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1、四缸直列汽油机机曲轴设计系系统本文以VC+6.0编程程软件为工具具，以Proo/ENGIINEER二二次开发接口口应用程序PPro/TOOOLKITT为手段，采采用动态链接接库DLL方方式实现了PPro/ENNGINEEER、Proo/TOOLLKIT和MMFC三者之之间的通信。而而且，曲轴零零件的全参数数化设计与开开放数据库OODBC相连连接，实现了了资料检索和和数据管理的的系统化。并并且以CA4488为例对对设计系统进进行了详细说说明。 近年来来，国外开发发的CAD软软件在汽车设设计行业的运运用，让汽车车的设计和开开发进入了一一个全新的、快快捷的、智能能的时代。国国内汽车行业业的飞速发展展
2、，也急切要要求有与之相相适应的、完完全适合我国国国情的CAAD系统。但但我国在此行行业起步较晚晚，自主开发发软件的能力力较差，所以以在国外已经经成熟的软件件的基础上，进进行针对零部部件、系统乃乃至整车的二二次开发，成成为一个有实实际意义的指指导方向。一、软件的开发发背景及方法法 1.开开发背景 在汽车车发动机的众众多构成件当当中，曲轴是是发动机中最最重要、载荷荷最重、价格格最贵的零件件之一，被喻喻为发动机的的脊梁骨。正正确合理的曲曲轴设计对发发动机运行性性能有着重要要的影响，但但由于曲轴的的生产主要为为主机配套，国国内曲轴系列列化、通用化化和规范化程程度很低，即即使同一型号号的曲轴，零零件图纸
3、的技技术标准也各各有差异，互互不通用。国国内曲轴产品品设计的混乱乱状况，给用用户的使用选选择带来了很很大困难。由由此可见，根根据发动机的的工况条件及及发展趋势，设设计出一套列列系列化、通通用化的曲轴轴，以供各式式发动机设计计匹配时选用用，是发动机机曲轴设计的的未来之路。 2.开开发方法 基于PPro/ENNGINEEER二次开发发的曲轴设计计系统是借助助于PTC公公司提供的高高级开发工具具包Pro/TOOLKKIT，利用用高级程序语语言Visuual C+6.0的的集成开发环环境，采用动动态链接库DDLL方式实实现Pro/ENGINNEER、PPro/TOOOLKITT和MFC三三者之间的通通
4、信，将曲轴轴参数化设计计系统与开放放数据库ODDBC相连接接，实现了资资料检索和数数据管理的系系统化。二、曲轴设计系系统 曲轴设设计系统，是是通过单击PPro/ENNGINEEER界面上，位位于“帮助”右右侧的“曲轴轴设计系统（QQ）”菜单来来启动的（如如图1所示）。此此菜单栏菜单单下包括五个个模块：曲轴轴设计计算（NN）、曲轴参参数化设计（CC）、圆角强强度校核计算算（Y）、工工程图输出（GG）和数据库库（S）。其其中曲轴参数数化设计模块块又包括子菜菜单“圆弧形形曲柄臂”和和“直线形曲曲柄臂”。通通过菜单设计计便可以对整整个系统的结结构一目了然然，而且使用用起来十分方方便。系统由由一个简单明
5、明了的欢迎界界面（如图22所示）开始始，首先给大大家一个明确确的印象。图1 曲轴设计计系统的菜单单栏菜单图2 曲轴设计计系统欢迎界界面 1.曲曲轴设计计算算模块 本曲轴轴设计系统的的每个部分都都是自上而下下，从前到后后一脉相承的的，数据的传传递是本系统统的关键所在在。所以设计计计算模块采采用类似属性性向导的方式式，由“上一一步”、“下下一步”和“取取消”三个按按钮来将几个个模块连接起起来，从前到到后自成一体体。 曲轴设设计是以内燃燃机设计为基基础的，所以以首先必须进进行内燃机的的整体设计。单单击欢迎界面面上的“开始始”按钮，系系统就进入内内燃机整体设设计界面。此此界面要求用用户输入一些些已知参
6、数，如如缸径、额定定功率和额定定转速等，为为后来的曲轴轴设计奠定良良好的环境基基础和设计基基础。接下来来依次是“热热力计算”界界面（如图33所示）、“热热力计算结果果”界面（如如图4所示）、“动动力计算”界界面（如图55所示）和“动动力计算结果果”界面（如如图6所示），点点击“完成”，结结束本模块操操作。图3 热力计算算参数输入界界面图4 热力计算算结果界面 2.曲曲轴参数化设设计模块 点击菜菜单上的“曲曲轴参数化设设计”，可弹弹出下级子菜菜单“圆弧形形曲柄臂”和和“直线形曲曲柄臂”供用用户选择。界界面默认的单单位是mm。 点击“圆圆弧形曲柄臂臂”，系统进进入如图7所所示的平衡重重配置界面。该
7、该界面分为四四个组合框：“参数”、“零零件类型”、“材材料”和“特特性”。点击击最后一行设设置的“显示示参数”按钮钮，便可在各各编辑框中显显示CA4888曲轴的对对应值。“参参数”组合框框是用户用来来进行曲柄臂臂部分的参数数化设计的，用用户可根据自自己的意愿来来修改编辑框框中的数值，直直到满意为止止。当用户改改变选择的材材料时，下面面的“特性”框框中的质量值值就会发生变变化。曲柄臂臂的形状复杂杂多样，都是是不规则的，若若想人工算出出它的体积、重重心和主惯性性矩这些参数数，相当的困困难，需要做做大量的工作作，而借助于于曲柄臂的模模型特性就可可以十分快捷捷地实现了。图5 动力计算算参数输入界界面图
