（机械设计及理论专业论文）单道门区框架结构全参数化尺寸驱动及门区报价分析研究.pdfVIP

北京科技人学硕士学位论文 摘要 随着经济的发展和人民生活水平的提高，自动门的应用也越来越广泛，它已经成为 宾馆、超市等现代化建筑所必备的设备，是建筑物智能化水平的重要指标。 本论文主要研究内容分为五部分。所做的主要工作如下： ( 1 ) 在i n v e n t o r 环境下实现自动门门区的参数化关联设计，实现通过一组参数来 约定尺寸关系和零件州的装配关系，以实现自顶向下的设计。 ( 2 )在3 d s m a x 中制作自动门的效果图和其运行动画，为客户提供直观的视觉效 果。 ( 3 ) 用理论分析的方法计算横梁的受力和变形情况，并用a n s y s 软件进行分 析，随后将理论分析结果与软件分析值相比较，最后根据经验公式验算框架 的连接强度。 ( 4 )根掘客户的选择和输入给出自动门门区的各部分报价，进而给出门区的整体 报价，从而给客户提供参考报价。 ( 5 )利用d r e a m w e a v e r 丌发了自动门门区辅助选择系统，实现了自动门门区风 格设计的网上选择和用户设计参数远程传输。 论文最后对全文作了总结，并给出了所做工作中不足之处和进一步的研究方向。 关键词：参数化设计、效果图、工程报价、辅助设计系统 北京科技人学硕十学位论文 i m p l e m e n t a t i o nt h ep a r a m e t r i c d i m e n s i o n sd r i v i n gt ot h e s i n g l e - f r a m e w o r ka u t o m a t i cd o o rp o r c ha n d t h ec o s t e s t i m a t i o nr e s e a r c ho nt h ed o o rp o r c h w i t h t h e d e v e l o p m e n t o f e o m o m y , a u t o m a t i c d o o r sa r e b e i n g u s e d w i d e l y , a n d t h e y a l s o b e m et h ee s s e n t i a le q u i p m e n t st ot h eh o t e la n dt h eb i gm a r ti nm o d e mt i m e s a tt h es a n l e t i m e ，e q u i p p i n gt h ea u t o d o o ro rn o th a sb c i x ) m ea ni n a p o r t a m ti n d e xt ot h ei n t e u i g e n t i z el e v e lo f b u i l d i n g s t h em a i nt a s kc o n t a i n sf i v ep a r i si nt h i sp a p e r t h em a i n j o bih a v e d o n ei sa sf o l l o w ： ( 1 ) i m p l e m e n t a t i o nt h ep a r a m e t r i cd i m e n s i o n sd r i v i n gt ot h es m g i e - f r a m e w o r k a u t o m a t i c d o o r p o r c h b a s i n g o n t h e i n v e n t o r s o f t u s i n g a s e t o f p a r a m e t e r s t o l i m i t t h ed i m e n t i o na n dt h em a t i r 喀r e l a t i o nb e t w e e na c f e s s o r i e s , f o rt h ep u r p o s eo f r e a l i z i n gt h et o p - d o w nd e s i g nm e t h o d ， ( 2 ) u s i n 9 3 d m a xa c h i e v e d t h e e f f e c t d r a w i n g a n d t h e c a r t o o n o f t h e a u t o d o o r t h e p u r p o s e o f d o i n g t h i s i s t o g i v e t h ec o s t u m e s d i r e c t v i e w ( 3 ) t h o u g h t h e o r e t i c a lc a l c u l a t i o na n a l y s e dt h eb e n d i n gs t r e s sa n dt h eb e n d i n g d e f l e c t i o no ft h ef o r t hb r i d g ew h i c hi st h em a i nb e a r i n gb e a mi nt h ea u t od o o r f r a m e w o r k 。