（制冷及低温工程专业论文）电冰箱设计cad.pdf

辑敬大学硬士论文 捕娄 妒0 3 3 3 j 5 。 本文结合a u t o c a dr 1 4 提供的二次开发工彝o b j e c t a r x ，对电冰箱的计算机辅 助设计进行了研究，介绍了在w i n d o w s 野发平螽下开发的电冰麓c a d 软 莩要 包括：软件在a u t o c a dr 1 4 下二次开发的电冰箱总体设计，利用a u t o c a dr 1 4 的 二次开发王具进行二次开发工作，绘出了整个竣诗懿总体模块；怼家援球筵中熬各 项热负荷进行了讨论，完成了箱体热负荷的计算模块，建立了第次制冷及正常周 麓牲开掇、停援辩禳终蕊热蕊数攀模型，宠痰了鼗毽诗葵；挺谈了r 1 3 4 a 靛燕力性 质的计算方法，并对制冷系统热力循环避行了分析计算，给出了制冷系统热力计算 模浃；毛缁管长菠躲诗冀，采霞了漂移横登的方法计算了毛缁管长度以疑毛细管肉 物理参数分布的计算方法；进行了 o b j e c t a r x 开发工其进行了参数化设 关键词：邀装繁c a d o b j e c t a r x 机辅助设计工作，并利髑 a b s t r a c t浙江大学硬士论文 a b s t r a c t w i t ht h es o f t w a r ed e v e l o p m e n tk i to fo b j e c t a r xp r o v i d e db ya u t o c a dr 1 4 ，s o m e r e s e a r c hw o r kh a sb e e nd o n ef o rt h ed e s i g no f r e f r i g e r a t i o ns y s t e ma n d a r e f r i g e r a t o rc a d s o f t w a r eh a sb e e np r o v i d e dt h i ss o f t w a r eh a sb e e nd e v e l o p e db yv c + + i nw i n d o w s 9 5 u s eo b j e c t a r x t h i sp a p e rm a i n l yi n c l u d e s ：t h eo v e r a l ls c h e m eo ft h es o f t w a r ew h i c h i n t r o d u c e sh o wt o d e v e l o pt h es o f t w a r ew i t ht h ea p p l i c a t i o np r o g r a m m i n gi n t e r f a c eo f a u t o c a dr 1 4 ；t h em o d u l ef o rt h ec a l c u l a t i o nm e t h o do fc 0 0 ll c a dw i t h i nd o m e s t i c r e f r i g e r a t o r , w h i c hp r e s e n t st h em e t h o do fs i m p l i l y i n gb o u n d a r yc o n d i t i o nt os o l v et h e o p t i m i z a t i o no f t h et h i c k n e s so f r e f r i g e r a t o rc a b i n e t ；t h em o d u l ef o rt h ec a l c u l a t i o no f t h e r m o d y n a m i cp a r a m e t e r so f t h er e f r i g e r a t i o ns y s t e mw h i c hp r o v i d e st h ew a yt o e a s i l y d e c i d et h et h e r m o d y n a m i c p a r a m e t e r so f t h er e f r i g e r a t i o ns y s t e m t h em e t h o dt oc a l c u l a t e t h el e n g t ho f t h ec a p i l l a r ya n dn u m e r i c a lm o d e l i n go f r e f r i g e r a n tf l o wi nc a p i l l a r yt u b e ，i n c o n s i d e r a t i o no ft h e r m o d y n a m i cn o n - e q u i l i b r i u mp h e n o m e n o nd u r i n g v a p o r i z a t i o na n d r e l a t i v ev e l o c i t yb e t w e e nt h el i q u i