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基于solidworks球阀参数化设计,基于,solidworks,球阀,参数,设计
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本科毕业设计 (论文 ) 题目： 基于 阀参数化设计 I 基于 阀参数化设计 摘要 制造科学与工程学科是一门古老的传统学科，随着计算机技术的不断渗透和融合于工程设计、制造、检测、管理等方面，制造学科正在发生革命性的变化，涌现出许多以计算机为基础的新理论、新技术和新方法，形成了一系列计算机应用技术和自动化信息系统。信息技术就是一门处理资料、信息的新兴学科。 三维 用的关键技术，是现代产品开发的核心手段和主导环节，对提高企业的产品开发能力，增强产品的市场竞争力具有巨大的作用。特征造型是 模方法的一个重要的里程碑。特征的引用直接体现了设计意图，使得产品模型更易于为人理解和组织生产，为开发新一代的基于统一产品信息模型的 内开发的阀门经无法满足用户的方便、易学、直观的需求，因此迫切需要开发出一个功能完善且价格适中的阀门 统以满足工程人员的需求。 基于上述存在的问题，本文开发了基于 阀参 数化设计。按照软件工程的方法，采用面向对象的开发技术和关系型数据库，开发的一套商品化、大型的阀门设计 统。本文以数据库为支撑，并基于 现零部件的参数化设计、零件模型及装配模型的建立和主要零件工作图的绘制；实现球阀设计、绘图和标准化、可视化、自动化。 本文对三维参数化技术及利用面向对象编程语言 二次开发技术在阀门 统上的应用做了探讨与研究。建立了以模板零件为数据驱动源的二次开发方式，实现了阀门零部件设计结果及任意修改的尺寸参数均可驱动模板零件作相应的更新， 生成用户所需的零件。实践证明。本文采用的此方法是一种较为理想的参数驱动方法。其开放性强。运行速度快，便于管理与维护、尤其适用于系列化、品种多样化的阀门行业。 关键词 ：球阀 ；参数化；可视化；数据库； is of of in is of a of IT is a of is of in 3D as a in of to of a is an AD of to of of a of AD on a to of of AD to s to is an to a AD to of on on to of a of a AD In on n of B on in AD to do a to a of to of of to to is in is an to in 录 1 绪论 . 1 文背景 . 1 术发展概述 . 2 究球阀设计系统的意义 . 4 于 球阀 术现状 . 4 题意义 . 4 文研究的主要内容和方法 . 5 计 统 . 5 位建模 . 5 立球阀所需要的标准零件库 . 5 2 球阀设 计系统的开发平台与工具 . 6 统开发语言 . 6 B 言特点 . 6 B 向对象开发技术 . 6 系型数据库体系结构及基本数据模型 . 7 问 据库的技术与方法 . 9 据访问技术 . 9 据访问技术 . 10 据对象 . 10 据库访问技术 . 11 B 问 据库技术在本课题中的应用 . 12 章小结 . 13 3 参数化理论与实现方法 . 14 维 三位开发平台选择 . 14 数化理论及其在本课题中的应用 . 14 数化设计与参数化绘图 . 15 数化设计与绘图的实现 . 16 次开发技术 . 17 次开发的关键技术 . 17 次开发在本课题应用中的实现方法 . 18 系统建模实例 . 19 章小结 . 20 V 4 球阀设计与计算 . 22 阀的设计 . 22 阀的计算 . 23 杆强度计算 . 25 浮动球阀杆的强度计算 . 25 固定球阀阀杆强度计算 . 27 杆连接件（平键或花键）的强度计算 . 29 章小结 . 31 5 阀门 统的构成 . 32 统构成 . 