m o r c o v e r , iu s e da n s y ss o f tw i t ht h ep u r p o s eo f c h e c k i n gt h e t h e o r e t i c a lc a l c u l a t i o n f i n a l l y , e m p i r i c a lf o m l u l a sw e r eu s e dt os t u d yo nt h e s u e n g t hc h e c k i n gc o m p u t a t i o n ( 4 ) t h es y s t e mc a l lg i v et h ep a r i sp r i c ea c c o r d i n gt ot h ee u s t u r n s s e l e c t i o n , a n dt h e n g i v et h ew h o l eq u o t e dp 而c eo f t h ea u t od o o r c o n s e q u e n t l y ，t h es y s t e mc a ng h e c o s t u m e sr e f e r e n c eq u o t e dp r i c e ( 5 ) e s t a b l i s h e d t h ea s s i s t a n t c h o o s i n g s y s t e m b a s i n g o n t h e d r e a m w e a v e r s o f l w h i c h i sh e l p f u lf o rc o n s u m e r sc h o o s i n gt h ea u t od o o rf r a m et y p co nl i n ea n da l s o a c h i e v i n gt h ep a r a m e t e r st r a n s m i s s i o n t h e s u m m a r yo f t h i sp a p e r a n dt h ef a r t h e rr e s e a r c hd i r e c t i o na r eg i v e na tl a s t k e yw o r d s ：p a r a m e t r i cd e s i g n , e f f e c td r a w i n g , c o s te s t i m a t i o n , a s s i s t a n td e s i g ns y s t e m 2 独创性说明 本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得 北京科技大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料a 与我一同 工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表 示了谢意。 签名：逝日期：蓟型2 关于论文使用授权的说明 本人完全了解北京科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公 布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论 文。 ( 保密的论文在解密后应遵循此规定) 签名：蛔 导师签名： 冱邀日期：趔：i 理 北京科技大学硕士学位论文 引言 近年来，自动门已广泛应用于银行、酒店、大型商场等场合。我匡从事自动门行业 的企业不在少数，但国内自动门的自主研发还处于初级阶段。在自动门的设计安装中， 常因洞口尺寸的变化需更改原门区框架的总体设计。这对于自动门公司和用户都无疑是 浪费人力和时间的。本课题中单道门区框架结构设计为基础，提出了参数化关联设计的 实现方法，实现了参数化设计，很好地解决了上述问题。整个设计过程既快捷又方便， 还能对文件进行及时修改和编辑，大大地提高了设计效率，缩短了门区的设计周期，节 约了设计成本，并减少了信息的存储量。 利用d r c a m w e a v e r 开发了自动门门区辅助选择系统，实现了自动门门区风格设计的 网上选择和用户设计参数远程传输。为自动门企业精简了商业环节、降低了运营成本、 提高了服务质量、增加了供需之日j 联系，增强了企业的竞争力。 一1 - 北京科技人学硕十学位论文 1 文献综述 1 1 自动门概述 1 1 1 自动门论述 自动门是指将入接近门的动作( 或将某种入门授权) 识别为开门信号的控制单元， 它是对开启和关闭过程实现控制的系统。1 9 0 3 年j a c o bb o o n 先生设计、制造出世界 上第一座木制旋转门。