da n dv a p o r , am o d e lf o rt w o - p h a s ef l o wi n c a p i l l a r y t u b e sh a sb e e n d e v e l o p e d t h em o d e lc a n b eu s e df o rt h es e l e c t i o no f c a p i l l a r yt u b e si nt h e d e s i g no f r e f r i g e r a t i n gs y s t e m sa n dt h ep a r a m e t e rm a t c h i n go f t h es y s t e m s ；t h em o d u l ef o r c o m p u t e ra i d e dd e s i g no fr e f r i g e r a t o rc a b i n e t ，w h i c hp r e s e n th o wt od r a wam a po f r e f r i g e r a t o rc a b i n e tu s eo b j e c t a r x k e y w o r d s ：r e f r i g e r a t o rc a do b j e c t a r x 2 绪论 浙江大学硕士论文 第一章绪论 1 1c a d 技术的发展 ll1c a d 技术的发展及意义 计算机辅助设计( c a d - - c o m p u t e ra i d e dd e s i g n ) 是以计算机系统为主要技术手 段来生成和运用各种数字信息与图形信息，帮助设计人员从事产品的开发、修改、 分析和优化设计的一门技术。o 叮它是人类智慧与系统中的硬件和软件功能的巧妙结 合。c a d 技术本身是一项综合性的、技术复杂的系统工程。涉及到许多学科领域， 如计算机科学与工程、计算数学、计算力学、几何造型、计算机图形学、数据结构 和数据库、仿真技术、人工智能等。【4 “ c a d 技术的发展历史大约可以追溯到5 0 年代。5 0 年代末，美国的c a l c o m p 公司 制成滚筒式绘图机，g e r e b e r 公司则制成了平板式绘图机，这就为c a d 技术提供了 最基本的物质基础。1 9 5 9 年美国麻省理工学院( m i t ) 成立了一个c a d 课题小组， 由此揭开了c a d 研究的序幕。当时，m i t 是世界上有名的数控( n o 研究中心，他 们早在5 0 年代初就研制成功了世界上最先进的数控机床。不久，又完成了用于数控 的a p t 语言。为了继续发展已取得的成就，并向着设计自动化的方向迈进，m i t 开 始了对c a d 技术的研究。当时，他们提出了下列目标： 1 印 实现人机的交互对话： 以图形为媒介实现人机对话： 实现计算机辅助模拟； 这三个目标直到1 9 6 3 年m i t 的i e s u t h e r l a n d 发表了著名的s k e t c h p a d 系统 后才取得了初步的结果。s k e t c h p a d 是一个二维的人机通讯图形系统。这在当时给 人们展示了光明的前景，引起了工程技术的巨大震动。现在3 0 多年过去了，m i t 在 当时所提出的目标中，前两项已经由于计算机技术的发展，各种外部设备的性能价 格比的提高以及有关图形显示软件的高度发展而获得了基本解决。特别是当 a p p l i c o n 公司、c o m p u t e rv i s i o n 公司、c a l m a 公司等推出了被称为t u r n k e y 的图 形系统后，交互作图已是十分容易的事了。在此时期出现了廉价的固体电路随机存 储器，产生了逼真图形的光栅扫描显示器、光笔、图形输入板等各种形式的图形输 入设备。 绪论 浙江大学硕士论文 从系统的观点看，c a d 的发展可以分为四个阶段：晗们 第一阶段始于5 0 年代末期，c a d 技术主要是由于军事工业的需要而发展的， 由于当时的硬件的性能价格比较低，因此只有少数大学、研究机构进行c a d 的研 究工作。美国麻省理工学院( m t ) 于1 9 5 0 年在“旋风”计算机上采用阴极射线管( c r t ) 做成图形终端，并能显示图形。5 0 年代后半期出现了光笔，由此开始了交互式计算 机图形学的研究。 第二阶段6 0 年代到7 0 年代，主要以1 6 位字长的小型计算机及存储管图形显示 器为基础，尤其表现在高级语言以及数据库管理系统的使用上。1 9 6 2 年美国学者 i v a n s u t h e r l a n d 研究的“s k e t c h p a d ”系统；1 9 6 4 年美国通用汽车公司的“d a c 1 ” 系统；1 9 6 5 年洛克希德公司推出的“c a d a m ”系统；贝尔电话公司的“g r a p h i c l ”系统等，但当时刷新式显示器价格十分昂贵，c a d 系统因此难以普及。 第三阶段为7 0 年代后期，主要用3 2 位字长的超级小型机，并用光栅图形显示 器代替存储管图形显示器，彩色显示更为普及，图形分辨率也得到提高。