机翼翼肋实例零件库设计

1 引言 随着航空工业的发展，设计人员对CAD/CAE/CAM的进一步认识，越来越发现原有的设计系统难以满足企业的求。现在很多新飞机的设计都是在原来类似产品基础之上开展的，在飞机的更新和升级阶段，大多时候都是在老飞机上加上某些新功能，设计者不得不重新对飞机进行设计，而在这个过程中，设计者需要对原有产品特征再次设计，并在其上稍作改进，这种设计过程不仅消耗大量的人力物力，而且不利新产品的快速开发。因此，将通用件零件库的应用，将设计人员成功设计的经验存储到数据库进行模板化，同时允许设计人员能够对库进行设计参数的扩从和修改，这样能够在通用件的设计上提供不少便利，从提高设计效率，缩短研发周期，节省资源去开发其他的产品1。 在这种趋势下，标准零件库就应运而生了，现在的三维软件都具备参数化的设计模块，及程序开发接口，为二次开提供了可能。CATIA内部附带了一些零件库，如螺钉，键，销等，他们都是以catalog形式录入零件模板和数据库中的，这些零件大多用在产品的装配过程中，又CATIA原始开发商开发软件时录入。对于不同的行业，产品的差异性比较大，甚至同行业不同企业之间的产品也有差异。对与每个企业，在产品设计过程中难免需要进行反复设计、验证及修改，如果每次都要重新设计，这样就会浪费大量的公司资源，拉长产品研发周期，因此每个企业有必要根据自身产品的特征建立相关的通用件、常用件零件库，以提高企业的设计效率2。传统的翼肋设计是根据设计要求确定翼肋的类型、型号；然后进行结构设计；再完成强度、刚度等校核；最后在CATIA中建模。在这个过程中，需要人工查阅相关手册，完成各种校核，每次设计都需要重复建模，不仅费时费力，还很难保证设计的精确性。通过机翼翼肋零件库的设计，可以根据设计要求自动查询符合条件的翼肋型号和相关信息，能够实现强度、刚度自动校核，并且自动在CATIA中生成三维模型，解决了传统设计中存在的重复建模、设计效率低的问题，提高了产品数字化设计制造水平，缩短产品研发周期，大大节省研发成本，所以本课题选题是有意义的。 毕业设计是对大学四年的习成果的验证，通过本次设计能充分地调用大学期间所学的各方面知识来解决具体问题，也为以后的工作做好准备。2 机翼翼肋简介2.1 翼肋分类翼肋是机翼结构中的重要部件之一，有不同的分类方法：按受力大小可分为普通肋和加强肋。按密封性可分为密封肋、半密封肋和非密封肋。按构造形式可分为铆接肋、桁架肋和整体肋。在铆接肋中又分为缘条、腹板和立柱铆接肋及板弯腹板开孔肋。本次设计中翼肋按照受力大小进行分类，常见翼肋结构如图2.1所示。图2.1 常见翼肋结构图2.2 用途及受力分析2.2.1 翼肋用途（1） 把气动压力和吸力及集中载荷的方向转换成壁板和翼梁自身平面方向的作用。即把载荷扩散到翼盒，用壁板和梁腹板的内力来平衡；（2） 维持机翼气动力外形，使机翼在气动力的作用下不会有明显的变形；（3） 对壁板受载提供支撑，翼肋的弯曲刚度和扭转刚度直接影响肋端对壁板的支持系数C，从而决定着壁板总体失稳临界应力；（4） 翼肋与翼梁一起可安装和悬挂襟翼、副翼、缝翼、阻流板、扰流板和起落架；（5） 端肋可为整体油箱提供密封。普通肋的功用为：构成并保持规定的翼型，把蒙皮和桁条传过来的局部空气动力传递给翼梁腹板，而把局部空气动力形成的扭矩通过铆钉以剪流的形式传递给蒙皮；支撑蒙皮、桁条、翼梁腹板，提高他们的稳定性等。加强肋除了上述的作用外，还要承受和传递较大的集中载荷；在开口边缘处的加强肋则要把扭矩集中起来传给翼梁3。2.2.2 翼肋承受载荷（1） 外部载荷：承受和传递翼面气动吸力和压力4，见图2.2。（2） 惯性载荷：燃油、结构、设备、外挂物的惯性载荷；（3） 压皱载荷：当机翼受弯曲载荷时，整体机翼发生弯曲，并在翼肋上产生向内的作用载荷，见图2.3。（4） 再分配载荷：机翼上的空气动力载荷、翼梁和壁板上的载荷由翼肋再分配（5） 支撑压缩和剪切载荷作用下的壁板载荷；图2.2 翼肋将载荷传给蒙皮和翼梁腹板图2.3 机翼弯曲翼肋受压皱载荷（6） 来自翼面蒙皮张力场载荷，当机翼蒙皮在对角张力场中翘曲时，翼肋缘条像翼梁加强梁腹板那样起抗压构件作用；（7） 双梁机翼翼肋受剪力56和弯矩见图2.4。 图2.4 翼肋受弯矩和剪力图2.2.3 翼肋承载方式（1） 在桁架式翼肋中，机翼表面载荷和集中载荷作用在桁架各个节点处。翼肋可作为一个简单的桁架来分析，分布在两接点间翼肋缘条上的载荷，必须全部传递到附近的点上，因此在节点间的横杆受弯曲和压缩或者受弯曲和拉伸共同作用。（2） 在腹板式翼肋中，通常将集中载荷传递到翼盒上，如发动机短舱和发动机重量或起落架等载荷。（3） 在腹板开减轻孔的翼肋中，由腹板、立柱和缘条一起组成完整构件，承受翼肋上的弯曲力矩和剪切载荷。（4）在整体油箱中的密封肋，必须承受垂直翼肋平面来自燃油的左右晃动或油压等侧向载荷5。