发展到今天，自动门已经从传统的手动门发展到种类齐全的门系 列产品。 随着我国经济的发展，人们的生活水平普遍提高，对自动门的需求也越来越大。近 年来，国内自动门已广泛应用于银行，酒店、大型商场等场合。我国自动门生产呈现快 速的增长念势。但由于我国对自动门产品质量、安全、节能、噪音、施工质量、售后服 务等还没有统一的标准，自动门市场的管理尚处于无序状态。在我国，从事自动门行业 的企业不在少数，但国内自动门的自主研发还处于初级阶段。随着国内建筑业的发展， 这一状况一定会有所改变。 1 1 2 自动门特点 建筑物的外貌，办如企业的形象，入口门厅尤其重要。包括具有高科技安全系统和 先进驱动技术的大流通量自动门，为当代拥有现代化楼宇设施的楼宇建筑提供了丰富多 彩的选择空i h j 。自动门有如下几个特点： ( 1 ) 智能性：自动门的控制系统采用内置微电脑芯片，经编程后能自动设定控制 过程。用户只须选择理想的开闭速度和丌放时间，自动门即能持久保持最佳 状态，智能程度大为提高； ( 2 ) 安全性：设有安全传感装置，可消除央人隐患，即使有人推拉门扇，也不会 出现程序紊乱状况。独特的电子锁定功能，可按需要控制进出人员。另外可 选配备用电源，可在外电源断电时使自动门继续运行并保持在设定状念，确 保进出人员安全； ( 3 ) 节能性：在门体完全关闭后，可使空气流通量减小到最低程度，保持恒温、 恒湿，减少建筑物内部温度的流失，从而达到节能的目的； ( 4 )净化性：可减少室内洁净空气的外逸量，防止交叉污染，满足密封要求，具 有良好的隔音效果； ( 5 ) 方便性：丌启灵敏，闭合及时，转换快捷，进出无须动手，省力、轻便。 一2 北京科技人学硕士学位论文 1 1 3 自动门分类 自动门的种类具体有如下几种： 1 1 3 1 旋转门 作为自动门中的顶级产品，旋转门给人亲切大方的感觉，其宽敞的开放门面和高格 调的设计，堪称建筑物的点睛之笔。旋转门操作使用简单、性能优越，适用于饭店、医 院、办公大楼等出入频繁的建筑物。两翼旋转门如图1 1 所示，三翼旋转门如图1 2 所 示，四翼旋转门如图1 3 所示： 图1 1 两翼旋转门 图1 2 三翼旋转门 图1 3 四翼旋转门 3 北京科技人学硕士学位论文 1 1 3 2 弧形门 弧形门有动扇和定扇各两页，门开启时，两动扇在弧形导轨上平稳地反向滑行，并 与定扇重叠形成一个方便、宽敞、流线型的入口。优雅、轻盈的弧形l - j 适用于剧院、银 行、餐厅、写字楼、图书馆、会展中心等中高档场所。如图1 4 所示： 图i a 弧形门 1 1 3 3 平滑门 平滑门丌启稳便、轻捷、安全可靠，是集气密、隔音、保温，防尘、防火、隔辐射 于一体的“门中之骄”，适用于医院、制药厂、微电子工厂、食品加工车日j 及实验室与 其他需要清洁、卫生、密闭的场所。双扇平攒门如图l - 5 所示，气密门如图1 - 6 所示， 套叠门如图1 7 所示： 圈1 5 双厨半糟门 4 北京科技人学硕+ 学位论文 图1 6 气密门 图l 。7 套叠门 1 1 3 4 平推门 平推门的最大特点是对安装空间要求较低。需很小的空问就可以使一个普通的平推 门变成自动门。平推门如图1 8 所示： 图1 8 平推门 1 1 3 5 地弹门 地弹门采用地簧作为门轴，可以双向丌启。如图1 9 所示： 5 北京科技人学硕士学位论文 图1 9 地弹门 1 2 本课题意义 建筑入口设计是工业与民用建筑中不可缺少的组成部分。入口设计由于其位置的关 系，对建筑物的风格会产生很大的影响。自动门工程在整个建筑投资中的比例虽然很 小，但在建筑的只常使用和管理中却占有很重要的地位，是建筑智能化水平的重要指 标，是建筑物的点睛之笔。 从设计方面看，门区设计强调个性化，属定制式生产( 接到合同后才进行设计、生 产、安装) ，其工程周期短，工程设计工作量大，且用料型材断面复杂。本课题以单道 门区框架结构设计为基础，提出了参数化关联设计的实现方法，实现了参数化设计。整 个设计过程既快捷又方便，还能对文件进行及时修改和编辑，大大地提高了设计效率， 缩短了门区的设计周期，节约了设计成本，并减少了信息的存储量。 使用i n v e n t o r 、3 d s m a x 等软件柬完成效果图的绘制，设计时只需要根掘建筑物洞口 的尺寸、客户的要求和设计意图建立模型，再进行材质、灯光、场景等的编辑修改，即 可以渲染效果输出精度很高的设计图。同时运用3 d s m a x 的动画功能，制作自动门的运 行动画，能给人一种身临其境的感觉。 利用d r c a m w e a v c r 来创建自动门门区辅助设计系统，可以实现用户对自动门的网上 选择和用户设计参数远程传输，使企业对方案图的确认流程更加便捷。 1 3 课题研究主要内容 ( 1 ) 在i n v e n t o r 环境下实现自动f 1 f l 区的参数化关联设计，通过一组参数约定尺 寸关系和零件问的装配关系，以实现自顶向下的设计，即从部件到零件的设 计。如果门区的洞口尺寸有变化，该系统可以根据新的尺寸快速地完成新设 计。 ( 2 ) 根据客户要求进行门区方案图设计后，将i n v e n t o r 中建立的自动门和门区模 型导入3 d s m a x 中，并在此基础上架设“摄影机”、赋予材质、灯光进行渲 6 j ! 室鲨查堂堡兰笪丝茎 一 染，实现输出自动门的设计效果图和其运行动画，为客户评价设计结果提供 直观的视觉效果。 ( 3 )通过对框架图的分析得到受力较大的梁，接着用理论分析的方法计算出梁的 受力和变形情况。然后将i n v e n t o r 中完成建模的横梁导入a n s y s 中，对其 进行变形和弯曲应力分析。随后将理论分析结果与软件分析值相比较，再根 据经验公式验算框架的连接强度，得出了所需螺钉数量和立柱的安全壁厚 值。 ( 4 ) 通过对工程造价的研究，可对自动门门区进行估价的量性评定，根据客户的 选择输入给出自动门门区的各部分报价，进而给出门区的整体报价，从而为 客户提供参考报价。 ( 5 )利用d r e a m w c a v e r 丌发自动门门区辅助选择系统。网络突破了空日j 和时间 上的限制，实现自动门门区方案的网上选择和用户设计参数远程传输。使企 业对方案图的确认更加便捷。 1 4 - 小结 本章对自动门的发明和发展进行了介绍。概述了自动门的几大特点，并详细介绍了 自动门的分类情况。最后介绍了本课题研究的意义和主要的研究内容。 7 - 北京科技人学硕十学位论文 2 自动门门区框架的参数化建模 在c a d 技术发展的初期，c a d 仅限于计算机辅助绘图。随着计算机软、硬件技术 的飞速发展，c a d 技术从二维平面绘图发展到三维产品建模，并相继出现了三维线框 造型、曲面造型以及实体造型技术。近年来又出现了许多先进技术，如变量化技术、虚 拟产品建模技术等，并广泛应用于工程设计的各个领域。尤其是三维参数化c a d 系统 的发展和应用使传统的产品设计方法发生了革命性的变化。目前，在机械设计领域中也 越来越多地采用了三维参数化c a d 技术1 1 】1 2 】。 2 1 三维参数化设计软件i n v e n t o r 介绍 i n v e n t o r 是a u t o d c s k 公司推出的面向机械设计的大型c a d 应用软件，它本身是一 款参数化建模软件，具有丰富的零件实体建模功能，能进行变量化的草图轮廓绘制，并 能自动进行动态约束检查。变量化技术是在参数化的基础上又做了进一步改进后提出的 设计思想。变量化造型的技术特点是保留了参数化技术基于特征、尺寸驱动设计修改的 优点，但在约束定义方面做了根本性改变。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，通过尺寸约束来实现对几何形状的控制；变量化技术将形状约束和 尺寸约束分厅处理。参数化技术在非全约束时，造型系统不许可执行后续操作；变量化 技术由于可适应各种约束状况，操作者可以先决定所感兴趣的形状，然后再给一些必要 的尺寸，尺寸是否标注完全并不影响后续操作【4 l1 5 j 【6 l 。 i n v e n t o r 是基于特征建模，通过拉伸、旋转、薄壁特征、抽壳、特征阵列以及打孔 等操作，更简便地实现机械产品的开发设计。它界面简洁，易学、易用，其参数化和自 适应造型技术和优秀的用户界面得到许多工程技术人员的青睐。采用i n v e n t o r 进行产品 的参数化设计，可使用户迅速准确地理解设计师的意图，为产品的更新换代提供了简单 修改应用的方便，为企业的持续发展提供了可靠的保障。由于i n v e n t o r 与a u t o c a d 之间 有很好的兼容性，在i n v e n t o r 中可直接导入a u t o c a d 的二维图形作为二维草图，方便了 本课题复杂断面的绘制。所以本课题利用i n v e n t o r 软件对门区框架结构进行参数化造 型，并且自动生成关联的二维工程图。 i n v e n t o r 较好地支持了自顶向下的设计理念，从部件到零件的设计思路，从总体装 配组件丌始，新零件与其父体零件自动添加系统认为最合适的装配约束，这些约束是丌 放的，可以随时对其进行编辑或抑制其功能。该方法能使设计者更好地把握装配体整体 特征，构思过程与计算机的辅助设计过程同步实施，避免设计中可能出现的错误，同时 8 北京科技大学硕十学位论文 一些创造性的思维可随时体现在装配体中，并且不失与其父体零件的关联。因此这种自 上而下的设计方法又称为“虚拟装配关联设计”。 2 2 参数化设计原理及目的 参数化设计( p a r a m e t r i cd e s 畦毋) 适用于设计对象的结构形状比较固定，可用一组参 数约定尺寸关系、参数的求解较简单、参数与设计对象的控制尺寸有显式对应关系、设 计结果的修改可以依赖尺寸驱动和装配约束等情况。 利用参数化设计可以将设计要求、设计原则、设计方法和设计结果用灵活可变的参 数来表示，以便在人机交互过程中根据实际情况随时加以更改。可以使设计人员从大量 繁琐的绘图工作中解脱出来，可以大大提高设计效率，并减少信息的存储量。因而研究 和提高参数化设计技术是c a d 技术应用领域内的一个重要的任务。这种智能化c a d 必将是未来c a d 发展的方向1 1 1 1 2 1 1 3 1 。 