簧系列 B(有支承面碟簧系列 c(非常用碟 簧（ f）、无支承面开槽形碟簧系列 A(无支承面开槽形碟簧系列 B(无支承面开槽形碟簧系列 C(有支承面开槽形碟簧系列 A(有支承面开槽形碟簧系列 B(有支承面开槽形碟簧系列 C(非常用开槽形碟簧（ 4张数据表 。 形弹簧结构尺寸数据的录入 打开 击菜单栏的【文件】【新建】，选择【空数据 库】，出现如下图所示的界面，选择要创建的位置，文件名命名为“ 击【创建】 ,如图 图 建空数据库 毕业设计（论文） 14 出现图所示的界面双击打开图中的使用设计器创建表，打开后如图 图 a） 使用设计器创建表 图 3.2(b) 表 的创建 毕业设计（论文） 15 在表中创建的标准件数据表的基本结构形式 如图 表中所定义的各个字段的名称是依据国标所规定的碟簧结构参数加以建立的 。 图 准件数据表 的基本结构 选中表中的 ，点击工具菜单栏中的主键按钮，设置 如图 图 置主键 注意 ，无支承面碟簧数据表的字段名称有 8项内容： 准件编号、标准件模板、 d 、 t、 支撑面碟簧数据表的字段名称有 9项内容： 准件编号、标准件模板、 d 、 t、 t 、 中， 数据类型为毕业设计（论文） 16 自动编号，其余的数据类型为文本， 、t 代表的是碟簧厚度、 t 代表的是有支承碟簧的减 薄厚度、 表的是无支承面碟簧压平时变形量的计算值、 点击对该表的保存。在出现的另存为对话框中输入所设计的 名称 ，确定，将该表保存为 “ 此处的命名是 根据 前面所提出的 件中该型碟簧的 如图 图 存 关闭上图中的设计视图，得到如下表 “ 如图 示 。 图 据库 毕业设计（论文） 17 打开表 “ ,按照 1972寸 一一输入到该表中，具体形式如 图 示。 在数据表中标准件编号要与用 模时族表的实例名一致；数据表中标准件模板的名称要与对应的零件库名称一致。 图 3.7 库结果 依据国标把各类碟簧的结构尺寸输入到该数据库中，如 图 图 簧数据库 毕业设计（论文） 18 4 碟形弹簧 2图环境设置 层的设置 ： 图层 0线型设置为细实线 宽为 层 1 线型设置为粗实线 宽为 层 2 线型设置为宽为 层 3线型设置为 宽为 以下具体步骤均已无支承面 图绘制的要求 所用图框为 80*80 小图的标注字母字号为 体是 体 ,下标的字号为 体为 体 ； 小图标注的数字的字号为 体为 体 ； 小图的 号 3； 汉字的 字体是黑体 ， 字号为 3； 小图中，粗实线宽度选择 他线型全设成 图 绘制的要求 所用图框为 60*60 大图的标注字母 (无论大小写 )字号为 2,字体 体； 下标的字号为 1，字体为 体 ； 大图标注的数字的字号为 2，字体为 体 ； 大图的 号为 体； 汉字的字体为黑体，字号为 大图中，粗实线宽度选择 他线型全设成 毕业设计（论文） 19 碟形弹簧 2 用 制的二维图 如图 图 a）小图 图 b）大图 图具体打印的设置 打印设置 如下图 打印机设置所选打印机为： 用打印到文件设置打印位置； 在打印设置选项中其打印比例为 1： 2 ； 打印偏移采用居中打印 ； 打印区域设置采用窗口对绘图区域进行窗选。生成相应的 件。 图 图 打印设置 毕业设计（论文） 20 图具体打印的设置 如下图 打印机设置所选打印机为： 用打印到文件设置打印位置； 在打印设置选项中其打印比例为 1： 1 ； 打印偏移采用居中打印 ； 打印区域设置采用窗口对绘图区域进行窗选。打印生成 件。 图 图 打印设置 图片的 理 打开用 印生成的 如图 图 开 毕业设计（论文） 21 在栅格化通用 框中分辨率设置为 300像素，模式设置为 他不变。 如图 图 格化 用矩形选框工具选择整个图形区域，复制所选区域，在文件选项下选新建命令新建绘图区域，新建对话框设置 如图 图 a） 复制 图 4.6(b) 新建 毕业设计（论文） 22 粘贴后 如图 再次用矩形选框工具选择整个图形区域，复制 。 