2.2.4 翼肋刚度校核（1）翼肋缘条的最低刚度要求：在飞机的桁架肋的设计中，翼肋不仅要满足强度要求，同时还必须满足最低刚度要求。其最低刚度要求表达式78 式中：翼肋缘条的材料弹性模量； 翼肋缘条的惯性矩； 翼肋间距； 桁架肋立柱间距； 单位弦长额壁板沿展向的弯曲刚度。（2） 局部的气动载荷：翼肋承受机翼表面的空气动力引起的外部载荷，并将这些载荷传递给大梁。气动载荷的效果等于一个经过翼肋钢心得力矩和一个绕刚心的力矩，会引起翼肋的扭转，产生一个闭室剪流，估算公式9为式中：为设计翼载荷； 为翼剖面气动弦长； 为肋间距； 为第i个剖面上刚心和压心之间的距离； 为第i个翼肋处蒙皮和后梁腹板形成的闭室面积； 为作用在肋缘条上的气动载荷； 为肋缘条长度。 （3） 压皱载荷：机翼可以近似为一个薄壁盒形梁结构，机翼在弯曲载荷作用下度翼肋产生内向的作用力，即压皱载荷，见图2.5。图2.5 翼肋上的压皱载荷压皱载荷的估算公式10为式中：为桁条和蒙皮的等效厚度； 为上下壁板中心线的距离； 为界面处的弯矩； 为盒形梁截面极惯性矩； 为材料的弹性模量。（4） 腹板承弯临界失稳力：多盒段在弯曲载荷作用下，为保证墙对蒙皮有足够的支持，因而要求腹板的弯曲失稳应力大于蒙皮失稳应力值。式中：为腹板承弯临界失稳应力； 为蒙皮失稳应力，其中： 为蒙皮屈曲支持系数，在腹板提供足够支持条件下取4； 为蒙皮材料弹性模量； 为蒙皮材料泊松比； 为蒙皮厚度及闭室宽度。 失稳应力值计算公式如下：式中：为腹板弯曲失稳支持系数，对于腹板没有支柱加强下，一般取25； 腹板材料特性 腹板弯曲塑性修正系数，在弹性屈曲情况下取1； 为腹板厚度； 为上下蒙皮间距。3 翼肋建模3.1 建模方法翼肋建模是本次设计的难点，本次设计中建模过程如图3.1所示。设计知识、标准规范等工艺信息知识模型特征模型几何模型 图3.1 建模过程3.1.1 几何建模所谓几何建模就是以几何信息和拓扑信息反映结构体的形状、位置、表现形式等数据的方法进行建模。利用交互方式将现实物体几何信息输入计算机，并以一定的数据结构存储在计算机中。几何信息就是指在欧氏空间中的大小、位置和形状，最基本的几何元素是点、直线、面。拓扑信息即拓扑元素（顶点、边棱线和表面）的数量及其相互间的连接关系。3.1.2 特征建模特征建模使产品的设计工作不停留在底层的几何信息基础上，而是依据产品的功能要素，如键槽、螺纹孔、均布孔、花键等，起点在比较高的功能模型上。特征的引用不仅直接体现设计意图，也直接对应着加工方法，以便于进行计算机辅助工艺过程设计并组织生产1112。（1） 特征可分为四类： a.基础特征:包括拉伸、旋转、扫描、放样等类型； b.附加特征:包括抽壳、倒角、筋等； c.操作特征:包括阵列、拷贝、移动等； d.参考特征:包括基准面、基准轴等信息，参考特征只是辅助作用，而不参与三维模型的生成。（2） 实现特征的具体方法如下： a.对于基本形状特征，可以直接采用根据参数建立拓扑、几何信息的方法，如拉伸类特征、旋转类特征、扫描类特征、混合类特征。这类似于几何造型系统中的基本体元的几何、拓扑结构的建立13。 b.对于附加形状特征，尽可能采用局部修改技术直接修改原有的拓扑、几何结构。 c.对不易采用方法b的附加形状特征，尽可能分别构成基本形状特征和附加形状特征。 d.对不易采用方法a、b、c的特征，采用布尔运算实现，但显式操作仍为特征造型而不是布尔运算14。 3.1.3 知识建模知识建模为知识的逻辑体系化过程,就是应用知识来解决各种工程问题，自动完成工程中各种繁琐和重复的工作。知识包括显性化的知识和要求，如设计手册、标准规范和标准数据表文件等。这次设计运用到的知识是设计手册中翼肋的失稳校核，行业规范中的翼肋定位基准15。3.2 建模过程翼肋设计的知识建模需要将知识的反复使用和重复设计过程相结合，使得翼肋的设计在知识的指导下，缩短设计时间，提高设计质量。机翼翼肋的总体设计包括参数设计、方案的设计、交互系统设计和力学与结构方面的校核等。基于知识的机翼翼肋建模过程如下：（1） 开发人员首先明确设计任务和技术指标，然后进行技术指标的分解和设计主参数的确定。设计主参数的确定在总体设计中占据了非常重要的地位，对后续设计起着指导性作用，它是总体设计的纲领，这一过程必须由有着丰富经验的工程师参与16。（2） 与传统的设计流程不同的是，在主参数确定后，基于知识的设计中，采用基于实例推理的方法，在设计之初首先进行型号选定，即根据设计主参数寻找与设计要求相近相似产品的设计方案，若没有相似实例，则采用基于实例推理的方法进行新的型号的设计，并创建翼肋的3D模型，得到相关参数；若有相似实例，采用基于规则推理的方法进行修正，进行参数的替换和结构的修改。 （3） 在翼肋设计模型出炉后，利用参数化的计算、分析和进行优化设计即翼肋受力的校核。 