基于UG的制冷用换热器CAD系统研究与开发

论文摘要

制冷行业中换热设备的设计以传统的经验设计为主，主要依靠工程设计人员的手工设计计算。其开发过程事务繁杂，效率低、研发周期长，很难适应市场对新型高效换热设备的需求和复杂化、高效化的发展趋势。本文针对上述问题，在Visual C++6.0下，利用UG/Open API对UGS NX3.0进行二次开发，设计并开发了一套贯穿换热设备设计全过程的CAD系统，并对机械设计，虚拟装配与资源管理等模块进行了深入研究。在机械设计模块中，对制冷用换热器零件的参数化建模方法进行归纳，通过参数化建模方法建立零件模板，以表达式形式控制零件变型。在参数化零件模板基础上，通过定义零件之间的装配约束关系，实现制冷用换热器的自动装配，研究了装配约束关系的表达与存储方法。在虚拟装配模块中，对装配模型的静态干涉检验、动态干涉检验及基于动态干涉检验的装配序列规划方法进行了研究。静态干涉检验用以检验参数化变型后零部件模型之间的干涉情况，提出了基于边界拉伸的干涉检验方法，将通过多个离散点的静态干涉检验模拟动态干涉检验方法转化为运动轨迹上的连续干涉检验，减少了运算量，提高了检验效率；另外，在基于边界拉伸的动态干涉检验算法基础上，进一步对装配顺序进行规划。在资源管理模块中，完成了对CAD系统中所涉及的参数、模板及实例等繁杂的设计资源的归类与管理。设计了人性化的资源管理界面，并通过该界面对上述资源进行有效管理和检索。目前，该系统已在某制冷企业试运行。运行结果表明，该系统能够提高换热设备的设计效率，保证设计质量，使工程技术人员摆脱繁重的重复劳动，具有较好的实用性，有效地提高了企业的设计响应能力。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题的提出
• 1.1.1 换热设备设计中的问题
• 1.1.2 课题的研究目标
• 1.2 CAD技术概述
• 1.3 参数化设计技术的应用
• 1.4 虚拟装配技术概述
• 1.5 换热设备 CAD系统的研究现状
• 1.6 课题意义
• 1.7 本文研究的主要内容
• 2 系统分析
• 2.1 需求分析
• 2.2 体系结构
• 2.3 功能模块
• 2.3.1 热力学计算模块
• 2.3.2 机械设计模块
• 2.3.3 虚拟装配模块
• 2.3.4 资源管理模块
• 2.4 本章小结
• 3 机械设计模块
• 3.1 参数化模型建模
• 3.1.1 参数化模型建模方法
• 3.1.2 基于表达式的参数化变型方法
• 3.1.3 整机参数化方法
• 3.2 UG环境下的自动装配
• 3.2.1 基本概念及术语
• 3.2.2 装配规则
• 3.3.3 自动装配流程
• 3.3 本章小结
• 4 虚拟装配模块
• 4.1 虚拟装配模块概述
• 4.1.1 开发环境
• 4.1.2 虚拟装配流程与模块构成
• 4.2 静态干涉检验
• 4.2.1 干涉种类
• 4.2.2 静态干涉检验流程
• 4.3 动态干涉检验
• 4.3.1 动态干涉检验概述
• 4.3.2 包容盒获取
• 4.3.3 极限面投影
• 4.3.4 基于拉伸的干涉检验
• 4.3.5 干涉剔除
• 4.3.6 实现方法
• 4.3.7 应用实例
• 4.4 装配顺序规划
• 4.4.1 装配顺序规划概述
• 4.4.2 基于干涉检验的装配顺序规划原理
• 4.4.3 基于零件干涉表的装配顺序规划算法
• 4.5 本章小结
• 5 资源管理模块
• 5.1 数据库设计
• 5.1.1 数据库选型
• 5.1.2 数据分类
• 5.1.3 结构设计
• 5.1.4 物理存储
• 5.2 资源管理模块结构
• 5.3 参数库管理
• 5.4 实例库管理
• 5.5 本章小结
• 6 系统实现
• 6.1 系统开发
• 6.1.1 开发工具
• 6.1.2 运行环境
• 6.2 系统实现
• 6.2.1 机械设计模块
• 6.2.2 虚拟装配模块
• 6.2.3 资源管理模块
• 6.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