软件中采 用虚拟存储的操作系统。这一阶段大大促进了c a d ，c a m 工业的发展。机械、电子、 建筑、化工等部门都有实用的c a d 系统推出。 第四阶段从8 0 年代中期开始，由于廉价而功能较强的微处理器及存储器件的出 现，使分布式计算机网络和分布式数据库得到迅速的发展。c a d 系统的制造商目益 把许多功能从大、中、小型计算机上转移到工程工作站上进行。过去价值昂贵的大 型主机，现在可以由分布式c a d 系统来完成。在这个阶段工业界开始认识到 c a d c a m 新技术，大量推出了新原理、新方法、新软件，并把单一功能软件集成， 使之不但能绘制工程图形，而且能进行自由曲面设计、有限元分析、三维造型、机 构及机器人分析与仿真等多种应用 5 。与此同时，计算机硬件及输入、输出设 备也有较大发展，3 2 位的工作站可以和小型机、甚至中型机媲美，价格低廉的彩色 光栅图形显示器占据统治地位，计算机网络获得广泛应用，所有这些都大大促进了 c a d c a m 的更大发展。此期的一个引人注目的发展是以个人计算机为基础的低档 c a d 系统蓬勃兴起，它在中小型企业及发展中国家得到迅速的普及。3 0 年来，国 外工业发达国家的c a d 技术不断创新、完善，逐步发展形成一个从研究开发、生 产制造到推广应用和销售服务的完整的高技术产业6 0 , m ，。 随着c a d 技术的发展，越来越多的人认识到c a d 技术所具有的优点： 浙江大学硕士论文 提高设计效率。具体表现在减少了绘图人员的工作量和劳动强度；缩短设计 周期，减少直接设计的费用，降低了成本，加快了产品的更新换代节拍a 改善设计质量。在数据库、图形库支持下，应用人机交互方法可以减少出错， 计算精确，并能在短期内容易地寻求最优化设计结果。同时，在产品结构、能耗、 材料等方面取得最佳效果，这些无疑直接改善了产品的质量。 便于产品标准化、系列化、通用化。如应用c a d 技术，只要改变输入参数， 就能方便地实现产品的系列设计；设计资料及各种信息由计算机存储和管理，便于 设计人员之间相互交流。 有利于计算机辅助工艺设计( c a p p ) 和辅助制造( c a m ) 的发展。通过 c a d c a m 的集成，方能实现产品设计和制造的一体化。 ，c a d 技术是计算机集成技术( c d “s ) 的重要技术基础，是工业发达国家保持工业 优势、开拓市场的重要手段，被广泛应用于机械制造、建筑工程、轻工化纺、航空 航天、影视广告等领域，它使产品设计制造发生了根本性的变革，更新了人们对于 工业制造的观念，出现了诸如并行设计、敏捷制造等的新概念，大大促进了设计制 造的效率。c a d 技术的发展和应用水平是一个国家科技和工业现代化的重要标志之 一。 我国c a d 技术起步于6 0 年代，1 9 8 5 年以后进行了大规模的c a d c a m 技术的 开发和研究。在国家统一规划下，以汽车、拖拉机、减速器、内燃机、电动机、变 压器、汽轮机、轴承、发电设备、组合机床、数控机床等2 0 多种机械产品为开发对 象，开发上述产品的c a d 应用系统及c a d 支撑系统。在微机c a d 方面，也推出 了许多软件，其中包括机械零部件设计、传动系统设计、有限元分析、优化设计方 法、数控加工、系统开发工具、结构形状优化、运动学动力学分析、三维实体造型、 数据库等模块。进入9 0 年代，随着p c 机的性能价格比的大幅度提高，我国的c a d 技术出现了快速发展势头，中小型企业开始配置自己的c a d 系统并形成了定的 规模，在一定的领域已经达到或者接近世界领先水平。如广东顺德的华宝空调公司 投资四亿元于1 9 9 5 年底建成了计算机集成控制和制造系统，达到了年产1 0 0 万台空 调器的生产能力，进入该行业的先进行列。据调查统计，c a d 技术在机械产品设计 中应用，可缩短设计周期l 3 1 2 ，使产品设计的一次成功率达9 0 上。目前国 内大型设计院中，9 0 p a 上的计算工作量，5 0 的方案设计，2 5 的绘图工作是用c a d 浙江大学硕士论文 完成的。但总的来说，我国的c a d 技术的实际应用领域还是很有限，尚未形成市 场规模，与工业发达国家相比，还有很大差距。主要表现在：c a d 支撑软件商品化 程度低，不能成套提供硬、软件系统，仍改变不了硬、软件靠进口的被动局面，对 c a d 技术的研究、开发、推广应用缺乏有效的指导和管理，至使低水平重复开发的 现象严重，同时一些企业对使用c a d 这一项新技术缺乏远见及技术准备等。因此， c a d 技术在广大企业中的应用还仅仅处于起步阶段t 4 s l 。 c a d 的设计对象有两大类，一类是工程设计，国外简称a e c ( a r c h i t e c t u r e e n g i n e e r i n gc o n s t r u c t i o n ) 另一类是产品设计，又分为机械产品，电气、电子产品 和轻工、纺织产品。采用c a d 技术提高设计质量，缩短工程周期可以节约建设投 资2 5 。我国有8 0 0 0 个工程设计单位，其中甲级设计院5 0 0 个，乙级设计院3 0 0 0 个。全国还有1 0 0 万个中小型机械厂。