32 统主界面 . 32 统功能界面 . 33 能简介 . 35 计校核 . 35 件绘图 . 35 6 结论 . 43 参考文献 . 44 致谢 . 45 1 1 绪论 文背景 计算机辅助设计（ 称 计算机科学与工程设计学科相结合形成的新兴技术，是计算机在工程中最有影响力的应用技术之一，也是先进制造技术的重要组成部分。它的迅速发展和广泛应用，给古老的工程设计制造业带来了蓬勃生机，使传统的产品设计方法与生产组织模式发生了深刻的变革，计算机技术的发展所带来的一系列变革是任何一项技术无法比 拟的。现代信息技术是建立在计算机技术的飞速发展之上的，计算机硬件技术不断成熟，为 术的发展提供了可能。近年来，以微机平台、 作系统以及 络技术为特征的新一代企业信息化体系正在深刻的影响和指导应用发展， 1。 强市场应变能力、参与国际市场竞争提供了强有力的技术手段，已经产生、必将继续产生巨大的社会经济效益。在日益激烈的、全球性的市场竞争中，竞争的焦点是如何利用不断涌现的新技术，在最短的时间内开 发出高质量低成本、高附加值的新产品，以最快的速度响应市场的需求。成功的设计是开发出能竞争取胜的产品的前提，随着产品更新换代速度的加快，使得设计者已经不能仅仅依赖经验来设计了，而需要获取更多的关于新设计所需要的新知识。 制造科学与工程学科是一门古老的传统学科，随着计算机技术不断渗透和融合于工程设计、制造、检测、管理等方面，制造学科正在发生革命性的变化，涌现出许多以计算机技术为理论的新理论、新技术和新方法，形成了一系列计算机应用技术和自动化信息系统。 今天的信息是多元化的，通过不同的媒介传递，接受，存储和处理。 信息技术（ 是一门处理资料，信息的新型学科。 2。 阀门是石油，化工，电站，冶金，核电，航空，国防，城建等国民经济各部门不可缺少的流体控制设备，是一种涉及门类多，品种繁杂，量大面广的产品。其技术水平的高低，品种规格是否齐全，直接，间接的影响到国民经济建设各部 2 门的发展。 当前，随着技术的进步，用户对新产品的需求不断提高，传统的设计方法已越来越不能适应，为此有必要将计算机辅助设计这一高新技术引入阀门行业，以提高产 品设计，工艺设计的能力，缩短产品设计，制造的周期，适应市场瞬息多变的要求。 术发展概述 术 工程技术人员与计算机相结合、各尽所长、应用多学科的技术方法综合的进行问题求解的先进信息处理技术。它把人类的决策判断、创造能力与计算机的高速运算、信息存储处理等功能有机的结合起来，从而达到缩短工程产品设计周期，提高设计质量的目的。 统是以计算机硬件为基础，系统软件和支撑软件为主题，应用软件为核心组成的面向工程设计问题的信息处理系统。面对高速发展的计算机技术，论方法、体系结构与实施技术上均在不断更新和发展。 统可以用图 示的分层体系结构描述，总体上是由硬件和软件锁组成。 图 计算机辅助产品设计过程是指从接受产品功能定义开始到设计完成产品的结构形状功能、精度灯光技术要求，并且最终以零件图、装配图的形式作为可见媒体表达出来的过程 。 统的功能模型见图 示，主要是通过硬件和 3 软件的合理组织来体现 的。 图 统功能模型 目前流行的 型技术主要是参数化造型和变量化造型技术。这两种造型技术的主 要特点分别表现为： 参数化设造型是由编程者预先设置一些几何图形约束，然后供设计者在造型时使用。与一个几何图形相关联的所有尺寸参数可以用来产生过其他几何图形。其主要技术特点是：基于特征；全尺寸约束；尺寸驱动设计修改、全数据相关。工程关系如质量关、载荷、力、可靠性等关键性设计参数，在参数化系统中不能作为约束条件直接与集合方程建立关系，它需要另外的处理 3。 变量化技术是在参数化设计的基础上又做了进一步的改进后提出的设计思想。变量化造型技术的特点是保留了参数化造型技术基于特征、全数据相关、尺寸驱动设计修改的优点 ，但在约束定义放个面做了根本性的改变。变量化技术是将参数化技术锁定义的尺寸“参数”进一步区分为形状约束和尺寸约束，而不是像参数化技术那样只用尺寸来约束全部几何图形。 