液压减振器参数化设计技术

液压减振器参数化设计技术Ξ

吴莉华

(湖南工程学院机械电子工程系,湘潭411101)

摘要:结合液压减振器设计实例对参数化特征造型设计过程进行了深入的研究。关键词:参数化设计;特征造型;液压减振器;C AD ;Pro/Engineer 中图分类号:U463133+511 文献标识码:A 文章编号:1001-3881(2004)10-129-2

P arameterized Design for Damper

W U Li 2hua

(Dept.of Mech.,Hunan Institute of Engineering ,X iangtan 411101,China )

Abstract :The study and application of C AD technology was introduced for the design of dam per based on parameterized feature m odel 2ing.

K eyw ords :Parameterized design ;Feature m odeling ;Dam per ;C AD ;Pro/Engineer

0　前言

减振器主要是用于减小或消弱振动对设备与人员影响的一个部件。它起到衰减和吸收振动的作用。使得某些设备及人员免受不良振动的影响,起到保护设备正常工作及人员安全的作用,因此它广泛应用于各种机床、汽车、摩托车、火车、轮船、飞机及坦克等装备。

近年来,高速公路的不断发展及铁路火车提速、飞机的频繁起降等,对减振器的要求愈来愈高。人们不但要求安全可靠,而且要求旅途舒适。对此,减振器起着举足轻重的作用。

液压减振器和圆簧组成的弹簧减振装置,是现代铁路车辆动力系统中广泛采用的部件。弹簧储能缓冲和减振器耗能减振,它们能减少车辆运行中的颠动,改善车辆运行的动力品质。随着我国铁路车辆提速的进程,提高列车运行品质是一个关键的课题。研究新一代减振系统和提高现有减振装置的品质具有同等重要的意义。1　半主动液压减振器结构原理

图1　半主动液压减振器结构原理图图1为半主动减振器结构原理图,由图可看出半主动减振器较被动式减振器不同之处在于多了一套控制系统,此控制系统由加速度传感器、控制器、两个电磁阀和一个电液比例安全阀及相应的油路组成。天棚控制所需提供减振力的大小、方向及状态的转换均是由电磁阀和电液比例安全阀通过不同的

状态组合而得到的。图中所示为各阀非控制(失效)

状态的情形。2　基于Pro/Engineer 的参数化特征造型

在特征造型系统中,特征被定义为一种参数化的形状单元,它具有几何、属性和制造知识三方面的信息,能同时满足设计和制造的应用要求。对于不同的应用,存在不同的特征描述,所以特征的定义和分类也不统一,一般将特征分为:形状特征、精度特征、材料特征、技术特征和管理特征。形状特征的构成在形式上可分为主特征和辅助特征。特征之间存在着继承关系、邻接关系、从属关系和引用关系。

图2　特征模型基于特征的零件描述模型是一个多层次的数据结构。它由零件级、特征级、几何/拓扑级三级模式组成,其结构如图2所示。按照这种模型结构C AD 系统所生成

的数据,是按零件、特征和

图3　Pro/E 参数化特征造型流程几何实体所构成的三级网状结构。在C AD 的交互设计过程中,用户处理的是零件级和特征级的数据,而计算机内部采用几何/拓扑数据来进行存储和记录。

Pro/E 是基于参数化的特征造型系统,造型过程模拟了加工过程,工程人员采用具有智能特性的特征功能生成特征,进而生成零件。图3给出了Pro/E 参数化特征造型一般程序。3　标准件库设计

液压减振器中包含大量的标准件,所以要建立

标准件图形数据库,以便

于装配图的设计。将标准图形特征分解并且参数化,

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基金项目:湖南省自然科学基金资助(编号:02JJ Y 4034)湖南省教育厅基金资助(编号:02C168)

并将标准中与参变量相对应的实际数据建立成标准数据文件(数据库),这样确定标准件参数后,就可以绘制装配图上的标准件图形。

在参数化绘图原理上,我们充分利用Pro/E软件本身具有的参数化功能,在修改一个尺寸后,图中的相关尺寸会自动更新,这样可以通过该方法建立三维标准件库,库中的标准件由其自身的特征和参数控制,这不仅所占空间小,而且易于增删和修改。因此标准件库的关键技术在于三维参数化标准件图库和标准件参数库的建立。

311　三维参数化标准件图库的建立

三维参数化标准件库是参照国际标准(IS O)以及国家标准(G B),利用特征造型技术建立的,该图库中存储的并不是带有具体几何数据的实体模型,而是各类由尺寸驱动的参数模型,因此要求设计人员具有较高的技术水平,用最少的特征和参数表达模型。

(1)建立参数模型:首先根据标准件的特点确定原型零件,尽量保证该原型拥有最简的特征,并利用几何约束和拓扑约束来定义标准件的几何形状,从而得到标准件的几何约束关系描述。

(2)确定标准件的尺寸特征参数名:尺寸、特征参数名是构成几何体的几何要素,由字母、数字和下划线组成,一旦确定后在整个使用过程中应前后保持一致。它的唯一性保证了标准件参数库的准确性。

(3)确定标准件尺寸关系:利用代数表达式来定义标准件的基本尺寸之间的参数关系,将尺寸参数<变量>与尺寸之间的对应关系生成一个与标准件图素相联系的外部参数文件,当改变参数文件中的有关变量,通过尺寸驱动处理即可生成所需尺寸的标准件。

(4)建立三维参数化标准件图库:采用上面定义的标准件尺寸、特征参数名与尺寸关系描述生成一个不带有具体几何数据的实体模型,形成三维标准件图库。

312三维标准件特征参数库的建立

根据原型零件已确定的尺寸、特征参数名,将每种标准件按类型分类,然后将其所有规格全部录入到标准件参数库中,形成三维标准件特征参数库。三维标准件特征参数库主要存储标准件的各种参数,包含了标准件所具备的几何特性参数,并将这些几何特性参数存放在数据库中,并通过查询主参数从数据库中查询出相关的特性参数,再把这些特性参数传递给三维标准件图库。

4　虚拟装配

其它的各个零件的建模与上述标准件的建模过程类似,虽然各个零件在结构上会有所差别,但在Pro/ E里建模的思路是一致的。在零件造型完成以后,根据设计意图将不同零件组装在一起,形成与实际产品相一致的装配结构以供设计者分析评估。通过参数化方法将零件组装成装配件与用参数化方法将特征组装成零件的过程非常相似

,最后的总装图如图4所示

。

图4　半主动液压减振器装配图

图5　总装爆炸图

5　结束语

Pro/E是先进的工业设计自动化系统,它提供的设计理念将设计、制造、分析以及生产管理融为一体,赋予“设计”完整的概念。运用Pro/E对液压减振器进行参数化设计,建立三维实体模型,有助于提高产品质量、缩短生产周期、降低成本,因而必将取代传统的设计方法。

参考文献

【1】杨国桢,王福天1机车车辆液压减振器1中国铁道出版社,20031

【2】章宏甲,黄　谊1液压传动1机械工业出版社,20001【3】宋玉银.基于特征的C AD系统[J].计算机辅助设计与图形学学报,1998.

【4】林清安1Pro/E NGI NEER2000i2零件设计实务1北京大学出版社,20011

作者简介:吴莉华,女,工程师。

收稿时间:2003-09-10

(上接第151页)

煤炭工业出版社,1990130～2001

【2】机械工程手册编辑委员会1机械工程手册[M](第6

卷)1机械工业出版社,1980132～216,32～4001

作者简介:张维光,男,30岁,研究生,主要研究方向:计算机监测与监控。

收稿时间:2003-09-05

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