三维参数化CAD在农业机械设计中的应用

２００６年４月　农机化研究　第４期　三维参数化ＣＡ　Ｄ在农业机械设计中的应用　杨秀景，李耀明，王智华　（江苏大学机械工程学院，江苏镇江２１２０１３）　摘要：计算机辅助设计（ＣＡＤ）技术的发展，尤其是三维参数化ＣＡＤ系统的发展和应用，使传统的产　品设计方法发生＿ｒ性的变化，产生了巨大的社会效益和经济效益。为此，简述ｒ三维参数化ＣＡＤ　技术的概念及优点，并结合实例说明其在农业机械设计中的作用。　关键词：计算机应用；ｉ维参数化ＣＡＤ；应用；农业机械　中图分类号：ＴＰ３９１．７２；￥２１　９．０２　文献标识码：Ａ　文章编号：１　ＯＯ３—１　８８Ｘ（２００６）０４－－０１　８４一Ｏ２　０　引言　计算机辅助设计（ＣＡＤ）技术产生于２０世纪　参数化设计方法与传统的设计方法相比，其最　大的不同就在于它存储了设计的整个过程，能设计　出一簇而不是单一的产品模型。参数化设计使得设　计人员可以通过变动某些约束参数而不必运行产　品设计的全过程来更新设计，为进行产品初始设　５０年代后期，经历了二维平面图形设计、交互式图　形设计、三维线框模型设计、ｉ维实体造型设计、　自由曲面造型设计、参数化设计及特征造型设计等　发展过程…。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，已广泛应用于工　计、产品模型的编辑和修改以及多种方案的设计和　比较提供了有效手段。　程设计的各个领域。尤其是三维参数化ＣＡＤ系统的　发展和应用（如ＣＡＴＩＡ、ＵＧ、ＰＲＯ／Ｅｎｇｉｎｅｅｒ等）使　传统的产品设计方法发生＿ｒ性的变化，产生了　巨大的社会效益和经济效益。目前，在农业机械设　计领域中也越来越多地采用三维参数化ＣＡＤ技术。　２　应用实例　为了提高设计水平，缩短联合收割机的开发周　期，以轴流钉齿脱粒分离装置为设计出发点，以　Ａｕｔｏｄｅｓｋ公司三维造型软件ＭＤＴ为设计平台，利用　ＡｕｔｏＬｉｓｐ，Ｏｂｊｅｃｔ　ＡＲＸ＋ＭＣＡＤ　ＡＰＩ进行二次开发，　建立基于ＭＤＴ的脱粒分离装置的三维参数化设计系　统，用以进行脱粒分离装置的总体参数设计、零部　件参数化设计，以及脱粒分离装置系列产品零部件　工程图纸的自动生成…。　本文利用具体实例简单阐述厂三维参数化ＣＡＤ技术　在农业机械设计中的应用。　１　三维参数化ＣＡＤ设计的概念及优点　三维参数化ＣＡＤ设计是采用约束来表达产品模　型的形状特征，并用一组参数来控制设计结果，从　而通过变换一组参数值方便地创建了一系列形状　类似的零件　。　本系统由３大功能模块和若干子模块组成。各　功能模块之间性较强，其连接主要是通过数据　传送来实现的，模块内部采用公共区实现数据共　享。系统结构如图１所示。　管理系统　Ｉ　三维参数化ＣＡＤ设计的基本手段有程序驱动和　尺寸驱动。程序驱动法是通过分析图形几何模型的　特点。确定模型的主参数以及各尺寸间的数学关　系，将这种关系输入程序中，进而在设计零件时只　要输入几个参数，就可生成所要求的模型；尺寸驱　动是对程序驱动的扩展，其基本思想是由应用程序　生成所涉及的基图，该图的尺寸有一系列的标识，　用户界面　Ｉ　滚筒设计　（包括针　齿排列、　滚筒直径　设计计算模块　Ｉ　图形绘制模　校验模块　Ｉ　Ｉ　凹　板　设　计　Ｉ　顶　盖　设　计　Ｉ　零　件　图　的　ｌ　装　配　图　的　Ｉ　动　静　平　衡　Ｉ　强　度　校　核　这些尺寸由用户在编程时输入或交互式输入，从而　生成用户模型　。　收稿日期：２００５　０９一ｌ５　设计等）　厶　制　制　校　核　图１　系统结构图　作者简介：杨秀景（１９８０一），男．杭州人．硕Ｊ．、（Ｆ　ｍａｉｌ１ｊｓｄｘｙｘＯｓｏｈｕ．ＣＯＩｎ　管理系统主要负责设计系统　数据文件以及　Ｉ８４一　维普资讯 http://www.cqvip.com

２００６年４月　农机化研究　第４期　图形绘制系统的联系，各子系统、分系统之间的联　构参数和装配参数都要传送到数据文件中，用以驱　系，以及程序调用、数据传递等问题。　动图形，并且建立单个零件的几何拓扑关系以及装　在系统的开发过程中，参数分为几何参数、结　配模块中的各个零件的位置约束关系。　构参数和配合参数３种。几何参数确定零件的几何　在脱离装置参数化设计系统中，只要输入喂人　尺寸结构参数主要确定钉齿的排列方式，配合参数　量和螺旋头数，就可得到相应的滚筒参数。如输入　确定零件的相对位置关系。整个参数设计过程自上　喂人量３ｋｇ／ｓ和螺旋头数２时，就得到图３所示的　而下进行，其原则是：上层设计控制下层设计，对于　滚筒（长度Ｌ＝１４６０ｍｍ，直径Ｄ＝５６０ｍｍ，钉齿数　设计细节和实现方法不必关心；下层设计在满足上　ｚ＝１１０），并可以输出相应的零件图和装配图。　层设计约束的基础上，可以在局部范围内调整生成　参数；零部件之间通过装配关系构成一有机整体，　保证设计的一致性和完整性。　