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基于UG的鼓式制動(dòng)器設(shè)計(jì)參數(shù)化研究
摘要
本文運(yùn)用UG軟件來(lái)設(shè)計(jì)和研究制動(dòng)器的類型參數(shù)。根據(jù)離散化原理,離散鼓式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)模式.選擇制動(dòng)器組件的典型特征和三維參數(shù)化建模工作的各個(gè)部分,來(lái)建立一個(gè)模型參數(shù)庫(kù)調(diào)用。
關(guān)鍵詞：制動(dòng)器;UG;參數(shù);離散;研究
制動(dòng)器是汽車產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。隨著人民生活水平快速發(fā)展和提高對(duì)汽車制動(dòng)器的設(shè)計(jì)提出了更為嚴(yán)格的要求。不僅要滿足制動(dòng)所必須的基本性能，還要滿足嚴(yán)格的環(huán)境保護(hù)要求。本文主要研究鼓式制動(dòng)器的參數(shù)化設(shè)計(jì)。
1. 制動(dòng)器的離散化
隨著參數(shù)的變化，模板特性可能出現(xiàn)的變化情況有：a）該特征維持不變，只是尺寸按比例重新產(chǎn)生;b）該結(jié)構(gòu)特征的改變。
上述兩種變化情況，在實(shí)際操作中，因?yàn)檫x擇隨著模板模擬目標(biāo)尺寸的差異，必須設(shè)計(jì)的不是很大，因此主要有第一類的情況，尺寸在一定的維護(hù)范圍內(nèi)變化。當(dāng)參數(shù)變化的非常劇烈時(shí)候，就會(huì)出現(xiàn)第二種情況，這要求建立的模板必須全面的描述模型。當(dāng)然，如果一個(gè)模板很接近模型，其必須手動(dòng)增加的特征是減少了，但這個(gè)模板具有代表性和典型性會(huì)差一些;當(dāng)模板與有待于構(gòu)建模型有一定差距時(shí)，其需要增加手動(dòng)的特性有很多，但它的代表性和典型性的好一些。這是一對(duì)相互矛盾的，在構(gòu)建模板時(shí)應(yīng)該找到一個(gè)比較好的平衡點(diǎn)，這樣既可以建立代表模板，也加速了零部件的設(shè)計(jì)速度。
然后根據(jù)一定的規(guī)則分開(kāi)，分離每個(gè)制動(dòng)器模型對(duì)應(yīng)的零部件，提取這些零部件的典型特征，形成模板的參數(shù)設(shè)計(jì)要求。
分開(kāi)規(guī)則的差異是：
1.1。近似的成分提取相同的特征。
1.2。單獨(dú)特有的部分對(duì)其進(jìn)行特征提取。
1.3。進(jìn)行特征提取，應(yīng)該盡可能提取類似的特性。
1.4。特征提取，考慮其實(shí)現(xiàn)的可能性。
離散鼓式制動(dòng)器后，組件如下：
摩擦片（約2件）;
制動(dòng)蹄（類型）;
支承銷
缸體（類型）?
活塞（類型）;
皮碗（類型）;
制動(dòng)鼓（類型）;
制動(dòng)防護(hù)罩板（類型）;
波動(dòng)支承桿（類型）;
彈簧（類型）;
附錄（套筒防塵套，活塞防塵套，放氣螺釘螺帽，進(jìn)油口防護(hù)罩，密封圈，防松螺栓，分離制動(dòng)總泵和封油密封圈及各種彈簧等等）
上面列出后僅是離散的組件的統(tǒng)一名稱，對(duì)于一個(gè)特定的名稱，有許多種特性不同的組件，這要求分別設(shè)置模板，以滿足設(shè)計(jì)的需求，例如一個(gè)氣缸體的名稱，具有至少5種不同類型的氣缸體，因此必須單獨(dú)建立的模板。即使從songs’s制動(dòng)器的固定周期提取來(lái)作為模板，也還要建立了許多特殊特征成分的模板，所以說(shuō)，從本質(zhì)上講，它是基于每個(gè)組件的離散化。選擇模板離散組件后，并按照要求生產(chǎn)出新的組件模型的大小，再組裝的剎車系統(tǒng)。
當(dāng)每個(gè)部件參數(shù)化后，整個(gè)參數(shù)必須嚴(yán)格控制，必須用盡可能少的參數(shù)來(lái)描述整個(gè)組件。當(dāng)然尺寸也即是這里參數(shù)是指大小是可以改變的，組件大多數(shù)尺寸的需要使用這些是可改變尺寸的驅(qū)動(dòng)（即變化是獨(dú)立變量，寫的是驅(qū)動(dòng)尺寸的函數(shù)形式），也導(dǎo)致要連接眾多的尺寸，使整體聯(lián)動(dòng)，完成參數(shù)化建模工作。