图 贴 再次新建，新建对话框设置如图 大小设置 宽度： 450像素；高度： 450像素；分辨率： 300像素；模式： 图 建 粘贴后 如图 示 。保存。其二维图片命名为“ ，该命名要根据 型碟簧 其进行 命名 。 图 贴 毕业设计（论文） 23 图的 理 打开用 印生成的 如图 图 开 在栅格化通用 框中分辨率设置为 300像素，模式设置为 他不变。 如图 图 格化 毕业设计（论文） 24 用矩形选框工具选择整个图形区域，复制所选区域，在文件选项下选新建命令新建绘图区域，新建对话框设置 如图 图 a) 复制 图 b) 新建 粘贴后如下图所示。再次用矩形选框工具选择整个图形区域，复制， 图 贴 毕业设计（论文） 25 再次新建，新建对话框设 置 如图 示 。 大小设置 宽度： 750 像素；高度： 750像素；分辨率： 300像素；模式： 图 建 粘 贴 后 如图 示 。 保 存 。 其 二 维 图 片 命 名 为 ：“ 该命名要根据 件中 该型碟簧 名 。 图 贴 5碟形弹簧 326 5 碟形弹簧 3下面以普通无支承面碟形弹簧为例，介绍说明碟簧 的参数化建模过程。 打开 件，新建一个零件，命名为“ ,不使用缺省模板，选择“ 进入零件设计环境。 选取主菜单中的【工具】【参数】命令，弹出“参数”对话框，击“”按钮，添加五个参数 D、 T、 示碟簧的外径， 示的是单片碟簧的自由高度 ，添加完这 5 个参数后，预先设置各参数的值。如 ,D=0=击“确定”按钮。 图 数设置图 选取 取默认的草绘方向和参照面。进入草绘环境后，绘制矩形，并标注相应尺寸，如图 图形。 图 文） 27 点击【工具】【关系】命令，弹出“关系”对话框 ,输入 关系 如图 验 ,确定。 图 完成草绘图，点击【插入】【旋转】，完成后，普通碟簧的三维模型如图 图 件图 毕业设计（论文） 28 首先 用已建立的碟簧的参数化模型 ，作为原始模型来使用，见图 图 建立的碟簧的参数化模型 创建族表：【工具】【族表】，进 入族表编译器，见图 图 族表编译器 点击【添加 /删除表列】按钮，弹出【族项目】选 取窗口， 如图 图 毕业设计（论文） 29 在【族项目】选取窗口的添加项目一栏中选择【参数】，弹出【选取参数】选取框， 选取参数， 如图 通过选取所定义的碟簧结构参数来建立族表 。 图 点击【插入选取的】，回到【族项目】选取窗口，如图 示 ； 点击确定 ，回到组表编辑器 ， 如图 图 图 毕业设计（论文） 30 点击【插入】【实例行】 ， 步骤如 图 果如图 示 。 图 图 输入尺寸 数据 一种 方法 是手动输入，这种方法速度比较慢；另一种方法是运用 件 。 首先，将 立的碟簧数据库中的尺寸数据复制粘贴到 格中，如图 需要注意的是 实例名一栏的编号与 一致。 图 毕业设计（论文） 31 然后把 果如图 图 例数据的输入 输入完毕，校验实例，见图 图 验 保存 ，命名为“ ,该命名按 存后 打开 “ 弹出【选取实例】 选取 框，如图 图 取实例 6标准件库检索程序的开发和运行 32 6 标准件库检索程序的开发和运行 工具简介 是微软公司开发的一个 成开发环境 ),换句话说 ,就是使用 c+的一个开发平台 。 是 台上的 C+编程环境，学习 了解很多 台的特性并且还要掌握 度比较大。 编程需要了解 数的原理； 要理解文档视图类的 结构，窗口类的结构，消息流向等等； 要掌握其基本原理等等。 为一个主流的开发平台一直深受编程爱好者的喜爱，但是很多人却对它的入门感到难于上青天，究其原因主要是大家对他错误的认识造成的，严格的来说 不是门语言，虽然它和 C+之间有密切的关系 ,如果