c a d 的应用前景十分广阔。 1 1 2c a d 系统简述 图( 1 ) 要进行计算机辅助设计，必须有c a d 系统的支持，通常c a d 系统由硬件系统 和软件系统组成，其基本结构见图( 1 ) 1 i2 1 应用软件 应用软件是针对某特定应用领域或某特等产品而设计的一套资料的标准程序， 故又称为专用软件。一般来讲，这类软件是由用户根据产品设计的需要，在系统软 件和支撑软件的基础上作二次开发的软件。不同的行业在其专业领域里有不同的内 容，象飞机设计包括了总体方案、重量计算、空气动力计算、载荷分析、结构分析、 应力分析、动力颤振分析、疲劳断裂分析、飞行控制、航空电子、电气系统等。工 程设计包含的专业更广。在激烈的市场竞争中，各家公司都力求保住技术优势，决 不肯轻易出售自己的c a d 专业系统，因此这类软件一般是由各行业、各企业单位 自己开发的。随着c a d c a m 系统的价格不断下降，c a d c a m 不仅在大型企业和 4 浙江大学硕士论文 军工企业得到进一步发展，而且在中小企业和民用企业得到广泛的应用。根据美国 1 9 8 5 年对一万台工作站的调查，拥有6 台或6 台以下工作站的企业约占5 0 ，而 拥有1 0 0 台以上的企业约占4 0 。我国目前企业的c a d c a m 系统大多是引进国外 的系统，然后根据自己的专业实际情况进行二次开发。 1 1 2 2 支撑软件 支撑软件是c a d 系统的核心部分，起承上启下的作用。一方面它以系统软件为 基础，开发出满足c a d 系统应用所需的各种通用软件，另一方面它又是面向用户 的应用软件的开发基础。目前国内外商业化的c a d 系统软件大部分都属于支撑软 件，它主要包括工作于微机和工作站上的软件。工作于微机上的c a d c a m 软件 如：p d ( p e r s o n a ld e s i g n ) ，m i c r o - c a d a m ，m i c r o s t a t i o n ，3 d - p r o d u c t ，c a d k e y ， a u t o c a d 等；工作于工作站上的c a d c a m 软件如：i - d e a s ，c a t i a ，c a d a m ， e u c l i d ，p r i m em e d u s a ，u g 一，g e m s 3 0 等，由于计算机性能的不断提高， 这些软件的版本不断翻新，使其功能不断地得到提高。以a t u o d e s k 公司的 a u t o c a d 为例，从开始的2 0 版本，到现在的1 4 0 版本，几乎每年都有一个新版本 出现。 2 0 1 1 1 2 3 硬件和系统软件 c a d 软件的工作硬件环境主要有微机和工作站两种，工作站由于有着良好的图 形处理能力和u n i x 为主的系统软件环境下的网络功能，因此可以实现功能强大的 c a d 软件，如i - d e , a s ，c a t i a ，u gi i 等。近几年来，随着高能处理芯片的出现，微 机本身在设计上追求综合性能的提高，已有较强的图形处理能力，而w i n d o w s 9 5 n t 的出现，带来了3 2 位的操作系统以及日益完善的网络功能，使u n i x 不再是 唯的3 2 位操作系统。另一方面，软件产业正朝着开放的方向发展，而基于 w i n d o w s 平台的c a d 软件的维护和版本升级方便得多。不必像u n i x 环境那样 因为硬件不同而开发不同的版本。这也减低了软件的开发费用。配置一套用于微机 的c a d 系统，投资只要相当功能的工作站系统的十分之一左右。因此在微机上开 展c a d 系统的应用有着十分明显的优势。正因为此，世界上的一些著名软件公司 纷纷转向这一方向，有的将原来的工作站平台的软件，移植到微机平台上，有的则 推出更优秀的微机c a d 软件。 1 1 3 c a d 的发展趋势 浙江大学硕士论文 从广义上说，c a d 技术包括二维工程绘图、三维几何设计、有限元分析、数 控加工、仿真模拟、产品数据管理、网络数据库以及上述技术的集成技术等。c a d 的发展前景不仅是甩掉图板，而是大幅度提高设计能力和设计效率。随着计算机性 能的不断提高，软件技术的不断发展，c a d 技术普及越来越广泛，c a d 技术正朝 着开放、集成、智能、标准化的方向发展。【1 6 1 1 ) 开放开放性决定了c a d 系统能否达到真正的实用化，c a d 的开放性主要表现 在系统的工作平台、用户接口、应用开发环境及和其他系统的信息的交换等方面。 2 ) 集成集成向用户提供了一体化的解决方案，二维工程绘图、三维几何造型、有 限元分析、数控加工、数据库管理等几个支撑领域的有机结合给c a d 以广阔的前 景。c a d c a m 系统集成化一般要包括三个方面的内容：提高c a d 系统的集成度， 即要求每一设计步骤都能有效地使用c a d 技术，c a d 系统的功能要齐全，软件集 成度高；c a d c a m 集成，要求c a d 设计信息自动转化成c a m 信息；逐步形成以 生产自动化为目标的c m s 系统。