2 3 自动门门区分类 自动门门区设计类型大致可以分为：单道门区和双道门区。单道门区如图2 1 所 示，双道门区如图2 2 所示： 孝彩澎缪 蓁 一 、 霎 一，一 l 67 彤 _ i l l l 图2 1 单道门 9 北京科技人学硕士学位论文 缪劳缪 疹 i i 形孝彦岩形 7 2 4 自动f - l f - 区方案图的确定 方案图的确定流程如图2 3 所示： 图2 2 双道门区 i开始任务 士 门区风格设计 图2 3 自动门门区方案图的确定流程 1 0 军一 北京科技大学硕士学位论文 2 5 自动f q f 区的参数化设计 整个参数设计过程是自上而下进行的，其原则是：上层设计控制下层设计；下层设 计在满足上层设计约束的基础上，可在局部范围内调整设计参数：零部件之间通过装配 关系构成一有机整体。本节介绍单道门区( d k j - - - 0 1 基本型) 框架结构全参数化尺寸驱 动。首先根据门区方案，设计门区框架节点图，如图2 4 所示： 壳子玻璃1 旁子玻璃! i 篮壁塑 中间立住 厂 馐粱 厂 丝 墼 l 量垫 、 i 耋窒 安装边门处安装转门处院装边门处 图2 4d k 卜_ o l 基本型门区框架节点图 根据此框架节点图，建立整个门区框架结构中零件间的参数链接系统和关联装配约 束，其参数化建模的主要过程如下： 采用e x c e l 软件建立数据库。在e x c e l 中，建立如下的参数表： 1 1 北京科技人学硕七学位论文 表2 1 输入条件参数表 abcd 洞口宽度 8 0 0 0m 需输入洞口的宽 1 度参数 需输入洞口的高 2 渭口高度 4 5 0 0面 度参数 3安装转门需w4 2 8 0m根据节点表选撵 4 ：安装转门需h2 6 4 0衄 需输入参数 5发装边门需弹1 7 6 8锄计算值 6安装边门需h2 3 0 0舳 需输入参数 7外侧两立柱赛4 4 5姗 需输入参数 8转门旁立柱赛4 4 5m需输入参数 9顶部横梁宽4 4 5胁需输入参数 表中的内容必须严格按照i n v e n t o r 的规定格式填写，各栏目的具体要求如下：a ： 变量名；b ：相关的值：c ：数据单位；d ：注释文字。 在表2 1 中8 项是可以改变的参数，客户只需填写这8 项。其中安装转门需w 和安 装转门需h 为一系列的值，客户可根据需要从中选择。而第5 项的值是通过自动计算 得到的，比如亮子玻璃w 的值为参数化的表达式：( b 1 a - b 3 b 7 x 2 b 8 x 2 ) r 2 l 1 ，其中 b 1 为洞口宽度，b 3 为安装转门需宽，b 7 为外侧两立杠宽，b 8 为转门旁立柱宽，a 为 洞口安装预留间隙，l 1 为玻璃与框架i b j 的间隙。其它的各零件的参数化表达式也是通过 各自的参数化表达式来实现其尺寸与输入参数的相关联。在设计中，多个相关零件可以 链接这一个数据表。门区框架结构中各零件原材料均为各种不同截面尺寸的铝方管型 材，以零件立柱1 为例进行实体建模。 ( 1 ) 零件草图的绘制 在“二维草图面板”中利用草图工具，绘制零件的型材截面轮廓。按模型要求添 加必要的几何约束和尺寸约束。单击二维草图面板中的“通用尺寸”图标，i n v e n t o r 将 显示“编辑尺寸”数据输入框，在其中输入数据，即可为草图添加尺寸约束。 ( 2 ) 引入参数表，标注参数化驱动的尺寸 在“零件特征”工具面板中单击“参数”按钮，将弹出如图2 5 所示的界面。在其中 单击“链接”按钮，将弹出文件选择界面，选定己建立的输入条件参数表出文件，单 击“打丌”按钮，在参数界面中看到如图2 6 所示的结果。点击“完成”按钮，这样就 ，实现在i n v e n t o r 中导a e x c e l 参数表。 1 2 北京科技人学硕十学位论文 图2 5 参数界面 图2 6 数据链接后的结果 双击图中尺寸可出现如图2 7 所示的编辑尺寸对话框，选定“列表参数”命令，在 弹出的数掘列表中，选定需要的数据；选择数掘表的数据如图2 8 所示： 图2 7 选择列表参数 1 3 北京科技人学硕十学位论文 图2 8 选择数据表的数据 照此处理。可以把草图所有尺寸添加为驱动尺寸。 ( 3 ) 完成零件三维实体建模 完成对二维草图的编辑，进行拉伸，在立柱1 上完成其它的相关结构，如打孔和拉 伸，实体模型如图2 9 所示，命名为立柱1 。i p t 。 图2 9 立柱1 零件立体图 ( 4 ) 完成其它的零件立体图 建立其它零件模型：门套i p t 、横梁1 i p t 、立柱2 i p t 等。并启用参数功能，“链接” 相同的数据表“输入条件参数表x l s ”。用同样的方法，创建和约束草图，完成零件造 型。各零件的建模过程中采用了参数化设计，各零件尺寸的参数化关系如表2 2 所示： 1 4 北京科技大学硕士学位论文 表2 2 各零件尺寸的参数化关系表 。 