3.3 以Avistar机翼翼肋为例建模（1）打开profili软件绘制界面，点击Airfoils后点击 Drow interpolated wing ribs ,进入到翼型绘制界面，如图3.2；airfoil name选为Avistar，设置chord（弦长），点半个机翼翼肋的数量，然后点击确定，生成图3.3所示的机翼翼型图。可根据界面的功能命令对其进行一些添加，如减重孔、缺口等。图3.3 Avitsar 机翼翼型图图3.2 翼型参数设置界面（2）提取出翼型后保存文档，然后在CATIA中打开刚刚保存的翼型图，在这个基础上进行建模，翼肋的截面外形是受翼型约束的，不同类型飞机的翼型不同，尤其是前后缘部分往往会发生很大的变动，所以从设计的适用广度考虑，提取翼肋的渐合部，即盒段的中部进行建模。 （3）在CATIA建模前，先打开宏录制，创建part工作，然后开始相当重要的一步，参数的设定，定义参数的过程如下： 单击图标，弹出图3.4所示公式对话框。通过该对话框定义参数的名称、类型、单值还是多值以及该参数的默认值。例如定义参数a，a是整型的单值的参数，它的默认值是200。操作如下： 单击图标，从图3.5所示公式对话框的“新类型参数”的下拉列表中选择长度，从“具有”的下拉列表中选择单值，单击“新类型参数”按钮，在双击某个参数，对其进行编辑列表和编辑当前参数的名称或值编辑框出现了长度.1。 长度.1是当前默认的新参数，选择编辑当前参数的名称或值，将编辑框内的长度.1修改为a，将其右侧的编辑框内的默认值修改为200。该参数定义完毕，在特征树上显示了该节点，见图3.5。 图3.5 特征数图3.4 参数编辑框（4）将所有的形状特征参数设定完了后，还有些位置约束特征，像孔的个数，孔的定位，装配桁条的凹槽及其定位尺寸等，这里就需要用到CATIA中“公式”命令，公式（Formulas）即一个参数用其它参数定义的表达式，其步骤如下：在图3.4上点击添加公式按钮弹出图3.6所示的编辑框，输入想约束的公式即可，编辑完公式后，在特征树上显示了该节点，见图3.7。图3.6 公式编辑器图3.7 特征数（5）实体建模的过程因人而异，同一个模型可以有很多方法和步骤，这里本人建模的步骤简述为，翼型草图执行凸台命令拉伸成薄板用凹槽建立孔特征绘制翻边建立桁条槽特征插入和编辑公式保存。最后建成图3.8所示的模型。图3.8 Avistar翼型翼肋模型4 零件库设计工具及关键技术4.1 零件库设计工具CATIA源于航空航天工业，是业界无可争辩的领袖，以其精确安全，可靠性满足商业防御和航空领域应用的需要。CATIA引以自豪的是几个主要项目例如波音777，737等均成功地用100%数字模型无纸加工完成,这在业界算是个奇迹。目前CATIA在航空航天领域的装机量已经达到本行业所有装机量的60%，可伸缩性和并行工程能力可显著缩短产品上市时间。CATIA作为当前航空业及汽车业的明星软件，同其他CAD软件一样具有可扩充性，不同企业根据自身的需求对CATIA进行相关的二次开发，扩充CATIA模块功能，满足企业设计要求。参数化的设计是零件库实现的基础，参数化设计也称为尺寸驱动，就是通过改动图形的尺寸，或者修改参数，CATIA自动完成对图形相关部分的改动，从而实现对图形的驱动18，其非常适合于外形相同而尺寸不同的零件设计。 VB提供了许多控件，他们是现成的对象，和面向对象程序设(ObjectOriented Programming，OOP)中的对象是一样，只是在使用C+这类面向对象语言时，必须从无到有将对象设计出来，但是在VB中，这些对象却都是现成的，而且可以直接拿来使用。因此，设计VB程序就像是玩积木一样，只要能够善用一些现成的对象(可以将他视为零件)，就可以很容易地编写出想要的程序。使用VB开发一个应用程序常常需要使用多个文件，如窗体文件、程序代码文件、类模块的定义文件、资源文件等。构成应用系统的所有文件可以使用工程来管理，即建立一个工程文件，把构成应用系统的所有文件的清单以及所设置的环境选项方面的信息都包含在该工程文件中。用户界面是用户与应用系统进行交互操作的可视部分，使用VB提供的窗体，可以迅速地开发出应用系统的用户界面。在传统的、过程化的应用程序中，应用程序自身控制了代码执行顺序，通常按预定的路径执行。这种应用程序不适合无法确定执行顺序的环境。目前，Windows应用程序多采用了流行的事件驱动风格。使用VB，可以开发出具有事件驱动风格的应用程序。 Access 提供了多种向导、生成器、模板，把数据存储、数据查询、界面设计、报表生成等操作规范化；提供了表、查询、窗体、报表、页、宏、模块7种用来建立数据库系统的对象；为建立功能完善的数据库管理系统提供了方便，也使得普通用户不必编写代码，就可以完成大部分数据管理的任务。Access的风格与Windows完全一样，是一个可视化工具，用户只要使用鼠标进行拖放即可生成想要的对象并应用，非常直观方便。 