集成化为适应机械设计与制造自动化的要求，特 别是近年来出现的计算机集成制造系统c i m s 的要求，进一步提高集成水平是 c a d c a m 的重要发展方向之一协”。当然，提高集成水平还要做以下几方面工作： ( 1 ) 在几何造型方面，必须实现从传统的实体造型到参数化特征的造型转变， 以便包括几何信息在内的产品信息模型( 包括几何、工艺、加工、管理 等信息) ，创造c a d ，c a p p ，数控编程集成的必要条件。 ( 2 ) c a d c a m 系统必须有自己统一的数据库及其管理系统，数据库的结构要 以产品信息模型为基础，使c a d c a m 系统内各模型都可以从统的数据 库进行信息存取。 ( 3 ) 解决好不同c a d 系统问产品模型数据转换问题，应逐步向国际标准靠 拢。此外还应具备各种外部专用接口，以便与其它系统相联。 ( 4 ) 集成系统内部应包括种类更多、功能更为完善的设计与制造及应用软件。 例如c a p p 软件、面向对象的各种应用软件、文字处理软件等，使整个 系统功能更为完善。 2 ) 智能智能化需要把以往的设计经验做成智能系统去指导新产品的设计制造。由 于产品设计过程是不断综合、分析、和反复修改的过程，许多过程是非数据计算的， 而是通过反复思考、推理和判断解决的，因此建立一个具有思考推理能力的c a d 绪论 浙江大学硕士论文 _ d 一 系统将太大提高设计的效率。现有的c a d 技术在机械设计中只能处理数值性工作， 包括计算、分析与绘图。然而在机械设计活动中存在着另一类符号推理工作，如方 案的构思和拟定、最佳方案选择、结构设计、评价、决策，以及参数选择等。这些 工作依赖于一定的知识模型，采用符号推理方法才能圆满解决。因此，人工智能与 现代机械设计结合形成的智能型c a d 专家系统是机械c a d 发展的必然趋势。目前 国内的研究工作在如下方面取得了进展： ( 1 ) 零部件设计。先后有三角带、传动轴、减速器、变速箱等智能c a d 系统的 开发。 ( 2 ) 方案设计和最优化选择。 ( 3 ) 专家系统开发工具等。 但目前在这方面还有以下两个问题需要解决：一个是并行设计、方案设计、创新设 计的智能化。发展新的设计理论和方法，特别是并行工程的设计理论以及概念设计 理论，它们均是当前c a d 理论研究的热点。只有在新的理论指导下才有可能建立 智能型新一代机械c a d 系统。另一个是继续深入研究机械设计型专家系统的一些 基本理论及技术问题。如知识表述、知识获取、推理机智、工具系统的研制等。 4 ) 标准c a d 标准化是指图形软件的标准化，【州按照功能可分为：( 1 ) 与应用程序 接口有关的图形标准，如图形核心系统g k s ( g r a p h i c a lk e r n a ls y s t e m ) 、基本图形系 统c o r e 和程序员交互图形标准p i - g s ( p r o g r a m m e rh j e r a c h i c a li n t e r a c t i v eg r a p h i c s s y s t e m ) ；( 2 ) 与图形存贮和传输有关的标准，如初始图形数据交换规范i g e s ( i n k i a l g r a p h i c se x c h a n g es p e c i f i c a t i o n ) 、虚拟设备元件文件v d m ( v i r t u a ld e v i c em e a t a f i l e ) 和产品数据交换规范p d e s 口r o d u c td a t ae x c h a n g es p e c i f i c a t i o n ) ；( 3 ) 与虚拟设备接 口有关的图形标准，如虚拟设备接口标准、，d i ( 、7 i r t u a ld e v i c ei n t e r f a c e ) 和北美描述级 语法标准n a p l p s ( n o r t h a m e r i c ap r e s e n t a t i o nl e v e lp o t c a ls y n t a s ) ；c a d 的标准化为 c a d 技术的发展提供了标准化的保障。随着c a d 技术的发展，工业标准化问题越 来越显示出它的重要性。迄今已制定了不少标准，例如图形设备标准g k s ，p i - h g s ， 面向不同c a d 系统的数据交换标准i g e s ，s t e p ，此外还有窗口标准等。随着技术 的进步，新标准还会出现，用户的应用开发常常离不开合标准的开发软件，更为重 要的是，有些标准指明了c a d 技术的进一步发展的道路。例如s t e p ，即是标准， 又是方法学，而由此构成的s t e p 技术，将深刻地影响着产品的建模、数据管理、 浙江大学硕士论文 外部接口等。 实用化机械c a d 技术更大限度地应用于实际的设计过程，还需进一步完善相关 技术。( 1 ) 主机向低成本的个人微型机和工程工作站转移，并且在这些低成本的系 统上完成更为复杂的工程分析和设计任务。( 2 ) c a d 的基本技术，如三维造型、图 形显示、图形数据库、工程分析、仿真等应进一步完善。( 3 ) 建立开放体系，解决 好网络通讯工作，使不同地点和地区的用户能够协同工作。 