8、6 动力计算算结果界面 修改和和选择完界面面上的参数后后，点击“曲曲轴参数化”按按钮，曲轴参参数化设计采采用无模式属属性页的形式式，分别完成成“前端”、“曲曲柄臂”和“后后端”三个部部分。用户可可根据Proo/ENGIINEER界界面上所显示示的相应的三三维模型和界界面上显示的的对应部分的的二维图形，来来设计自己的的图形尺寸，修修改完后点击击“更新”按按钮，Proo/ENGIINEER便便可根据新输输入的数值来来再生三维模模型。图8所所示圆弧形曲曲柄臂参数化化设计界面。图7平衡重配置置界面图8 曲轴曲柄柄臂参数化设设计界面 同样的的，选择直线线形的曲柄臂臂或选择八平平衡重的模型型都是类似的的界
9、面，只是是调用的三维维样板模型不不同而已。这这里不再赘述述。 3.圆圆角疲劳强度度校核模块 此模块块中，最重要要的是各系数数的确定。圆圆角形状系数数确定界面（如如图9所示）是是一个无模式式属性页形式式的MFC对对话框。它包包括应力集中中敏感系数、形形状系数、材材料敏感系数数、疲劳极限限系数、尺寸寸影响系数和和强化系数等等。这样就可可以不必再用用人工查询的的方式来确定定相应的系数数，为用户节节省了大量的的人力和时间间，大大提高高了设计效率率。 点击“确确定”进入如如图10所示示“圆角强度度校核”界面面。此步计算算中需要使用用前面参数化化设计中确定定的曲轴结构构参数，在这这里我们可以以直接调用前前
10、面用户输入入的数据，而而不需用户重重复输入，进进入界面时就就可以看到结结果。图9 尺寸影响响系数确定界界面图10 圆角强强度校核界面面 点击“确确定”按钮，系系统进入校核核模块的最后后一个界面“圆圆角疲劳强度度校核结果”。系系统可以通过过界面显示的的前两个安全全系数，可以以算出最终的的校核安全系系数。然后点点击“完成”，如如果整个设计计过程满足要要求，那么就就会弹出一个个消息框“恭恭喜你，设计计成功！”，如如果设计的结结果并不合理理，就会弹出出“设计不合合理，请重试试！”的提示示信息。到这这一步为止，用用户需要进行行的设计、计计算、校核工工作全部结束束。接下来就就是后续的完完善工作了。 4.工
11、工程图输出模模块 点击菜菜单栏中的第第四项“工程程图输出（GG）”，经过过短暂的反应应过程，Prro/ENGGINEERR会自动进入入工程图模式式，此时界面面中会出现如如图11所示示的二维图形形和一个无模模式的“工程程图尺寸调整整”对话框。 Pro/ENGINEER工程图界面中所显示的正是用户前面参数化设计的三维曲轴模型的三个视图：主视图、俯视图和侧视图，也就是一般设计要求给出的工程图纸内容。通过点击对话框中的“调整”按钮，用户可以将视图放大或缩小。另外，设计人员可以通过鼠标激活后面的工程图，进行任意的视图调整，例如单个放大、缩小等等，非常方便，和在Pro/ENGINEER中的使用情况一样。
12、还有一一个很重要的的问题就是工工程图中尺寸寸的标准。点点击对话框中中的“显示尺尺寸”按钮，用用户就可以看看到系统在为为视图标注尺尺寸的快速过过程。标准过过后的界面如如图12所示示。尽管标注注看上去有些些零乱，但的的确做到了正正确的根据三三维参数化设设计中用户的的输入进行自自动标注。至至于如何更好好地解决清晰晰标注和如何何正确自动生生成标题栏的的问题，将是是日后努力研研究开发的一一个方面。图11 工程图图输出界面图12 标注尺尺寸的工程图图 5.数数据库链接模模块 最后，为为了系统的延延续性和完善善性，我们设设计了数据库库链接模块。点点击菜单栏中中的最后一项项“数据库（SS）”，系统统进入如图1
13、13所示的数数据库链接界界面。整个界界面中的参数数是由内燃机机设计中需要要说明的主要要环境参数和和曲轴的基本本结构参数构构成的。 当用户户完成了本步步操作，就结结束了整个曲曲轴设计系统统的全部过程程。也就是说说，用户以前前需要花费大大量时间和精精力才能完成成的工作，我我们现在进行行按钮的点击击和输入少量量的数据就可可以轻松完成成了。这也是是此系统开发发的最大意义义。图13 曲轴设设计系统数据据库界面三、结结论 基于PPro/ENNGINEEER二次开发发的曲轴设计计系统实现了了以下三个突突破： 1.图图表查询数字字化的实现； 2.根根据已知的三三维模型，直直接调用其体体积、重心位位置和主惯性性矩； 3.根根据模型输出出工程图及尺尺寸自动标注注的开发手段段。 本曲轴轴设计系统界界面友好，提提示充分，操操作方便、快快捷，显著缩缩短了产品的的设计周期，提提高了设计效效率。系统为为后续过程提提供了完备的的信息源，具具备一定的产产品信息数据据处理功能，为为曲轴设计的的系列化、标标准化和通用用化奠定了基基础。