Profili软件为一款机翼外形设计及模拟软件，集成了世界上绝大部分的机翼的翼型参数，而翼肋的外形和机翼外形是一样的，所以翼肋的建模过程调用profili中的翼型参数，可以有效的见少建模的工作量，提高模型的准确度。4.2 零件库设计的关键技术4.2.1 CATIA二次开发简介 CAD系统的二次开发有多种方式，不同的开发技术，所开发的模块在实用性和通用性上存在着较大的差别。目前CAD系统的二次开发主要分为两种：内嵌机制模式和外部机制模式。内嵌机制模式是软件的语法解释器嵌入到支撑软件中，通过汇编语言来调用脚本程序，最后启动软件运行程序就可以得到相应的设计结果。在CATIA中有VBScript脚本、CATScript脚本和VBA脚本，就是通过这种模式进行二次开发的。外部机制模式通过利用VB、VBA、VC+等外部集成软件的开发环境，利用软软件的接口技术实现外部软件与二次开发对象的无缝连接，通过调用外部编辑的程序运行软件的功能模块。内嵌模式的针对性强，与支撑软件兼容性好且简单易学，但是其需要与支撑软件共同运行，因此灵活性差，功能模块受限。外部机制模式二次开发与内部机制模式二次开发相比，其开发功能更加强大，不仅能实现支撑中所具备的所有功能，而且有很强的独立性，在执行的时候并不受支撑软件的影响，但是这种开发方式难度很大大，对开发人员要求相当高19。二次开发通常要遵循一定的原则，常用的原则包括模块化原则、友好界面原则及符合软件工程概念原则等20。模块化原则，就是在对软件进行二次开发时，将一些功能进行系统化，分成多个模块，模块与系统之间是相互联系的，同时又具有独立性，通过模块化可以保证各模块的相对独立性，方便并行设计，对后期模块的修改和软件的维护提供方便。友好界面原则要求界面具有清晰合理，简单易懂的布局，与支撑软件界面类似，符合用户习惯；在功能完善的基础上，保证界面的统一性；有一定的帮助信息，辅助用户灵活运用软件。软件工程概念原则指将工程的概念、理论、方法和技术运用到软件的开发当中去，把工程概念中的生命周期法推广到软件的二次开发，将软件的二次开发通过时间来进行开发和分解，然后把软件的设计周期分为几个阶段，分步开发21。4.2.2 CATIA二次开发方式（1）运用VB对CATIA进行二次开发利用VB开发的零件库是基于CATIA的AUTOMATION技术22，VB开发零件库的思想最终也体现为参数化设计，但实现的方法和运用知识工程模块创建法又不同，它是通过VB进行外部编程控制的方式，通过宏参数代码实现参数化建模。与内部模块开发相比，这种方式更具有开发深度，通过调用API接口函数来实现开发目的；而且用户可以根据个人习惯和喜好对界面进行布局，人机交互性更强，参数的更改等操作也更方便，可直接在设计界面完成。VB开发首先需对目标模型的构造进行分析，提取出模型的关键特征参数，然后根据这些特征参数利用VB定制出界面，用户通过界面最终完成零部件的设计23。其流程如图4.1所示：建模分析功能扩充提取参数化条件VB界面定制调试调用CATIA API定制工具条 图4.1 VB建库流程图VB 中基本的对象包括窗体和控件，设计人员通过窗体和控件对程序的功能进行编辑。通过窗体设计人员可以根据要求开发软操作界面，所编辑的程序可以同时拥有多个窗体通过将各种控件进行融合，镶嵌。通过对对象的方法和事件进行编辑， 可以完成人机交互，VB 中对象常用方法主要包括 Move 方法（移动控件至合适位置）、Set Focus方法（把控制焦点移动到对象上）、Refresh方法（进行重绘窗体、控件）常用的事件主要包括 DBL click 双击（鼠标）、Click 单击（鼠标）等。用VB建库的时候需要注意以下两点：1）CATIA对象库的引用。开发之前需要将CATIA所有库文件引入VB环境中。打开VB，在工具栏菜单中选“工程引用”然后勾选所有的有CATIA的库文件，然后点击确定。2）建立与CATIA的连接，用GetObject来连接CATIA，在CATIA运行和关闭状态下引用程序是不一样的，而且每次都要进行认为的判断，会比较麻烦，所以我们编写下面一段程序，不管CATIA处于什么状态都能成功连接到CATIA。具体宏程序如下：Dim CATIA As ObjectOn Error Resume Next Set CATIA = GetObject(, CATIA.Application)If Err.Number 0 Then Set CATIA = CreateObject(CATIA.Application) CATIA.Visible = TrueEnd IfOn Error GoTo 0VB开发步骤如下： 1）分析模型的构造特征，提取所需的关键尺寸，在建模过程中用尺寸约束那些需要参数化的关键尺寸，然后用CATIA建立零件的三维几何模型，建模之前先打开宏录制，作为零件库的模板。