2制動(dòng)參數(shù)
本設(shè)計(jì)采用的方法基于所述特性參數(shù)建模，實(shí)現(xiàn)汽車制動(dòng)零部件快速設(shè)計(jì)和自動(dòng)設(shè)計(jì)。因此需要明確以下幾個(gè)具有特征性的相關(guān)概念。
2.1特征定義
特征是高層次的抽象描述，設(shè)計(jì)師描述設(shè)計(jì)對(duì)象的功能，形狀，結(jié)構(gòu)，制造，裝配，檢查，管理和使用信息，并具有準(zhǔn)確的項(xiàng)目的含義等的關(guān)系。特征模型使用邏輯中的相互依存關(guān)系對(duì)其進(jìn)行描述和對(duì)影響語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的特性實(shí)例和關(guān)系的表達(dá)。與低級(jí)別的幾何形狀比較元件表面，側(cè)面，所表達(dá)的幾何實(shí)體方法所不同的是：該特性模型表達(dá)了高水平的具有功能意義實(shí)體，如孔，槽等，其操作目標(biāo)不是原始幾何元素，而是該產(chǎn)品的功能要素，所述產(chǎn)品的技術(shù)信息和經(jīng)營(yíng)信息，體現(xiàn)設(shè)計(jì)者的意圖。
2.2特征分類
特征是產(chǎn)品的描述信息。在不同的應(yīng)用領(lǐng)域和不同的對(duì)象，特征和抽象的分類方法是不同的。通過(guò)分析機(jī)械產(chǎn)品的大量組件藍(lán)圖信息和加工工藝信息，可構(gòu)成組件特征劃分為五大類：
管理特點(diǎn)：與組件管理相關(guān)的信息集合，包括標(biāo)題欄信息（例如組件的名稱，圖號(hào)或插圖，設(shè)計(jì)師，設(shè)計(jì)日期等），零件的材料，沒(méi)有包括的信息如粗糙度等。
技術(shù)特點(diǎn)：描述部件的性能和規(guī)格的信息集成。
材料的熱處理特點(diǎn)：零件材料及熱處理相關(guān)信息集合，如材料性能，熱處理，硬度值等。
精度特點(diǎn):描述組件的形狀、尺寸變化的允許量信息集合,包括公差(尺寸公差、形狀位置公差)和表面粗糙度。
形狀特征:描述組件相關(guān)的形狀、大小的信息集合,包括函數(shù)形狀,加工工藝形狀,裝配輔助形狀。
裝配特征：組件方向相關(guān)性的，共同的工作面和協(xié)調(diào)關(guān)系。
在上述特征中，形狀特征是描述部件或產(chǎn)品最重要的特征。它可分為主要特征和輔助特征，前者是用來(lái)描述對(duì)象的結(jié)構(gòu)的基本幾何形狀，后者是進(jìn)行特征對(duì)象的局部形狀的表達(dá)
2.3特征關(guān)系
為了描述之間的特征關(guān)系的，可以運(yùn)用特征集合，特征實(shí)例的概念。特征集合是特征類型的描述，總結(jié)所有相同的信息特征。特征實(shí)例是特征屬性評(píng)價(jià)后的具體特點(diǎn),是特征集合的成員。在特征集合中,特點(diǎn),特征集合和特征實(shí)例的關(guān)系如下:
在特征中的繼承關(guān)系/構(gòu)成級(jí)別關(guān)系，它位于所述級(jí)別更高權(quán)限被稱為超類型的特性之間構(gòu)成級(jí)別關(guān)系，位于級(jí)別較低的層次上被稱為亞組的特性。子組特征可以繼承的超類性特性的屬性和方法的，這種繼承關(guān)系被稱為聯(lián)系。另一種繼承關(guān)系是特性集合和這種特性實(shí)例之間的關(guān)系，這種關(guān)系稱為相關(guān)。例如，某些混凝土圓柱是實(shí)例，圓柱特征類，反映了它們之間的關(guān)系。
相鄰關(guān)系。反映形狀特征之間的相互位置關(guān)系，表示控制器。其中的結(jié)構(gòu)相鄰關(guān)系形狀特征相鄰條件可以共享。例如，一個(gè)階梯軸，每相鄰的兩個(gè)軸段之間的毗鄰關(guān)系，其中每個(gè)鄰接表面狀態(tài)可以分享。
從屬。描述形狀特征遵守或所附的關(guān)系，表示是IST。下屬的形狀特征依賴于次級(jí)的形狀特征的存在,像斜邊上的圓柱體。
引用關(guān)系。描述特征的類作為連接屬性的引用相，表示為RE。報(bào)價(jià)關(guān)系主要存在于引用的形狀特征，形狀特征的精度特性，材料特性。