零件名称参数名称尺寸的参数化关系备注 d 2 为立柱1 的拉伸长度，设计成洞 d 2 洞口高度- a口高度a ，a 是高度方向的预留白j 隙， 目的是为装配提供方便 d 6 外侧两立柱宽 立柱1 为最左侧的立柱，该参数设 立柱1 定了宽度 d 6 3 是立柱1 上端孔与其上端面间 d 6 3 顶部横梁宽岳c 2 距离，减去b 和c 2 是为了安装连接角码 d 7 4安装边门需h + d与横梁4 之问安装连接角码 d7 _ 5安装转门需h + e与横梁2 之闭安装连接角码 d l转门旁立柱宽立柱2 为转门旁立柱 d 6 为立柱1 的拉伸长度，设计成洞 d 6 洞口高度- a 口高度一a ，是考虑到高度方向的预留f b j 立柱2 隙，为装配提供方便 d 1 0安装转门需h + e与横梁4 之i 、日j 安装连接角码 d 4 1 安装边门需h + d与横梁2 之问安装连接角码 d o 项部横梁宽 横梁1 为项部横梁 横梁1 d 6安装转门需wd 6 为横梁1 的拉伸长度 d o项部横梁宽横梁3 为顶部横梁 d 6安装转门需wd 6 为横粱1 的拉伸长度 横梁3 在横梁3 中阳j 创立了辅助平面，其 d 1 3- d 6 ，2到横梁1 一端的距离为d 6 的一半，即 横梁1 长度的一半 d 1 5安装转门需w 2 - f与中间立柱之问安装连接角码 d 6安装转门需wd 6 为横梁5 的拉伸长度 横梁5 d 1 7 安装转门需w 2 - f与中l 日j 立杠之间安装连接角码 1 5 北京科技大学硕士学位论文 毒一高度方向的预留间隙； b _ - 连接角码上沉孔的定位尺寸： c l 横梁2 的壁厚； 彩其余横梁的壁厚； 卜韬方管的宽矗c l ； c 嘲方管的宽b - q ； 卜b + 盼铝方管的宽2 。 ( 1 ) 立柱1 的d 7 4 参数 参数d 7 4 是立柱1 的侧孔定位尺寸。d 7 4 的具体数值由安装边门需h 参数和孑l 到 横梁2 下端面距离两个因素来确定，见图2 1 0 所示。其中1 为连接角码；2 为横梁 2 ；3 为立柱1 ；尺寸2 3 0 0 为安装边门需h 。 图2 1 0 立柱1 、横梁2 和连接角码的安装工程图 其中连接角码的尺寸见图2 1 l 所示；立柱1 、横梁2 和连接角码的安装断砸效果 图如图2 1 2 所示。 1 6 北京科技大学硕士学位论文 n 2 羽 戈雕k 黝一d ( 、ul 形 2 6 i 一 一l 3 8 图2 1 1 连接角码的部分尺寸 图2 1 2 安装断面效果图 1 7 ! ! 室型垫堑堡主塑笙塞 横梁2 的宽为4 4 5 m m ，壁厚为3i l l l n 。所以d 7 4 = 安装边门需h + d _ 安装边门需 h + 铝方管的宽一b - c l = 安装边门需h + 4 4 5 2 6 - 3 = 安装边门需h + 1 5 5 ，即d ：1 5 5 m m 。 ( 2 ) 立柱1 的d 7 5 参数 d 7 5 的具体数值由安装转门需h 参数和孔到横梁4 下端面距离两个因素来确定。 其计算方法与参数d 7 4 类似，只是因为横粱4 的壁厚为2m m ，所以d 7 5 ：安装转门 需h + c = 安装转门需h + 铝方管的宽- b - c 2 = 安装转门需h + 4 4 5 2 6 - 2 = 安装转门需 h + 1 6 5 ，即c = 1 6 5m i l l 。 ( 3 ) 立柱2 的d 1 8 参数 d 1 8 为立柱2 上的下端孔距地面的高度。孔的作用是在立柱2 和地面之间安装下生 根角码。下生根角码的尺寸如图2 1 3 所示；立柱2 与下生根角码装配工程图如图2 1 4 所示，其中1 为立柱2 ，2 为下生根角码，d 1 8 为立柱2 上的下端孔距地面的高度。 l - l 一 薹 _ l 毳。i c l j k 歹杉钥嘭i 2 6 一 一一 3 8 图2 1 3 下生根角码的部分尺寸 1 8 北京科技人学硕士学位论文 图2 1 4 立柱2 与下生根角码装配工程图 所以d 1 8 的大小即为下生根角码上的孔与底边之问的距离，d 1 8 = 2 6 m m 。 ( 4 ) 横梁2 的d 5 3 参数 参数d 5 3 用来定位插销孔。在横梁2 的中白j 位置创建了一个辅助平面，d 5 3 即为 腰锁插销孔到辅助平面的距离。d 5 3 的具体数值要根掘边门上框选用的插销型号束确 定。插销的作用是在关闭边门时使其一扇位置固定，从而可以通过另一扇与定扇相连 接使边门关闭锁紧。 ( 5 ) 横梁3 的d 1 5 参数 d 1 5 是庐7 的孔中一t ；, n o f a j 平面( 辅助平面) 的距离。d 1 5 的具体数值由安装转门需 w 参数和孔到中b j 立柱右端面距离两个因素来确定。连接图如图2 1 5 所示，其中1 为横梁 3 ：2 为连接角码：3 为中问平面；4 为中| b j 立柱。 一1 9 北京科技人学硕士学位论文 2 6 一 ”越。 l d 1 5 ， 蓊 u 一 一 2 、 - 、5。一、 世 3 图2 。1 5 横梁3 、中间立柱与连接角码装配工程图 中日j 平面到横梁3 左端的距离为安装转门需w 2 ，孔中心到辅助平面的距离的计算 公式为：2 6 m m + 2 m m 4 4 5 m m , r 2 = 5 7 5 m m ，所以孔中心到横梁3 左端的距离为安装转门需 w 2 - 5 7 5 m m ，即d l s = 安装转门需w 2 一f = 安装转门需w 2 5 7 5 ，f = 5 7 5 r a m 。 