随着我国科学技术的进步，国家对c a d 技术的应用十分重视，以国家科委牵 头，国务院信息办等1 0 部委联合组成了c a d 应用工程协调指导小组，并在1 9 9 2 年开始实旌“c a d 应用工程”计划。国家科委在“我国c a d 应用工程发展纲要” 中又提出：“九五”期间，我国将在国民经济主要部门的科研、设计单位和企业大面 积普及c a d 技术，摆脱手工计算，甩掉绘图板，实现工程设计和产品设计现代化， 提高设计工作效率和质量，扩大我国的c a d 市场，并建立起我国的c a d 产业。提 出机械、电子、工程建设、航空、航天、船舶等主要行业的大中型骨干企业和科研 设计单位普及应用c a d 技术，同时在全国各类企业事业单位中大规模推广应用c a d 技术，到2 0 0 0 年主要行业应用c a d 技术的普及率和覆盖率均应达7 0 以上。在国 内c a d 市场上，国产硬件与具有我国自主版权的支撑软件和应用软件所组成的c a d 系统，其市场占有率应达3 0 左右，并力争打入国际市场。实现国产c a d 系统商 品化，形成年产规模达2 万套c a d 软件系统的能力，年销售额l o 亿元，年增长率 为1 5 2 0 ，c a d 应用水平达到国外发达国家8 0 年代末9 0 年代初的水平。在北 京、上海、深圳、西安等地建立一批c a d 软件开发基地和相应的咨询服务机构， 并推出部分具有我国自主版权的有一定市场规模的c a d 支撑软件和一批商业化的 c a d 应用软件。建立全国c a d 应用工程培训网络，利用多渠道在职培训大批c a d 人才，跟踪国际标准，积极参加国际标准化工作，尽快把国际有关标准转化成国家 标准。 1 2 我国制冷工程c m ) 的现状及发展方向 我国在8 0 年代中期开始引进了许多c a d 系统，一般以大型计算机和大型软件为 主，功能很强，但投资很大，技术要求很高，主要集中在少数大中型企业，难以在 一般企业中普及。随着电子工业的发展，计算机价格降低，性能却大大提高。目前 浙江大学硕士论文 高档工作站的性能已超过i 0 年前大型机的性能，已能满足制冷工程c a d 系统运行和 开发的需要。进入9 0 年代后，制冷工程c a d 系统中的硬件主要以工程工作站为主， 相应的软件内容也发生了很大的变化。一些企业引进t i 程工作站及相应的软件， 并正在将这一技术应用于产品设计。( 8 3 虽然工程工作站将是制冷工程c a d 的主要硬件系统，但我国制冷工业中还有众 多的中小型企业，它们大多资金短缺。技术力量薄弱，无能力引进工程工作站c a d 系统。所以，应引进微型计算机c a d 系统，先主要解决工程绘图，图形库管理及一 些简单的产品设计计算、分析和模拟，以后再逐步向计算机网络发展。从微型计算 机的发展来看，高档微机的性能和抵档工作站的差别很小，投资也相仿，但微机工 程c a d 软件的价格要比工作站的低得多，也比较容易掌握，具有投资少，见效快的 优点，比较适合目前大中型企业。 制冷工程c a d 在我国企业界还处于简单的图形处理阶段，缺少深层次的开发， 具有开发能力的科研单位和大学则由于缺乏研究经费和具体应用的对象，只能停留 在理论研究阶段，科研深度不够。 7 1 所以制冷行业应用c a d 技术，是一个重要发展 方向。目前，由于计算机特别是小型机、微机和以他们为基础的c a d 系统的推广应 用，已给制冷工程c a d 工作的全面开展创造了良好的条件。但由于这一领域的设计 工作涉及的专业和学科比较多，制冷工程c a d 软件也必然是复杂的，它不仅需要功 能强的支撑软件，同时要有丰富的制冷专业应用软件，所以制冷工程c a d 系统还有 很多工作要做，逐渐形成完整实用的功能较强的制冷工程c a d 系统，从而使我国的 制冷行业设计水平进入一个全新的阶段。 1 们总之，计算机辅助设计技术既为我们提 供了一个无限美好的发展机遇，同时也是一个严峻的挑战，应抓住机遇，迎接挑战。 1 3 制冷工程研究内容 制冷工程c a d 软件主要包括两部分，即图形处理和设计分析。图形处理是将设 计计算结果以图形的形式表达出来，以提供可以加工的图纸( 有时也可以是数控加 工的指令) ，或作为造型设计的模型等。图形处理的主要目的是为了得n n i 的零件 图纸，但同时也应考虑在建立制冷机械图库及管理软件的基础上，能实现二维图形 和三维图形的转换，并利用三维实体功能，进行渲染着色，使设计者在设计阶段就 能看到新产品的全貌，对其外观设计也有总体的认识，提高设计的一次成功率。对 于从事制冷工程设计的人而言，要做的工作是建立典型零部件的交互图形库( 微机 浙江大学硕士论文 c a d 以二维图为主，工程工作站以三维图为主) ，实现主要零件的参数化绘图。这是 因为，目前c a d 最能体现提高设计效率的仍集中在同类产品的变型设计方面，而在 制冷机械的设计工作中，无论是从整机还是从部件设计来看，恰恰以变型设计为多。 【1 0 1 例如，对于目前伟4 冷机械中常见的空冷式套片换热器而言，若纯粹从设计制图方 面来考虑，那么其套片段的图形基本上相似的，差别主要是在于接管的位置和形式。 