SolidWorks摩托车无级变速器虚拟实验系统开发

2013-05-20 by:广州有限元分析、培训中心-1CAE.COM 来源:仿真在线

为了掌握摩托车无级变速器的各项性能,并能将理论数据与模型数据进行对比.本文完成了在以SolidWorks 三维设计软件平台上开发无级变速器虚拟实验模型,并主要介绍了摩托车无级变速器实验系统开发的目的、方法和过程,以及对SolidWorks进行_次开发实现部分模型进行造型,最后根据设计的实验方案,完成虚拟实验系统的开发。

作者: 蒋强*杨英*吴敏来源: 万方数据
关键字: Solidworks 无级变速器虚拟实验系统二次开发

1虚拟实验系统

     在对摩托车无级变速器进行试验前,希望能更多了解其各项性能指标,因而其虚拟实验系统应具备以下条件:

     ①模型完整,且尽量与实物接近,才能对实验过程进行真实的模拟仿真;
     ②尺寸灵活,能根据不同的参数进行修改,即有尺寸驱动功能;
     ③各功能模块具有机构的运动真实模拟功能;
     ④能对系统的动力学特性和运动特性作分析比较。

     2系统建模

要设计一个功能齐全的无级变速器虚拟实验系统,首先必须要在SolidWorks平台上建立无级变速器的模型,此模型不仅能体现无级变速器的轮廓特征,还要具有各零件和部件之间的相互约束关系。

(1)非标零件模型建立

在建模的过程中,有许多零部件可以在SolidWorks环境下完成,也可根据所设计的维图形,利用软件与AutoCAD、 CAXA等图形软件的接口接导人草图.再经拉伸、旋转和切除等操作来完成建模。如轴类,在SolidWorks中打开DWG (AutoCAD)或DXF (CAXA)文件,依次点选"以草图输人到新零件"、"下一步"、"下一步""完成"。完成了草图的导人后。接着就可对草图进行编辑,拉伸等操作,得到所需要的零件形状。对一些不样条曲线或曲面,可以从ASCII文本文件中读人数据或直接输人点坐标两种方法形成样条曲线,再运用扫描和放样技术完成不规则曲面实体模型。

(2)标准件及齿轮模型

标准件和齿轮是任何机构设计中最多的零部件之一,如果我们每次设计都重新画每个螺母、轴承或齿轮,这将会降低工作效率。所以,建立标准件库和开发齿轮插件,并将应用程序嵌人到SolidWorks内部,加载成功后,在SolidWorks的主菜单上将出现应用程序的菜单,就象其自带的功能一样,可大大提高设计的效率。

为了用户开发定制应用程序,SolidWorks提供了个API函数,SolidWorks的API接口有两种:一种是OLF程序接口;另一种是基于Windows的COM接口。 OLE接口技术主要用于VB, Delphi等的编程,此技术只支持开发EXE形式的应用程序,不能直接挂接在SolidWorks的界面菜单卜。而COM组件技术常用于VC编程,并且SolidWorks也是用VC编写而成的,所以用VC通过COM接口开发的应用程序,实现最底层的开发且代码执行的效率更高。所以在VC环境下,基于COM接口编写的动态链接库DLL文件可以直接在SolidWorks菜单或工具条上显示、下面就齿轮模型的设计进行实例说明。

首先,在SolidWorks安装目录下,找到user.dll文件,打开进人一个VC编程环境接着按以下步骤进行编程设计。

① API对象的建立

主要有:SolidWorks, ModelDoc(对象模型)、PartDoc(零件对象)、DrawingDoc(绘制对象)、Sketch(草图对象)、Feature等,这些对象是实现SolidWorks应用程序的基本元素,它们位于用户接口对象的顶层。所有的对象与高级程序设计语言的对象一样,具有封装性和重载性,所以对象之间可进行方法与属性的共享。

②查询对象属性和方法

对象的属性与方法是通过API函数实现,而API函数的调用是要与SolidWorks连接好后,在其连接函数中完成。此时,就可以进行零部件图的建立,选择操作(如基准、对象的选择);用InsertSketch()函数插人草图,绘图函数绘制出齿轮的齿形轮廓;接着调用PartDoc对象中的特征函数FeatureExtusion()(拉伸)、FeatureRevolve()(旋转)、FeatureScan()(扫描)等生成需要的模型。