2.4特征建模
這種用建模的基本元素描述產(chǎn)品的特性的方法被稱為基于特征的建模技術(shù)。特征建模大致可歸納為三種模式,交互特征定義,特征識(shí)別和基于特征的設(shè)計(jì)。
交互特征定義。使用現(xiàn)有的幾何建模系統(tǒng)建立產(chǎn)品幾何模型,用戶定義特征幾何要素在圖互動(dòng)計(jì)劃過(guò)程中,并添加的信息例如特征參數(shù)或精度、規(guī)范、材料熱處理等幾何模型的屬性。這種建模方法的自動(dòng)性低,產(chǎn)品數(shù)據(jù)共享也難以實(shí)現(xiàn),在信息處理過(guò)程中很容易出現(xiàn)人為的失誤。
特征識(shí)別。它對(duì)提前定義了的特點(diǎn)進(jìn)行了比較具體的特征幾何模型，具體類型和附加信息。它通常是由以下步驟：1搜索產(chǎn)品幾何特征數(shù)據(jù)庫(kù)，拓?fù)鋷缀文Ｐ推ヅ洌?從自己區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)提取特征信息；3確定的特征參數(shù)，完成特征的幾何模型；4結(jié)合簡(jiǎn)單的特點(diǎn)成為新特點(diǎn)。
基于特征的設(shè)計(jì)。用戶直接定義組件的幾何實(shí)體的特點(diǎn)，不久之后在特征庫(kù)預(yù)先定義的特性實(shí)例，例如需要為特征的基本單元建立特征模型，從而完成了產(chǎn)品定義和設(shè)計(jì)。
2.5參數(shù)化設(shè)計(jì)
參數(shù)化設(shè)計(jì)定義了幾何圖的尺寸值與同一組參數(shù)的尺寸關(guān)系，提供給設(shè)計(jì)師進(jìn)行了幾何建模使用。參數(shù)的解決方案是簡(jiǎn)單，參數(shù)和設(shè)計(jì)對(duì)象的控制尺寸有明確的對(duì)應(yīng)關(guān)系，設(shè)計(jì)結(jié)果修改接收該尺寸的致動(dòng)。在生產(chǎn)中常用其中模塑在設(shè)計(jì)對(duì)象結(jié)構(gòu)的形狀，所述串行化標(biāo)準(zhǔn)信屬于這種類型的產(chǎn)品。
參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的原理如圖1所示。
圖1參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)原理
2.6參數(shù)設(shè)計(jì)
在參數(shù)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，搜索從CAD圖形文件的約束關(guān)系，然后打開(kāi)圖形固定大小的到參數(shù)圖自動(dòng)，新開(kāi)發(fā)的參數(shù)制圖軟件算法將被認(rèn)為是有利的，舊的圖表的參數(shù)重建。目前，這是最方式的設(shè)計(jì)應(yīng)用參數(shù)。關(guān)于系列化，通用化和標(biāo)準(zhǔn)化定型產(chǎn)品（如模具，夾具，液壓氣缸，組合機(jī)床，閥等）的設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，它使用的所有相對(duì)固定不變，只有產(chǎn)品結(jié)構(gòu)大小有差別，則結(jié)構(gòu)尺寸的差異是由相同數(shù)量的引發(fā)和類型數(shù)據(jù)取離散值中不同規(guī)格的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。這種產(chǎn)品可以替代的基本參數(shù)，隨著產(chǎn)品規(guī)格與相應(yīng)的變量的變化，然后根據(jù)這些數(shù)據(jù)與基本參數(shù)，利用計(jì)算機(jī)自動(dòng)查詢圖形數(shù)據(jù)庫(kù)，設(shè)計(jì)圖通過(guò)自動(dòng)在屏幕上的特殊繪圖軟件。如圖2的參數(shù)化設(shè)計(jì)的過(guò)程。
圖2三維模型參數(shù)化設(shè)計(jì)歷程
3三維實(shí)體參數(shù)化設(shè)計(jì)