利用这个图形特征，可令管外径、套片距、套片厚、套片高等参数为基本参数，根 据所需换热面积自动生成换热段图块，再根据该换热器在整机中的布置调出所需参 数化联接管的图块进行装配。本来一个很复杂的换热器装配图，可能要花去几天的 工作量，现在就有可能在几小时完成。 除了图形处理方面的二次开发以外，制冷工程c a d 二次开发的另一主要内容 是设计分析软件的开发，它主要包括强度分析、热分析、流场分析以及优化设计等。 由于计算机数值技术的发展，通用性较强的强度分析( 静态和动态) 、热分析( 热传 导类) 和流场分析等软件日趋成熟，因而重点应放在热力计算和优化设计方面，形 成这方面的工作刚起步。传统的制冷系统设计计算采用稳态和集中参数的方法进行， 它以许多经验公式为基础，简单实用，但精度较差。璐3 8 0 年代后期兴起的动态和分 布的设计计算方法，能较好地考虑许多复杂的影响，随着研究的深入，必将在制冷 工程设计中得到实际应用。一个完整的制冷装置的设计计算软件应包括以下主要模 块： 8 3 ( 1 ) 系统热力计算模块：根据制冷量和工况要求等，确定制冷方法、工质、设 备型式和单元设备的设计参数。 ( 2 ) 单元设备设计计算模块：对于蒸汽压缩型制冷装置而言，该模块包括压缩 机选型设计计算模块、冷凝器设计计算模块呻1 、蒸发器设计计算模块 。2 2 、节流装置设计计算子模块以及必要附件的设计计算子模块。根据 系统热力计算得到的设计计算参数，进行单元设备的设计计算和校核计 算。 ( 3 ) 系统的优化设计模块：根据设计的要求，自动形成优化设计模型，并在前 面计算结果的基础上，反复调整设计计算参数，完成系统的优化设计。 为了完成上述计算，还至少应具有工质热物理性质计算模块、整机和单元设备 选型库等。 浙江大学硕士论文 1 4 本文工作的背景及主要内容 自1 9 9 7 年a u t o d e s k 公司推出a r x 二次开发工具以来，许多行业开发了一些应 用软件，特别是机械设计方面，如浙江大学机械系就做了这方面的工作，正在做一 个公路交通的c a d 设计软件，还有许多企业正在做的工作是把a d s 的应用软件升级 到a r x 软件。但单纯用于制冷行业的还没有发现有关这方面的资料，浙江大学能源 系制冷及低温研究所从1 9 9 8 年起开始做这方面的工作。作者前几届的学生也做了对 制冷系统的优化和模拟分析，为电冰箱c a d 软件的开发做了一定的准备，并且初步 探索了开发a r x 应用软件的道路。然而，这期间所做的是一些探索工作。在这种情 况下，在导师的指导下，作者开发了电冰箱c a d 软件。 综上所述，本文主要包括以下研究内容： 1 ) 在a u t o c a dr 1 4 下开发了电冰箱c a d 软件，该设计软件能为工程设计人员设 计电冰箱提供帮助。研究了如何开发a r x 应用软件的方法及基本思路。 2 ) 建立了考虑电冰箱各种可能实际情况的毛细管设计模型，解决了仅进行单纯 毛细管的设计计算与实际情况相脱节的问题。用漂移数学模型对毛细管的内 部流动作了模拟分析，并用龙格库塔法做了数值计算。 3 ) 编制了制冷工质r 1 3 4 a 的热力计算程序并做了实用化处理。同时对制冷系统 也做了热力循环计算，并做了优化分析。 4 ) 对电冰箱的箱体结构作了分析研究，并提出了对箱体热负荷的计算方法和数 学模型，并做了数值计算。最后，画出箱体的总体图。 本文所述的软件均能稳定运行，与查阅的文献实验数据结果吻合，具有一定的 实用意义。 a u t o c a d 的二次开发和电冰箱c a d 总体设计浙江大学硕士论文 o b j e c t a r x2 0 是a u t o d e s k 公司推出的基于a u t o c a dr 1 4 的二次开发工具， 在本章中将介绍运用o b j e c t a r x 进行开发的方法。本人设计的电冰箱c a d 软件 是用该工具开发的在本文中还将介绍该软件的功能模块、总体设计思想及设 计方法。 2 1a u t o c a d 的二次开发 一个好的工程c a d 软件必须有一个好的图形支撑系统，而以现有的c a d 平 台作为支撑的软件开发模式，在工程c a d 软件的开发中占有不可低估的地位， 其优势也是较为明显的。由少数既掌握计算机应用技术又懂得产品设计的人员 开发出某一产品的c a d 应用软件，即所谓的二次开发。由于经二次开发后的c a d 应用软件具有良好的人机界面，并融进了大量专业人员的经验，使一般的设计 人员能够使用计算机进行产品设计，从而提高了设计效率和设计质量。a u t o c a d 以其功能强、用户界面友好及二次开发工具齐全等优点，成为使用最广泛的c a d 软件和二次开发平台。其开发工具有a u t o l i s p 、a d s ( a u t o c a dd e v e l o p m e n t s y s t e m ) 及a r x ( a u t o c a dr u n ti m ee x t e n d ) 。 6 1 2 1 1 二次开发工具简介 2 1 1 1a u t o l i s p a u t o l i s p 是早期版本a u t o c a d 唯一支持的二次开发手段。a u t o l i s p 语言是 l i s p 语言的一个子集，在图形功能方面进行了扩充。