③应用程序资源管理

在进行SolidWorks应用程序的开发过程中,为了避免与其它的系统或软件资源发生冲突,在运用新的资源前调用AfxGetResourceHandle函数来保存当前正在使用的资源,然后调用AfxSetResourceHandle函数将新资源设置为当前资源。

SolidWorks摩托车无级变速器虚拟实验系统开发solidworks simulation应用技术图片图片1

④生成DLL文件

基于COM组件的应用程序可以生成EXE文件或DLL文件,为了在SolidWorks中直接使用所开发的应用程序,我们将程序编译成DLL文件,它可作为一个插件加载到SolidWorks的工具栏或菜单中。但是,编译后的DLL文件同样也不能马上在SolidWorks中打开,还必须与SolidWorks进行连接与注册,即用InitUserD113函数将DLL初始化并运行成功,便完成与SolidWorks的连接。SolidWorks的插件管理器是不能挂接未注册的DLL,所以还需用Windows系统的DllRegisterSevert()函数进行注册,反注册采用DIlUnregisterSevert()。

     这样就完成了齿轮插件程序的编译与导人。齿轮设计界面如图1,齿轮程序运行结果如图2所示,种承份助界面结果如图3所示。

     3系统总体设计

     系统设计流程图如图4所示。

SolidWorks摩托车无级变速器虚拟实验系统开发solidworks simulation学习资料图片4

(1)装配设计

零件库包含摩托车无级变速器模型的所有零部件。在SolidWorks中点"工具"选择"选项"弹出系统选项对话框,再点选"文件位置",选择"添加"按钮,导人存储零件模型的文件夹,形成摩托车CVT零件库。这样非常方便装配时选取零件。

将零件模型在计算机中装配称之为"虚拟装配"。装配的位置、约束条件等对后面的虚拟实验分析有很大的影响,并在装配后还需对其进行分析、修改、干涉检查等措施。在SolidWorks中,装配的方法有两种:自上而下和从底向上。由于在装配前,已经完成各零件的设计,所以本文采用从底向上的方法装配。SolidWorks为用户提供了十几种零部件的约束关系。而零件的装配实际仁就是约束零件之间的位置关系,囚此用户可以选择不同的约束关系来完成零部件的限位约束。

干涉检查是另一保证各零部件的设计关系止确与否的方法,而且也为后面进行动态静态分析作准备。检查的方法有:动态于涉检查与静态干涉检查。一般情况下先进行静态检查,主要针对装配时各零部件相互之间是否发生干看涉。如果有干涉就须对装配体进行重新定位约束,直到无静态干涉。再进行动态干涉检查,主要是检查在机构运动时,各零部件是否发生碰撞,移动的位置、距离是否正确,间隙尺寸多人等。

(2)虚拟实验方案设计

本文介绍的摩托车CVT与过去的踏板式摩托车的无级变速器的控制原理不同,前者是通过控制无级变速器和油门的开度从而控制发动机,使其工作在最佳状态,而后者的控制策略完全相反。为了能更真实模拟实验过程,在设计方案时,不仅要实现一般变速器的性能参数侧试,还必须对带的偏斜、滑移量进行检测。具体步骤及要求如下:

①变速器的功率、最大转矩、最大转速、传动比范围;②摩托车CVT的基本运动,及运动的约束条件;③模拟实验的内外部条件;④输入输出函数关系及约束条件;⑤实验前后的静动力学分析与运动仿真,以及参数的对比。

(3)系统功能实现

实验开始前,按照以上步骤设计出实验方案,给定其输人输出函数,对摩托车CVT进行运动仿真,静、动力学分析,并将仿真分析结果存储在数据库,以便同理论数据比较。如果根据所设计的方案无法达到设计的要求,就必须更改设计方案,如果是机构的力学性能不符要求,可对机械模型进行修改,加约束、加强结构刚性等。

     4结束语

在实验前,开发虚拟实验系统,对模型进行虚拟实验是必要的,也是切实可行的。摩托车CVT虚拟实验系统设计为实验提供了强有力的依据,大大缩短产品的开发周期,提高了设计的质量。