2）建模完成后，关闭宏录制。利用Formular命令，建立自己的变量，并利用这些变量控制模型的外形构造特征。然后通过赋值或编辑相应的公式来实现这些变量跟模型实体尺寸的关联。参数化尺寸驱动建模的原理就是通过改变这些变量，同时利用参数跟实体尺寸的内部关系，CATIA快速建立所设计的模型。3)建立用户参数表。用Access建立数据库表并保存然后通过外部调用的方式实现关联。4)VB界面的定制。制作人性化的交互界面，然后调试后台程序，实现VB、CATIA与数据库Access的无缝连接。（2）运用VC对CATIA进行二次开发 CAA实际上采用的是以面向对象的程序设计语言(OOP：Object-Oriented- Programming)为基础的组件对象模型(COM，Component Object Model)和对象的连接和嵌入技术对其组件对象进行扩展开发的。作为当前编程开发普遍采用的方式，面向对象的程序设计开发开发出的程序具有抽象性、可复用性、封装性等优点。同时采用COM技术可以使得CAA的开发程序更加简便且趋于标准化。（3）运用知识工程模块对CATIA进行二次开发知识工程模块/Knowledge Ware,为CATIA提供了专门的参数化建模工具，达索公司开发之处就加入的模块。用户主要是通过利用其中的Formular命令、Design Table命令以及Catalog命令功能来实现自定义模块的参数化，通过参数驱动模板模型快速成型。很多库的建立都是采用模板建模技术,模板的关键尺寸进行参数化，通过Formular命令提供的方法设定模型的特征参数，同时将参数和几何特征关联，并将数据存储到数据表中，最终将参数表格和模板模型同时入库，使用过程中只需选择表中的数据参数就能驱动CATIA自动建模。这种方法生产的零件库能实现模型参数的查询、添加和删除等操作，用户可以将自己的设计经验添加到规则和检查等功能中，来提高设计效率，同时还能诊断用户输入的参数的正确性，避免不合理的数据影响设计产品。(4) 三种开发方式的优缺点上述三种开发方式各有特色，通过下面的表4.1来进行其优缺点的对比：表4.1 三种开发方式的优缺点对比CAA C+AutomationKnowledge ware设计目的Deep customizationIntegration with other systems Simple customizationReplace repeating operationsKnowledge-baseddesign开放性High Very LimitedNone开发技术Compiling LanguageScript LanguageInteractive GUI开发困难度HighLowVery Low稳定度HighLowHigh底层使用技术CAA C+VBVBA本文使用VB进行CATIA二次开发，其优势在于：简单易学，容易上手，对在二次开发刚刚入门的开发人员和公司，能有效缩短学习时间，研发周期。4.2.3 数据库设计数据库存放翼肋的尺寸参数，所以在设计数据库之前要先提取翼肋的关键尺寸2425，详细翼肋零件库表见表4.2。表4.2 翼肋库表普通肋加强肋铆接肋铆接肋铆接肋缘条铆接肋整体肋整体肋腹板铆接肋桁架肋桁架肋立柱铆接肋围框肋围框肋板弯腹板开孔铆接肋 参数化后提取了18个关键尺寸。对着18个参数见表4.3，普通整体肋为例，结构图见图4.2：表4.3 机翼翼肋参数表翼肋长度a桁条缺口高度g肋前高度b桁条缺口下边长度h肋后高度c桁条缺口高度i腹板厚度d1桁条缺口定位尺寸j左缘条腹板间距d2桁条缺口上边长度k右缘条腹板间距d3桁条缺口定位尺寸l加强筋腹板间距d4减重孔半径R1加强筋宽度d5减重孔半径R2缘条厚度d6减重孔半径R3图4.2 整体肋结构示意图本文采用的数据库是ACCESS 2010数据库，将提取出来的参数作为字段入库，参数表结构如表4.4：表4.4 翼肋参数数据库表4.2.4 数据库访问方式Visual basic 对数据库的访问有四种方式，分别为OLE DB的ADO（ActiveX数据对象）控件链接与访问方式、通过数据环境设计器的链接与访问方式、DAO（数据访问对象）对象模型分层结构链接与访问方式、使用ADODB对象的链接与访问方式。本文采用ADO控件链接数据库。 建立Adodc控件与数据库的链接按如下操作步骤： （1）进入Adodc属性定义：在Adodc控件上单击鼠标右键，选择“Adodc属性”菜单；或者进入“属性”窗口里选择“自定义”项，进入“属性页”，如图4.3：图4.3 Adodc控件属性选项卡 （2）“通用”选项卡中，选择“使用连接字符串”选项，再单击“生成”按钮，出现“数据链接属性”窗口的“提供者”选项卡，如图4.4：图4.4 数据链接属性选项卡 （3）选择Microsoft Jet 4.0 OLE DB Provider，再单击“下一步”按钮，出现“连接”选项卡，单击浏览钮，选择合适路径下的数据库RibData.mdb，如图4.5所示。