整个系统的建立过程是按照以下方式进行：　（１）在Ａｕｔｏｄｅｓｋ　ＭＤＴ平台上建立以特征参数　为基础的三维模型零件，同时找出零件所有尺寸间　的关系，确定能用来驱动生成模型的参数。　（２）整理参数列表，建立数据文件并编制出人　机交互的对话框界面，如图２所示。　围３滚筒结构图　３　结束语　随着现代ＣＡＤ技术的迅速发展，三维参数化设　计技术也逐步地应用到农业机械设计中来，使农业　机械的设计水平和设计效率得到了很大的提高，从　箧基Ｉｌ一日＾：　轩・　矗鼻＾■＾入Ｂ．ｄ电麓●■　童　而缩短开发周期。因此，应该积极促进参数化ＣＡＤ　圜　二二二］　ｌＩ　技术在农业机械产品开发中的应用。　参考文献：　图２　系统程序主界面围　［Ｉ］童秉枢．现代ＣＡＤ技术［Ｍ］．北京：清华大学出版社，２０００．　（３）设计计算模块，建立符合设计任务要求的　［２］　袁天容．简论ＣＡＤ软件在齿轮三维参数化设计的应用［Ｊ］．　各因素与结构尺寸参数之间的数学模型。整个设计　中西部科技，２００４，（１０）：１０－１１．　计算过程按照自上而下的方式进行。对有成熟参照　［３］刘子建，叶南海．现代ＣＡＤ基础与应用技术［Ｍ］．长沙：湖　对象的部分，采用相似设计方法；对不成熟的部分，　南大学出版社，２００４．　采用模拟对比法。所得的结构参数和装配参数都要　［４］　闵敏，桑正中，王新忠．联合收割机脱粒装置三维参数　传送到数据文件中，用以驱动图形。　化系统设计［Ｊ］．农业机械学报，２００１，（３）：４２—４４．　（４）建立参数驱动机制，将设计计算所得的结　Ｔｈｒｅｅ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　Ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ　ＣＡＤ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｍａｃｈｉｎｅ　ＹＡＮＧ　Ｘｉｕ－ｊｉｎｇ，ＬＩ　Ｙａｏ．ｍｉｎｇ，ＷＡＮＧ　Ｚｈｉ．ｈｕａ　（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｕ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ　２１２０１　３，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ＣＡＤ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｒｅｅ．ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ　ＣＡＤ　ｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅｒｅ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ａｎ　ｅｎｏｒｍｏｕｓ　ｃｈａｎｇｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｗａｙ　ｉｎ　ｐｒｏｄｕｃｔ　ｄｅｓｉｇｎ　ｃｏｍｐａｒｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｐａｓｔ，ＳＯ　ａｓ　ｔｏ　ｂｒｉｎｇ　ａｂｏｕｔ　ｇｒｅａｔ　ｓｏｃｉａｌ　ａｎｄ　ｅｃｏｎｏｍｉｃ　ｂｅｎｅｆｉｔ　ａｔ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｔｉｍｅ．Ｔｈｉｓ　Ｐ印ｅｒ　ｂｒｉｅｆｓ　ｔｈｒｅｅ．ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ　ＣＡＤ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　ｍｅａｎｗｈｉｌｅ　ｔａｋｅｓ　ａｎ　ｅｘａｍｐｌｅ　ｔｏ　ｅｘｐｌａｉｎ　ｈｏｗ　ｔｏ　ａｐｐｌｙ　ｉｔ　ｉｎ　ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ　ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ　ｍａｃｈｉｎｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ；ｔｈｒｅｅ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ　ＣＡＤ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ；ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　ｍａｃｈｉｎｅ　．１８５．