这两种造型技术的共同点在于都属于基于约束的实体改造型系统，都强调基于特征的设计、全数据相关，并可实现尺寸驱动设计修改，也都是提供方法与手段来解决设计时所必须考虑的几何约束和工程关系等问题。 这两种造型技术的基本区别在于： （ 1）约束处理的区别 参数化技术在设计全过程中，将形状和尺寸联合起来一并考虑，通过全尺寸约束来实现对几何形状的控制；变 量化技术将形状和尺寸约束分开处理 。 4 (2)应用的区别 参数化系统适应于技术稳定成熟的零配件行业；而变量化系统造型的过程是一个类似工程师思考设计方案的过程，满足设计要求的几何形状是第一位的，尺寸细节是后来才逐渐完善的。 (3)特征管理的差异 参数化技术在整个造型过程中，将结构形体所用到的全部特征是按先后顺序串联模式排列，这主要是为了检索方便；变量规划技术则突破了这种限制 4。它采用了历史树表达方式，个特征以树状结构挂在零件的“根”上，每个特征除了与前面的特征保持关联外，同时与系统全局坐标系建 立关系。前面的一个特征更改时后面的特征会自动更改，保持全过程相关性。同时，一旦发生前一个特征被删除后，后面特征失去定位基准时，两特征之间的约束随之解除，系统会通过联立求解方程式在全局坐标系下给他确定位置，后面特征不会受到任何影响。 究球阀设计系统的意义 于 球阀 术现状 统计资料表明，我国工程技术人员用于产品设计的工作量大约为 40%，其余时间用在查阅技术标准、手册和一些辅助工作上。而产品设计工作只有 30%属于新产品开发， 70%左右的设计都是在原有基础上进行的， 从阀门行业的情况跟看更是如此。大多数企业在目前市场经济的的环境下，形成多品种，小批量及轮番生产形式，因此产品设计较大工作量是补充系列设计与改型设计任务。根据这种情况跟，进行阀门系统的 计尤为重要。 就目前阀门行业状况看，国内开发的阀门 统大部分都是二维的，已经无法满足用户的方便，易学，直观的要求，因此迫切需要开发出一个功能完善，且价格适中的阀门 统以满足工程人员的需要 5。本课题即是为解决这一问题而设计开发的阀门 统。 题意义 术是随着计算机硬件的高速发展而不断 进步的。交互式 图方式在产品开发中的应用大部分属于相似设计或迭代设计，它所起的最大作用是改变了工程技术人员传统的靠涂板和丁字尺的设计方法，但不适应高层次的新产品开发。因此，国内外一些集编程和交互式两者优点并可以实现三维实体造型和模拟仿真的参数化活着变量化设计的高档软件如 对 术在工程类行业所起到的变革性作用不容忽视。而对于现代企业来说怎样提高产品能质量、降低产品成本、缩短设计周期使设计达到智能化是至关重要的。本课题就是 5 本着这个原则，并应用现代设计方法，开发的一套功能强大，价格 适中的球阀统。 文研究的主要内容和方法 计 统 本课题是利用面向对象的编程语言 过输入阀门设计的基本的参数，系统会通过优化分析计算，确定出符合阀门行业标准的阀门零部件的几何参数以及生成设计计算的技术文件。 另外，系统的校核部分可以对已知参数的阀门零部件进行校核，以确保设计结果的正确性，同时用户还可以对设计结果进行修改，以确保设计结果的正确性，同时用户还可以对设计结果进行修改，已获得个性化的阀门产品，但是必须 进行校核，来确保设计的零件的正确性。如不满足要求可以返回设计部分重新进行设计，这对于经验设计占有很大比例的阀门行业来说具有很重要的意义。 位建模 本课题以 主要的建模软件，来建立阀门产品的数字化三维模型，保证模型的精确性，可重用性。由于 齿 完全实现了 动化，因此任何支持 编程语言都可以对 参数化建模过程中，利用了 现了设计产品的的可视化。同时 也实现了三位产品模型与设计参数的实时相关性，即设计参数的改变直接影响了三维实体，后续产品装配以及二维工程图的尺寸。 在阀门各个零部件设计完成以后，还可以进行产品的装配，并进行装配干涉检查等功能。同时，还可以根据需要自动生成零件的工程图，方便加工 。 