a u t o l i s p 是一种解释型语 言，并且a u t o l i s p 和a u t o c a d 完全溶为一体，用户可随时使用a u t o l i s p ，因 而为用户提供了一种扩充a u t o c a d 命令的简易机制，适合于交互式简易程序开 发。 2 1 1 2a d s a d s 是从a u t o c a dr i l 开始引入的c 语言开发工具。由于a d s 不是c 语言的 一个子集，也不是基于c 语言的专用语言它包括了c 的全部功能。a d s 不再 包含于a u t o c a d 内部，而是作为一组a u t o l i s p 外部函数由a u t o l i s p 解释器装 a u t o c a d 的= 次开发和电冰箱c a d 总体设计浙江大学硕士论文 入、解释并请求a u t o c a d 运行的。a d s 是a u l o c a dr 2 、r 1 3 最主要的二次开发 手段。但随着计算机软硬件平台处理能力的迅速提高，计算机网络的迅猛发展， “w i n d o w s 化、面对对象编程( o o p ) 、w e b 访问”立即摆在a u t o c a d 面前。显然 面向过程的a d s 此时显得力不从心。 2 1 1 3a r x 1 a r x 程序是w i n d o w sd l l ( 动态链接) 程序。与a d s 相比，a r x 不需要通过 a u t o l i s p 解释程序而直接与a u t o c a o 核心进行通信。这使a r x 应用程序要比a d s 更快、更稳定而且开发编程得以简化。因此，在a u t o c a dr 1 4 中，a u t o d e s k 公 司废除了a d s ，全部改为a r x 开发环境。a r x 提供了以c + + 为基础的面向对象的 开发环境及应用程序接口，能真正快速地访问a u t o c a d 数据库。它的许多新特 性能够实现许多原来开发环境难以实现的功能，提高开发效率。a r x 在a u t o c a d 的 开发工具中，其功能最强、速度最快。a r x 程序命令的消息模型如图( 2 1 ) 所 示。a u t o c a d a r x 代替着a u t o c a d 的发展方向，成为新一代应用软件开发的首选 工具。 图( 2 i ) a r x 程序台理的消息模型 a r x 主要的特点有： 最佳性能采用c 方法与a u t o c a d 对象交互，通过动态加载的d l l 对 a u t o c a d 直接函数的调用。 实时可扩展性一a r xd l l 是a u t o c a d 进程空间的一部分。不仅a r xc + + 库运行快，而且a r xa p i 使用也较简单。 2 a u t o c a d 的二次开发和电冰箱c a d 总体设计浙江大学硕士论文 重入机制用户定义的每条“本地”a u t o c a o 命令均与d l l 入口点无 关。 事件驱动一除了消息传送外也能接收各种事件的通告。 跨操作系统( 0 s ) 的可移植性一支持d o s ，w i n d o w s 3 x n t 9 5 和u n i x 平台。一种a r xd l l 可以工作在所有i n t e l 平台上。 其他- - - a r x 应用程序也可以通过a u t o l i s p 和a d s 来加载或卸载：虚拟 的无r e s b u f ( 结果缓冲区) 结构用法：替代用于构造应用信息的扩展实体数据 ( e x e t e n de n t i t yd a t a ) ，通常成为x d a t a ：等等。 图( 2 2 ) 为各种开发方式的比较：1 8 图( 2 2 )各种开发方式的比较图示 可见，用a p x 作为开发工具具有最好的速度的功能，但对开发者提出的 技术要求也相应提高。在a u t o c a d 的二次开发工作中，将逐步转向于a r x 开 发方式，这是由软件工程的开发方式的变化所决定的。因为今后的程序开发中， 将逐步走向具有良好封装、继承性的面向对象方式，而a r x 的出发点正是面 向对象，a r x 软件开发工具包( s d k ) 也确实提供了系列的既成对象库，同时随 着a u t o c a d 版本的升高它的s d k 也越来越完整，使用也越来越简单，功能 更强大。使用a r x 开发制冷工程c a d 还是有比较广泛的前景的。 2 1 2a r x 数据库 a u t o c a d 的二次开发和电冰箱c a d 总体设计浙江大学硕士论文 数据库存储构成了a u t o c a d 图形的对象和实体，一个a u t o c a d 图形其实是 一个存储在块表中的a c d b 对象的集合。每个对象都有一个句柄，用户使用它可 以准确地识别实体，就好象是对象的身份证明一样。实体是一类特殊的数据库 对象，它在a u t o c a d 的图形中表现为如下的基本实体的组合：线、圆、圆弧、 文本、区域、复合线和椭圆。另一个重要的数据库对象是符号表和词典。a u t o c a d 通过一套符号表来表述在符号表中的具体的类，例如层表( a c d b l a y e