再单击“测试连接”按钮，出现“测试连接成功”信息。最后，单击“确定”按钮，返回图4.4所示的“属性页”，在“使用连接字符串”下已经表明数据库与Adodc控件连接成功。 （4）选择“记录源”选项卡，如图4.6所示。在“命令类型”下拉框中选择“2-adCmdTable”选项，在“表和存 储过程名称”下拉框中选择数据表Ribdata；或在“命令类型”下拉框中选择“1-adCmdText”选项，在“命令文本（SQL）”处输入SQL命令（比如，select * from Ribdata），获取数据表子集。单击“确定”按钮，Adodc控件与数据库的数据表链接设置完成。图4.6 记录源选项卡图4.5 链接数据库选项卡此外，Adodc还有一些可以利用的属性（见表4.5）和事件（见表4.6）。表 4.5 Adodc控件的常见属性表4.6 Adodc控件的事件5 翼肋零件库系统设计5.1 翼肋零件库构架 本文飞机机翼翼肋零件库系统按照设计要求分为三个层面：CAD系统层面(CATIA)、用户界面层面(设计主界面)以及数据库层面，如图5.1所示。图5.1 机翼翼肋零件库系统构架其中CAD系统为客户端的窗口，是零件设计的入口，通过利用Automation在CATIA中建模进行宏录制和调用，然后在VB中建立用户界面，方便用户进行设计，此外，该层面最重要的功能即是完成用户界面层面的调用26。用户界面作为本系统核心的层面，与用户直接打交道，利用此界面设计师能够完成对零件的种类选择，零件参数的操作，包括对数据库中参数记录的添加、删除及修改等。 作为系统的最低层，数据库层面主要实现对机翼翼肋零件特征参数的存储和管理，本文的数据库采用的是ACCESS数据库。5.2 系统主要模块根据开发系统各部分的功能不同，主要包含4大模块，如图5.2所示。图5.2 系统模块划分5.3 各模块功能及实现5.3.1 用户模块此模块包括注册登录模块和人员管理模块。开发人员的用户名、密码和等级信息全部存放在管理员数据库中，之所以设置登录模块的主要是对信息的保密和对知识的尊重，人员管理模块提供具有一定权限的用户能对管理员数据库信息的添加、删除、修改以及对其他普通用户群的管理等操作。（1）设计思路为了对信息的保密，只有本公司的飞机设计与制造人员才能使用此系统进行翼肋的查询与设计，因此进入该系统必须登录。新员工可以通过注册窗口注册成为普通用户来使用此系统的部分开放功能，如查询与参数建模。之后管理员可以根据新员工的工作性质修改其权限。登陆界面如图5.3，注册窗口如图5.4。图5.3 登陆界面图5.4 注册界面 （2）实现过程创建管理员Access数据库表,包括用户名、密码和用户类型三项如图5.5。按图5.3布置好控件，除此之外需有一个Adodc控件，其属性设置参考上文的4.4.2数据库访问方式，一定得将其Databasename属性和RecordSource属性改为管理员表的地址和管理员表的名称。图5.5 管理员表 布好控件后双击登陆按钮开始编程： Dim i As Integer i = 0 If Text1.Text = Then MsgBox 账号不能为空！, vbInformation + vbOKOnly, 错误信息 Text1.SetFocus ElseIf Text2.Text = Then MsgBox 密码不能为空！, vbInformation + vbOKOnly, 错误信息 Text2.SetFocus End If Adodc1.CommandType = adCmdText Adodc1.RecordSource = Select * From Admindata Where 用户名= & Text1.Text & and cstr(密码)= & Text2.Text & Adodc1.Refresh If Adodc1.Recordset.EOF Then i = i + 1 If i = 3 Then MsgBox 您已连续登录失败三次，请稍后再试，若忘记密码请与管理员联系！, , 提示 Unload Me Else MsgBox 用户名或密码错误！, vbOKCancel + vbQuestion, 错误信息 Text1.Text = Text2.Text = Text1.SetFocus End If Else Unload Me Form10.Show End If双击注册按钮进行程序编辑，将用户类型定义为2类（普通用户）： If Len(Trim(Text1.Text) = 0 Or Len(Trim(Text2.Text) = 0 Then MsgBox 用户名和密码不能为空，请输入！, , 提示！ Unload Me Else Adodc1.RecordSource = Admindata Adodc1.Refresh Adodc1.Recordset.AddNew Adodc1.Recordset(用户名).Value = Text1.Text Adodc1.Recordset(密码).Value = Text2.Text Adodc1.Recordset(用户类型).Value = Form2.Text3.Text Adodc1.Recordset.Update MsgBox 注册成功，您已成为普通用户，您可以对软件进行有限的操作了！, , 提示！ Unload Me Form2.Show End If（3） 用户管理界面的设计，在查询窗口上点击用户管理模块按钮，进入管理系统后，系统自动判断登录的用户是普通用户还是管理员用户，然后弹出相应的交互框，如果是管理员将具有删除，添加，修改，查询等特权，普通用户只能修改密码。5.3.2 查询模块 查询模块包括了系统交互界面与存储数据的通信接口及数据表两个部分。通信接口用于实现主程序对数据库中数据信息的提取与存储功能；数据表用于存放从手册中及国标中查询的飞机翼肋参数等数据。根据用户指定的型号进行检索，用户还可以对其进行修改、添加、删除等，其中型号查询先指定机翼的翼型，然后选择相应的翼肋型。选择相应的翼型左下方调出相应的二维图，同样，选择完翼肋后也能显示对应翼肋的三维图。如图5.6所示。图5.6 查询窗口查询窗口的建立：根据窗口功能建立如图5.6所示窗口并布置好相应的控件。在此窗口中实现型号查询、翼型查询、显示Access表内容、注意事项、样图显示和进入用户管理界面的功能。表与控件的连接与用户模块中的一样，此处就不在赘述。与数据库的链接完成后打开程序编辑框，输入下面的程序段：Private Sub Combo1_Click() Picture1.Picture = LoadPicture(App.Path & Wing picture & Combo1.Text)End SubPrivate Sub Combo3_Click() Picture2.Picture = LoadPicture(App.Path & rib picture & Combo3.Text)End SubPrivate Sub Command1_Click()Form4.ShowEnd SubPrivate Sub DataGrid1_Click()Set DataGrid1.DataSource = Adodc3Adodc3.RecordSource = select*from RibData where 翼型= & Combo1.Text & and 翼肋结构= & Combo2.Text & and 翼肋类= & Combo3.Text & Adodc3.RefreshEnd Sub5.3.3 创建模块 创建模块的功能是连接CATIA然后在CATIA中建立三维模型，显示桁条装配时的基准面的功能，用户对库的管理功能等，对应翼肋总体失稳校核功能。该模块根据不同类型桁条设有多个并列界面，但各个界面都是大同小异，以整体翼肋的界面的建立为例说明。主窗口如图5.6所示。图5.6 创建模块主窗口创建模型功能的实现：编辑打开录制好的整体肋的宏程序，将程序保存到文本中备用。如图5.6所示添加所需控件，将一个Button控件名称改为CmdCrea,Caption属性改为“创建”，然后双击“创建”按钮，打开程序编辑窗口输入如下程序：Private Sub CmdCrea_Click() Language = VBSCRIPTDim CATIA As ObjectOn Error Resume NextSet CATIA = GetObject(, CATIA.Application)If Err.Number 0 Then Set CATIA = CreateObject(CATIA.Application) CATIA.Visible = TrueEnd IfOn Error GoTo 0在这程序之后加上录制的宏程序，然后将宏程序中的参数进行参数化。添加picture控件，将对应翼肋的三维建模图片添加到控件的picture属性里。将翼肋的装配基准的注释添加到窗口上，如图5.6所示。5.3.4 校核模块按图5.6布置好控件，双击校核按钮进行编程，将第三章中的校核公式进行修改，VB能识别的形式，其校核程序段如下： d1 = Val(Text4.Text): d2 = Val(Text5.Text): d3 = Val(Text6.Text): d6 = Val(Text9.Text) E = Val(Text21.Text): b = Val(Text22.Text): e = Val(Text23.Text): F = Val(Text25.Text) V1 = F / (d1 * b + (d1 + d2 + d3) * d6 * 2) V2 = 20.5 * E * d1 * d1 / (1 - e * e) * b * b)If V1 = V2 Then MsgBox 翼肋的载荷超过屈服极限，此翼肋不满足要求！