立球阀所需要的标准零件库 阀门产品有些特有的标准零部件以及通用的零部件，本课题为一球阀建立一个标准件库，为阀门三维设计提供辅助支持功能，方便设计开发，以加速设计过程。 6 2 球阀设计系统的开发平台与工具 统开发语言 言特点 早是由 司在 1991 年推出的一种高级编程语言。从 化而来的， 为“可视化的”，指的是一种开发图形用户界面的方法，所以 基于 可视化程序设计语言，在 既继承了 具有的程序设计语言易用的特点，同时它又是很独特的语言，提供了强大的注入图形用户界面，事件处理，访问 向对象，错误处理，结构化编 程等特性。并蚕蛹面向对象，事件驱动的编程机制，用一种巧妙的方法把 编程复杂性封装起来，提供了一种所见即所得打的可视界面设计方法。 B 向对象开发技术 许多智齿面向对象设计和实现的功能，其主要功能如下 ： (1) 类模块中定义类 类模块是 景的面向对象功能。类模块含有类的定义，可以用变量和 程定义类属性，用类模块中国的 程实现类型为，也可以在类模块中定义事件和变量以完 全封装类的代码。 (2) 程提供公共访问 程向类中的私有熟悉 提供了公共接口。利用 程可以设置并获得一个对象属性的值，或设置对象的引用，也可以定义类的只读属性 。 (3) 定义多动态性的方法 方法是提供对象行为实现的类中的 程，可以给过程取任意的名字，但是，如果使用相似属性的同意名字和不同类中的方法，就可以影响多态性。 (4) 用 览类 供了当前项目 中的所有类和每个类的属性，方法，事件和常量的列表。可以使用 出包含在其他库中的类，例如 出包含在 件中的类。 7 (5) 窗体用作对象 提供该类的许多功能也在窗体中可以得到。可以向在窗体模块中定义的窗体类添加公共属性和方法，随后可以从窗体类创建窗体对象，或当加载窗体时 （ 6）使用多组对象 很多时候一个类必须引用一组对象而不是单一对象。我们在编程时并不是向应用程序说明集合的细节，而认识时常将集合封装在一个类中，该类专门开 发用来管理集合，称为集合类。 （ 7）定义多个接口 类的属性和方法定义了他的缺省接口。如果该接口包含许多属性和方法，它可以更容易的将属性和方法划分或将因子划分为多个逻辑功能集。每个功能集可以定位为独立接口，通过利用相关接口简单的访问对象就可以使用一个具体的功能集，接口也通过接口继承提供再利用。最后，接口提供了在已经开发类之后向类添加功能集的机制。添加新的接口而不是更改已有的接口，确保了使用类的对象的已有应用程序不受更改的影响。 (8)开发以 基础的应用程序 为了开发简单的以 基础的应 用程序，可以了解如何使用 。活着，可以简单的使用 建 档并将他显示为 系型数据库体系结构及基本数据模型 数据库系统的体系结构是数据库系统的一个总框架，为了提高数据库的逻辑独立性和物理独立性，制订了标准化的数据库系统结构，包括数据库系统的总体结构，标准化数据库系统的特征，数据库系统的接口和各部分男男女女男男女女所提供的功能。 此标准化的系统结构将数据结构分为三级：面向用户或应用程序员的用户级；面向建立和维护数据库人员的概念机 ；面向系统管理员的物理级。此三级结构 也称为数据库系统机构的三级模式 外模式，概念模式和内模式，如图 8 图 据库系统结构图 在数据库系统中，数据库设计的核心问题就是设计一个好的数据模型，数据模型的好坏直接影响数据库的性能；数据模型的设计方法决定数据库的设计方法。当前最流星的方法是关系方法。 000 数据库概述 000 是个客户 /服务器计算模型，即中央服务器用来存放数据库，该服务器可以被多台客户机访问，数据库应用的处理过程分布 在客户机和服务器上。客户 /服务器计算模型分为两层的客户 /服务器结构和多层的客户。 在两层高的客户中，客户机通过网络与运行 000 实例的服务器相连，客户机用来完成数据表示和大部分业务逻辑的实现，服务器完成数据的存储，这种客户机被称为“胖客户机” 000 采用的是交互式 询语言。查询语言是数据库管理系统的重要组成部分。