在装配环境下，对立柱、横梁、亮子玻璃、饰板和两翼旋转门进行装配约束，结果 保存为总装图i a m 。门区框架立面示意图如图2 1 6 所示： 田口| 门 图2 1 6 门区框架立面示意图 2 0 北京科技人学硕士学位论文 纛弱鬻黧攒翳阁 v 珏，凝视图， 晒i 翮嚷百万r 石- i i 睁附加信息l il 。j 输入条件参数表d sl i 簪圈蓑彖i l 磐j 原始坐标景l l 哥一雳门套ii l 参曰立拙：1l l 移眵安装边门工作平面i l 争步中闻对称平面i i 参商立柱2 ：1i i 哥臼值粱l ：il i 争曰横靴1i 悟一曰馐辩1i i 每睁跗栅信息i 陶擞慧鬈i 图2 1 7 装配后的结果 在装配图中，相关零件仍旧带着自己的“附加信息”，即输入条件参数表，可以直 接编辑和更新，如图2 1 7 所示。 自动f - i f 区各零件相互问的装配关系如表2 3 所示： 表2 3 各零件相互问的装配关系表 各零件基于装配的关联关系 零件名称是否自 左表面右表面前表面上表面下表面 适应 左表右表 前表 下表面自适应 面与门套面与横梁面与门套 与门套下表 右表面配2 的左表酊表面平 面平齐 立柱1 合，偏移面配合，齐 量为3 r a m偏移量为 0 2 1 北京科技人学硕士学位论文 各零件基于装配的关联关系 零件名称 是否自 左表面 右表面 前表面上表面下表面 适应 左表右表前表下表面自适应 面与立柱面与横梁面与门套与门套下表 1 右表面3 的左表前表面平 面平齐 立柱2配合，偏面配合， 齐 移量为 偏移量为 “安装边 o 门需w ” 左表右表前表上表下表面 自适应 面与立柱面与立柱面与门套面与门套与玻璃上表 横梁1l 右表面2 左表面i i 表面平配合，偏面配合，偏 配合，偏配合，偏齐移量为移量为 移量为o移量为o ，i 咖 9 r a m 左表右表自口表 下表面自适应 面与立柱 面与横梁面与立柱与安装边门 1 右表面2 的左表 1 前表面工作平面平 横梁2 配合，偏面平齐 平齐齐 移量为 3 m m 左表 前表上表下表面 面与立柱面与门套面与门套与中短立柱 横梁32 右表面i i i 表面平配合，偏的上表面配 配合，偏齐移量为 合，偏移量 移量为0 ) m m 为0 左表 右表莳表下表面自适应 面与立柱面与立柱面与门套与横梁5 下 横梁41 右表面2 左表面前表面平 表面平齐 配合，偏配合，偏齐 移量为0移量为o 2 2 北京科技大学硕十学位论文 各零件基于装配的关联关系 零件名称 是否自 左表面右表面前表面上表面下表面 适应 左表 前表 上表 下表面 面与立柱面与门套面与中短与自动门上 2 右表面 前表面平立柱下表表面配合， 横粱5 配合，偏 齐面配合，偏移量为0 移量为o 偏移量为 o 中间平面( 左右定自口表上表下表面自适应 位工作平面) 与中问对面与门套面与横梁与横梁5 的 中短立柱称平面配合，偏移量为前表面平3 下表面上表面配 0 齐配合，偏合，偏移量 移量为0为0 左表前表上表 面与立柱面与横梁面与横粱 1 右表面2 前表面4 下表面 饰板 配合，偏表面平配合，偏 移量为齐，偏移移量为 0 5 m m量为6 m m0 5 m m 左表前表上表 面与立柱面与横梁面与横梁 亮子玻璃l 右表面1 前表面1 下表面 l 配合，偏表面平配合，偏 移量为齐，偏移移量为 9 m m4 6 5 m m9 m m 2 3 北京科技人学硕士学位论文 各零件基于装配的关联关系 零件名称是否自 左表面右表面 前表面 上表面下表面 适应 左表前表上表 面与立柱面与横梁面与横梁 亮子玻璃2 右表面3 前表面3 下表面 ， 配合，偏表面平配合，偏 移量为齐，偏移移量为 9 r a m4 6 5 m m9 m m 在i n v e n t o r 中，以零件模型为基础创建相应的工程图。完成后的部分工程图如图2 1 8 至图2 2 4 所示： 图2 1 8 横梁1 工程图 2 4 ! 堕熊叁i 塑塑鲨奎 图2 1 9 横梁2 工程图 图2 2 0 横梁3 工程图 2 5 北京科技人学硕= f = 学位论文 图2 2 1 横梁4 工程图 图2 2 2 立柱1 工程图 北京科技大学硕士学位论文 图2 2 3 立柱2 工程图 图2 2 4 中短立柱工程图 。2 7 j 京科技人学硕士学位论文 在i n v e n t o r 中，可以实现二维与三维的关联更新，可以在工程图和三维模型之间建立 相应的关联关系。如零件实体模型中的模型尺寸有变动，工程图上的相关尺寸将自动修 改。在实际应用中可以修改输入条件参数表中的参数，并保存，然后在r j n v e n t o r 中点击 “更薪”按钮，即可实现i n v e n t o r 中零件图、装配图和工程图的自动更新。 2 6 基本型方案的演变形式 根据d k 卜_ o l 基本型可以演变为7 个演变型。它们的区别在于外测两立柱宽、顶 部横梁宽、转门旁立柱宽的大小不同。在基本型中外侧两立柱宽、顶部横梁宽，转门旁 立柱宽的尺寸都为4 4 5 m m ，如图2 2 5 所示。对基本型的立拄宽度进行改变，可产生变 型1 、变型2 和变型3 ，如图2 2 6 至图2 2 8 所示。