电弧炉CAD系统开发及其关键零部件优化设计

论文摘要

结合了模块化与参数化各自优点的参数化模块设计是实现产品快速设计的有效途径之一。本文以电弧炉零部件为研究对象、以SolidWorks作为软件支撑平台,利用Visual Basic6.0编程语言和API函数对SolidWorks进行了二次开发,采用面向对象的系统设计方法以及基于模块化的系统划分方法,开发了集零部件参数化设计、查询调用、工作仿真于一体的电弧炉机械结构CAD系统；同时,基于MATLAB和COSMOSMotion对电弧炉炉盖转位机构进行了优化和仿真；利用有限元分析软件对电弧炉钢包车梁进行了优化设计。论文主要研究内容如下：(1)结合用户和系统需求分析,设计出系统的总体结构,建立了系统的总体框架,并对整个系统进行了功能模块的划分。(2)结合三维模型库技术创建了45T电弧炉的所有模型库；以Visual Basic6.0为开发工具建立了零部件查询、调用的人机界面。(3)利用Visual Basic6.0编程语言和API函数对SolidWorks进行了二次开发,实现了45T电弧炉所有零部件查询调用、钢包车零部件及整车的参数化、系列化设计以及电弧炉工作动画浏览。(4)利用Access2003作为数据库处理工具,建立了参数化建模的参数库。(5)利用MATLAB对电弧炉炉盖转位机构进行了优化设计,并通过COSMOSMotion对优化模型进行模拟仿真,进一步验证了优化的合理性。(6)利用COSMOSWorks对电弧炉钢包车梁进行静力学分析,并在此基础上对其结构进行优化,优化后车梁结构更加合理,对实际设计生产具有较大的指导意义。本文将参数化、模块化的理论研究成果进行应用集成,并结合软件技术,开发出具体的参数化CAD软件；同时结合产品特点进行了机构、结构的优化设计,并将其应用于产品生产领域,可以显著提高设计效率,对企业实施CAPP/PDM、以及推动企业的信息化建设以及产品优化设计具有很强的现实意义。此外,本文首次将三维CAD技术和电弧炉产品相结合,对电弧炉的设计、研发提供了一条行之有效的方法；同时,本文的研究方法同样适用与其它的机械产品。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景、来源及研究意义
• 1.1.1 课题背景
• 1.1.2 课题来源
• 1.1.3 课题研究意义
• 1.2 国内外相关技术的发展现状
• 1.2.1 CAD技术
• 1.2.2 参数化技术发展现状
• 1.2.3 系列化设计技术研究现状
• 1.2.4 CAD技术在国内电弧炉行业的应用现状
• 1.3 本文的主要内容
• 2 系统总体开发方案
• 2.1 系统二次开发方案及平台选择
• 2.1.1 系统二次开发方案
• 2.1.2 系统二次开发平台
• 2.2 系统开发基本理论
• 2.2.1 SolidWorks及其二次开发
• 2.2.2 二次开发中数据管理技术
• 2.3 系统开发目标
• 2.3.1 技术目标
• 2.3.2 功能目标
• 2.3.3 效益目标
• 2.4 系统开发工具及方式选择
• 2.4.1 开发工具选择
• 2.4.2 开发方式选择
• 2.5 系统总体结构
• 2.5.1 系统结构
• 2.5.2 系统功能模块
• 2.6 系统工作流程
• 2.7 本章小结
• 3 系统关键技术及功能实现
• 3.1 创建用户DLL文件
• 3.1.1 使用VB6.0创建用户DLL
• 3.1.2 用户DLL与SolidWorks之间运行机制
• 3.2 应用程序接口实现
• 3.2.1 用户菜单添加
• 3.2.2 用户界面设计
• 3.3 零件参数化设计
• 3.3.1 确定零件设计参数
• 3.3.2 零件参数化建模
• 3.3.3 参数化零件库建立
• 3.4 部件参数化设计
• 3.4.1 部件参数化设计方法
• 3.4.2 部件间的关系
• 3.4.3 基于装配关系的部件参数化设计
• 3.5 系列化设计方法
• 3.6 工作动画链接技术
• 3.7 本章小结
• 4 电弧炉机械结构CAD软件的应用
• 4.1 加载电弧炉机械结构CAD系统软件
• 4.2 电弧炉零部件查询、调用
• 4.3 钢包车参数化建模
• 4.3.1 从整个钢包车出发的参数化
• 4.3.2 从模块化出发的参数化
• 4.4 电弧炉工作动画浏览
• 4.5 本章小结
• 5 炉盖转位机构优化及仿真
• 5.1 基于MATLAB的炉盖转位机构优化
• 5.1.1 MATLAB及其优化工具箱介绍
• 5.1.2 炉盖转位机构简介
• 5.1.3 优化数学模型
• 5.1.4 MATLAB程序及优化结果
• 5.2 优化后炉盖转位机构运动仿真
• 5.2.1 COSMOSMotion软件简介
• 5.2.2 优化后转位机构仿真
• 5.3 本章小结
• 6 基于COSMOSWorks的钢包车梁结构优化
• 6.1 有限元法及有限元软件
• 6.1.1 有限元分析法
• 6.1.2 有限元软件简介
• 6.2 基于COSMOSWorks的钢包车梁静力学分析
• 6.2.1 钢包车梁静力学分析
• 6.2.2 结果分析
• 6.3 基于COSMOSWorks的钢包车梁优化设计
• 6.3.1 钢包车梁的优化设计及结果
• 6.3.2 优化后钢包车梁的静力学分析
• 6.4 本章小结
• 7 结论与展望
• 7.1 主要成果
• 7.2 不足与展望
• 致谢
• 参考文献
• 在校学习期间所发表的论文