许多关系数据库系统拥有作为高级查询语言的结构化查询语言。交互式 查询语言。他与 准兼容，并对其进 行了扩展。如果希望开发的程序有更好的可移植性，那么应尽量使用标准的则就应考虑使用 为 以带来更好的性能。 9 问 据库的技术与方法 据访问技术 示 。 图 用的数据访问技术示意图 由图 知， 问数据库技术分为以下几个部分 视化数据工具。使用 以创建将每个步骤封装在数 据库访问系统中的部件。从数据源开始， 视化数据工具提供了在 统中查看并操作表，视图，存储过程和数据库结构描述的功能； 生成自己的 ，还可以在应用程序中使用 在的增强功能允许自定义应用程序，以便同 起使用； 据提供程序和数据使用 者之间的桥梁就是数据源，数据是使用 建额，而 任何数据源中访问数据的主要方法。为了向后兼容和工程维护方便，他仍然支持远程数据对象和数据访问对象 客户端，有几种新的数据源是可用的，其中包括数 10 据环境，它是一种图形设计器，允许快速创建 访问数据。数据环境设计器为工程中的数据反问对象提供了动态可编程界面。此外，数据环境还提供了高 级额数据定型服务，即创建相关数据的层次结构，合计以及自动分组等功能，这些都是不需要代码的 。 据访问技术 先采用的面向对象的数据库访问接口。它正是通过一系列的据库引擎，使得用户能方便快速的创建新的数据库、表、查询、索引和关系，并对数据库进行修改和数据的编辑等。 B 与数据库连接额中间层，它为 供了进行数据库访问的基本方法。在 可以直接使用 可以使用 部提供的 件。 件其 实就是可视化的 过 间和相关的数据绑定控件，包括数据绑定额 件，可完成对数据库的操作。 程数据对象 程数据对象是一个到 面向对象的数据访问接口，形式上展示出所有 管 访问 据库方面收到限制，而且它只能通过现存的 动程序来访问关系数据库。但是 舍位于 依赖 定的 动 程序以及后端的数据库引擎来实现大部分功能，因此短小、快速、强健。 件实现对数据源的访问。使用 件提供了对标准数据库格式的无缝访问，用户不必编写任何代码就可以创建数据库识别的应用程序， 件与 件在很多方面相似，其主要区别在于： 件使用 接到 件使用 接到 擎 。 据对象 一种新的数据访问方法，他提供了一种统一、通用的访问数据源的接口。 构如图 示 11 图 构 通过 B 可以实现对任何数据源的高性能数据访问，也就是说 B 并不局限于 关系数据库，它能够处理任何类型的数据，而不考虑他们的格式和存储方法。 B 技术的优势在于：一是执行效率高，二是可访问多种类型的数据库。由于在 B 中提供了很多 口，结构非常复杂，因此在应用程序中直接使用 B 不太容易，然而 供了一个访问 B 的方法。 装并实现了 B 的所有功能， 高温数据库是通过访问 B 数据进行的，是 以中国高层访问技术， 以访问任何类型的数据源，包括关系型、非关系型、结构的、非结构的数据源。由于 基于 访问技术，因此，使用 应该用程序对磁盘和存储容量的要求更小。还犹豫 含一个比 简单的对象模型，使用起来更容易，产生的代码更简洁，访问速度更快。另外采用该 基于的 B 技术，可以对电子邮件、文本文件、数据表格等各类数据通过统一的 口进行存取，正因为 有上述技术优势，成了日前被广泛推荐的数据库访问技术。本课题也采用了这种技术 。 据库访问技术 司开放服务结构中有关数据库的一个组成部分，它制订了一套标准，并提供了一组对数据库访问的标准 得应用程序只要根据这些标准就能够自由的使用 言的支持，用户可以在 直接使用过 2 语句。 各部件之间的关系如图 示。 图 部件关系图 应用程序要访问一个数据库，首先必须用 制面板的 理注册一个数据源，管理器根据数据源提供的 动程序、数据库位置、数据库类型等信息，建立起 具体数据库的联系。这样只要应用程序将数据源名提供给 恩那个建立起与制定数据库的连接。 B 问 据库技术在本课题中
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