, , 提示Else MsgBox 此翼肋满足要求！, , 提示End If翼肋库的新增功能的实现：首先新建一个窗口（此窗口只有有一定权限的人员才能打开），名称改为“设计窗口”，如图5.7所示布置好控件。考虑到不同类型翼肋有不同数量的参数，而对数据库进行修改时都要调用设计窗口，所以在设计窗口中将所有翼肋的参数列举出来，修改时只需要修改对应的参数，而用不到的参数则填零。图5.7 设计页面窗口5.4 主界面总体布局 机翼翼肋零件库主界面的设计在制动器零件库的建立过程中相当重要，一个好的零件库主界面能够让用户对所要设计的产品一目了然，即使是不太熟悉本库零件的用户，也能够对界面的内容有所了解，因此界面的设计在保证其功能的同时，应尽量做到友好、简洁。在本设计中应用到了ADODC控件，和DataGrid控件26。本次设计的界面结果如图5.5所示。6 零件库的使用说明打开系统，进入登陆界面如图6.1所示。如果没有用户名可以点击注册按钮进入注册界面如图6.2所示，在注册界面用户可以注册为普通权限用户。如果有账号直接输入用户名和密码点击确定可以进入查询窗口如图6.3所示，当然在登录界面是有系统保护的，如果密码连续三次输入，界面将被锁定，强制退出。 图6.1 登陆窗口图6.2注册窗口图6.3 查询窗口用户可以在查询窗口根据机翼的种类和翼肋的型号进行查询。查询窗口的DataGrid插件可以根据查询结果显示查得的翼肋参数信息。图片窗口显示相应的机翼翼型和翼肋型的样图。点击“用户管理”按钮可以进入用户修改界面如图6.4所示，所有用户都可以进入修改密码界面，只有管理员才能进入到管理原入口。修改密码界面如图6.5所示，点击管理员入口后，系统会进行身份的校核，如果有管理员权限，则弹出管理员管理界面，如图6.6所示，可以进行相应的修改，添加和删除操作。点击“修改”按钮如图6.7所示界面，管理员能够修改用户的权限；点击“添加”按钮，会弹出如图6.8所示的界面，管理员可以在该界面添加需要添加的用户及其权限的设定；点击“删除”按钮，系统会弹出如图6.9所示的删除界面，管理员可以进行用户名的查询，然后执行删除命令。图6.5 修改密码界面图6.4用户修改界面图6.6 管理员窗口图6.7 管理员修改窗口图6.8 管理员添加界面图6.9 管理员删除界面点击图6.3中的“查询”按钮，进入创建窗口如图6.10所示，窗口中显示了所查询翼肋型号的参数信息和模型图。用户可以根据需求更改该型号翼肋的参数后进行建模，点击“创建”按钮，系统会自动调用CATIA并创建出该型号翼肋的三维模型。点击“设计”按钮进入数据库的设计与修改窗口如图6.11所示，如果用户权限达到要求,用户就可以对数据库内容进行添加、删除、修改等操作。校核栏中，用户填入对应数据可以判断此翼肋是否符合设计受力情况，来减少因结构受力不合格而浪费不必要的时间，所以创建前一定得先校核。在设计窗口进行添加命令前，需要要先点击“新建”按钮，清空数据。图6.10 创建窗口图6.11 设计窗口7 结束语随着社会日益增加的竞争和企业对CAD零件库重要性的深度认识，件库的开发应该会随着人们的知识和经验的积累而越来越完善。尤其是对于航空航天业这样的大工程，高科技，高消耗的行业的制造业来说，好的三维CAD零件库设计显得非常的重要，它能极大的提高设计效率，节省成本，把有限的资源最大化。本课题正是基于这几点，开发了基于CATIA的飞机机翼翼肋零件库，把机翼翼肋的常用件进行了归纳，建立了翼肋的零件库，在老师和同学的帮助下，做了以下几点主要的工作：（1） 通过对翼肋的结构特征进行分析，提取相关零件的关键尺寸，建立比较全面的零件参数数据库；（2） 利用VB设计出较友好的人机交换界面，易于管理；利用查询界面用户能够对本设计平台包括的零部件一目了然，此界面跟数据库相连，能够及时将数据库中相关零件参数显示到界面上，除了能选用数据库中已有参数外，用户还能够自行添加所需参数，如果对添加参数不满意，用户还可以进行修改或删除；（3） 通过Automation接口与CATIA相连，对宏进行修改，最终完成对CATIA的二次开发，使之能够跟用户进行交互式自动建模。利用本次开发出的翼肋零件库，用户能够完成翼肋的快速设计，从而提高设计效率。对于本文开发出的系统，由于时间和本人能力有限，还存在着许多需要进行改进的地方：（1） 翼肋零件库中零件的种类有限，还需要扩充，本文仅标准化了部分飞机的翼肋，在完善系统方面还有进一步的提升，如主界面结构的优化，代码的优化。（2） 零件关键参数的提取上还可以