对基本型的顶部横梁宽进行改变，可 产生变型3 ，如图2 2 9 所示。对基本型的顶部横梁宽立柱宽度都进行改变，可产生变 型，如图2 3 0 至图2 3 2 所示。 曩尊楼莱 图2 2 5d i 【j - - 0 1 基本型 一2 8 北京科技大学硕士学位论文 。：。骨 一一 一 一 r1 图2 2 6 d k j _ 0 l 变型1图2 2 7 d k 卜_ 0 1 变型2 图2 2 8 d k 卜_ 0 l 变型3 一-一 一 ：一t t 。 一 一 一 一 ： = 一 一一 _ f卜 图2 2 9 d i 1 变型4 叩 _ 一 一 ，t j ， 一 一 = 1r 图2 3 0 d k j _ _ 0 1 变型5图2 3 1 d k j _ 0 1 变型6 u u 口 _ 。廿一i 图2 3 2d k 卜- 0 1 变型7 对“外侧两立柱宽、顶部横梁宽、转门旁立柱宽”这三个参数进行参数化设置，通 过客户对这三个参数的选择设置可以实现对基本型的改变。通过对三个参数的组合可以 得到7 个d - 0 0 1 型的变型形式。实现变型方案的参数如表2 4 所示： 2 9 北京科技大学硕+ 学位论文 表2 4 实现变型方案的参数表 外侧两立柱宽 4 4 5m m需输入参数 转门旁立柱宽4 4 5m m需输入参数 顶部横梁宽 4 4 5m m 需输入参数 2 7 小结 本章介绍了参数化设计的原理及目的，并介绍了典型三维软件实现参数化的方法。 接着以d k 卜田1 基本型自动门门区为基础，提出了参数化关联设计的实现方法。详细 介绍了其中各零件尺寸参数化关系。然后对d 0 1 基本型门区各零件进行装配，实 现了基于装配的参数化设计。并介绍了利用e x c e l 表来驱动生成的零件图和工程图的方 法。最后对d l j 0 1 基本型的七种演变形式的实现方法进行了介绍。 3 0 - 北京科技大学硕十学位论文 3 对明【j 0 1 基本型门区进行变形和安全性分析 d k 卜_ 0 1 基本型门区框架节点图如图2 4 所示。下面对其主要承重粱进行分析：横 梁4 起着对亮子玻璃1 的支撑作用，横梁4 会在自重和亮子玻璃1 对其压力的共同作 用下，发生弯曲，这就会影响其下的饰板的安装，所以要对横粱4 进行挠度和弯曲应力 的计算。以及要对框架连接设计进行计算和校核。 3 1 对横梁4 进行应力和变形分析 3 1 1 简化理论解析 3 1 1 。1 对横梁4 进行合理简化 横梁4 通过两个连接角码与立柱1 和立柱2 相连，为了计算方便把横梁4 简化为 一个简支梁。如图3 1 所示： 图3 1 横梁4 简化图 计算横梁的受力和应力分布需知道横梁4 的质量、亮子玻璃1 的质量和横梁4 的惯 性矩。在i n v e n t o r 中打开总体框架i a m ，分别打丁f 亮子玻璃1 和横梁4 的特性对话框。 亮子玻璃1 的特性如图3 2 所示，横梁4 的特性如图3 3 所示，横梁4 的横截面如图3 4 所示： 3 1 北京科技大学硕十学位论文 图3 2 亮子玻璃1 的特性表图3 3 横梁4 的特性表 【y o i z i 占 i i 1 0 1 图3 a 横梁4 的横截面 由特性表可得到亮子玻璃1 质量为2 4 4 7 2 k g ；横粱4 的质量为4 0 0 8 k g ，主惯性 矩i y = 1 0 4 8 x 1 0 6 姗4 、l z = 1 0 4 4 x 1 0 6 姗4 ；另外可以查得横梁4 的弹性模量e 为 7 0 g p a 。 3 1 1 2 分析横梁4 的受力情况 亮子玻璃1 的压力f l = 2 4 4 7 2 k g 9 8 n k g = 2 3 9 8 2 5 6 n ；横梁4 的自重f c , = 4 0 0 8 k g 9 8 n k g = 3 9 2 0 8 n 。 亮子玻璃1 的压力和横梁4 的自重可视为均白载荷，并作用在梁e 表面上。横梁4 的受力分析如图3 5 所示： 3 2 北京科技大学硕j ：学位论文 图3 5 横梁4 的受力分析图 由平衡方程r , f , - - o 可列出方程： i a y + f b f i r c , - - - o 因此f a y = f b y = 1 3 9 5 1 6 7n 3 1 1 3 计算横梁4 上的载荷集度 ( 3 1 ) 在参数化设计中横梁4 的长度设置为“安装边门需宽”，而安装边门需宽的计算表 达式为：安装边门需宽= 0 3 1 6 一b 3 一b 7 2 一b 8 x 2 ) 2 ，其中“b 1 ”代表洞口宽度， “b 3 ”代表安装转门需宽，b 7 代表外侧两立柱宽，b 8 代表转门旁立柱宽。选取可以使 横梁4 的长度最大的一种情况进行分析，因为这时横梁4 的弯矩和弯曲变形出现最大 值。在这罩选取洞口宽度为8 0 0 0 m m ，安装转门需宽为3 6 9 4 m m ，外侧两立柱宽为 4 4 5 m m ，转门旁立柱宽为4 4 5 r a m 。这样得到横梁4 的长度l = 2 0 6 1 m m = 2 0 6 1 m 。 ，= f l + f c , = 2 7 9 0 3 3 4 4n r