參數(shù)化建模的主要思想是，以顯示產(chǎn)品型號(hào)與形態(tài)特征幾何約束，數(shù)學(xué)公式和關(guān)系，因此設(shè)計(jì)有類似的形狀和功能。參數(shù)化實(shí)體建模的關(guān)鍵是幾何約束關(guān)系提取和表達(dá)，該溶液以及參數(shù)化幾何模型的結(jié)構(gòu)。許多種幾何約束關(guān)系，可以寫一種特定格式的文件，包括同步的方程組（即用戶編程），輸入計(jì)算機(jī)，驅(qū)動(dòng)幾何設(shè)計(jì)組。例如，所確定的立方體的約束條件L，W，H可以形成使用該立方體的地面空間和底面周長(zhǎng)，面對(duì)人工智能知識(shí)的表達(dá)方式，這種方式會(huì)描述幾何體質(zhì)的約束關(guān)系，幾何和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與邏輯的步驟，并且將讀取的知識(shí)庫(kù)。一方面知識(shí)表達(dá)的方法是變化到表單由標(biāo)記來(lái)表示每一種類型的數(shù)據(jù)，求標(biāo)記溶液;在另一方面是增加了對(duì)基于約束的幾何形狀推斷，求數(shù)值解，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品在更大程度智能化設(shè)計(jì)。三維參數(shù)化模型是兩個(gè)主要的組成部分由幾何模型和所述約束信息組成。根據(jù)對(duì)什么規(guī)模的克制，該拓?fù)湫畔⒛Ｐ徒Y(jié)構(gòu)的順序，也就是他們之間的相互依存關(guān)系參數(shù)化建?？梢苑譃閮深愊群?。一種是幾何約束作用在固定拓?fù)潴w質(zhì)幾何組織，幾何約束值不改變幾何模型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，但改變了幾何模型的標(biāo)稱尺寸。
這種參數(shù)化建模系統(tǒng)采取B-REP作為其內(nèi)部表達(dá)的主要模式。另一種解釋是參數(shù)化模型的幾何構(gòu)成要素第一和克制他們，但模型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)之間的關(guān)系是由約束關(guān)系決定。這種參數(shù)建模系統(tǒng)采取的CSG表達(dá)作為內(nèi)部委托模式中，可能會(huì)發(fā)生變化的滿量程樣機(jī)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并且是由程序形式有利記錄結(jié)構(gòu)的全過(guò)程。
4鼓式制動(dòng)器模型的建立示例
通過(guò)構(gòu)建鼓式制動(dòng)器單獨(dú)組分的分析，建模組件可使用三種建模方法。
4.1使用零件的鈑金造型
板塊工作建模和參數(shù)化過(guò)程類似于實(shí)體建模，通過(guò)二維示意圖，計(jì)劃組成部分相關(guān)特性，加入了限制，標(biāo)記相關(guān)的尺寸弧形側(cè)面板使用工作模塊的操作，凹坑，沖壓等制造的三維實(shí)體模型。并與通過(guò)運(yùn)動(dòng)副的主要參數(shù)表達(dá)副參數(shù)。如圖3所示制動(dòng)蹄片的金屬模型。
圖3 鈑金的3-D模型參數(shù)化設(shè)計(jì)
4.2怎樣使用曲線函數(shù)建立例如彈簧這樣的回旋裝置的模型？
以彈簧為例，首先分析了彈簧結(jié)構(gòu)各個(gè)部位，和表達(dá)的主要參數(shù)例如，假設(shè)的彈簧外環(huán)直徑的基本功能，內(nèi)孔直徑，轉(zhuǎn)彎等，然后編輯春規(guī)則函數(shù)在x，y的規(guī)律曲線，Z軸方向?qū)χ饕獏?shù)的基礎(chǔ)上，例如
運(yùn)用這些規(guī)則的曲線函數(shù)，可以產(chǎn)生的彈簧的中心路徑曲線，再通過(guò)掃掠生產(chǎn)彈簧實(shí)體模型。
4.3對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件可采用復(fù)合建模方法
對(duì)于復(fù)雜形狀零件往往不能實(shí)現(xiàn)使用幾種建模以上任何一種方法，我們可以使用上面的方法，使用多種方法建立我們需要的幾何模型。如圖4所示的制動(dòng)底盤采用復(fù)合的方法實(shí)體建模、鈑金建模相結(jié)合來(lái)完成。
圖4 底盤三維模型的參數(shù)化設(shè)計(jì)