CN106295046A - 一种基于pro/e二次开发的装配体模型质量分站方法 - Google Patents

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杨涛
葛健全
霍霖
丰志伟
高庆玉
张青斌
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Abstract

本发明属于工程设计领域，主要涉及一种基于PRO/E二次开发的装配体模型质量分站方法。包括以下步骤：(1)配置计算机软件环境；(2)获取装配体数模，并将所有零件的存储路径及其装配矩阵存入数据库中；(3)以单个零件为对象，为零件新建一个窗口，并在零件上建立三个基准面，根据切除的位置要求，在三个基准面中选择与分站面平行的基准面，以建立该基准面的偏距面的形式建立分站面；通过将分站两侧的部分切除掉的方法提取分站；(4)计算各个零件在某两个分站面之间部分的质量特性，将所有计算结果叠加作为以整个装配体为研究对象时该分站的质量特性，最后根据力矩平衡原理获得两分站之间的分站面上的质量特性。

Description

一种基于PRO/E二次开发的装配体模型质量分站方法
技术领域
本发明属于工程设计领域，主要涉及一种基于PRO/E二次开发的装配体模型质量分站方法。
背景技术
飞行器的质量特性是指飞行器所属零部件的质量、质心位置、转动惯量、惯量积等特性。飞行器的质量特性直接关系到飞行器实际飞行过程中的各项性能。在各种型号的飞行器的设计过程中，对飞行器进行质量特性分析是不可或缺的一个关键步骤，除对整个飞行器进行研究外，设计人员通常还会提取出飞行器上某一段关心的质量单元或结构单独进行分析，即研究某一质量分站的质量特性。
随着我国大运载项目由方案论证阶段进入方案设计阶段，对方案进行CAD模型设计、对CAD模型的质量特性进行研究并以之指导方案设计显得尤为重要。在飞行器的方案设计阶段，设计人员通常会借助CAD模型对飞行器的结构进行分站质量特性分析研究，因此如何利用CAD/CAE软件对CAD模型进行质量分站成为一瓶颈问题。
Pro/E是当前航空航天工业部门广泛使用的CAD建模软件。在Pro/E中，通过人机交互的界面操作无法直接对装配体类型的数模进行切除操作，从而无法提取出待研究的部分，这为相关设计分析人员带来了极大的不便。
目前国内外尚未见到有关基于PRO/E进行装配体模型切除的公开资料，本发明具有较强的创新性和实用性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是以飞行器或各类机械设计过程中分站质量特性分析的研究为背景，结合PRO/E自带的ProToolkit二次开发模块，依托于Visual Studio 2010开发环境，提出了一种装配体模型切除及质量分站方法。具体技术方案为：
一种基于PRO/E二次开发的装配体模型质量分站方法，包括以下步骤：
(1)配置计算机软件环境：安装PRO/E软件、安装ProToolkit二次开发模块和Visual Studio开发平台；
(2)获取装配体数模：将装配体数模读入计算机内存，PRO/E软件根据装配体的装配树关系，遍历出所有子装配体和零件，利用ProToolkit命令获取所有层级的零件相对于最高级装配体的装配矩阵，并将所有零件的存储路径及其装配矩阵存入数据库中；
(3)建立分站：以单个零件为对象，为零件新建一个窗口，并在零件上建立与最高级装配体的默认基准面相重合的三个基准面，根据切除的位置(即分站面坐标)要求，在三个基准面中选择与分站面平行的基准面，以建立该基准面的偏距面的形式建立分站面；分站是两个分站面之间的部分，通过将分站两侧的部分切除掉的方法提取分站；
(4)计算各个零件在某两个分站面之间部分的质量特性，将所有计算结果叠加作为以整个装配体为研究对象时该分站的质量特性，最后根据力矩平衡原理获得各个装配体质量分站的质量特性。
采用本发明获得的技术效果：
采用本发明所述方法能够克服商用软件PRO/E中无法对装配体进行切除的难题，并能够准确计算装配体模型的分站质量特性。
附图说明
图1是本发明技术方案示意图；
图2是本发明装配体数模读取及装配矩阵获取方法示意图；
图3是本发明所参照的部件标识符示意图；
图4是本发明建立及提取分站方法示意图；
图5是本发明所参照的装配矩阵示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明计算装配体模型分站计算主要分为三个主要步骤：装配体数模读取及其装配矩阵获取、依次读取每一个零件并对其建立分站、叠加获取装配体分站质量特性。
如图2所示，为获取所有零件相对于最高级装配体的装配矩阵，首先将装配体模型读入内存，装配体数模读取的实现需要将所有数模文件放置在同一个文件夹内，并对所有下属文件的文件名做出规范性要求。读取数模时，在文件选择对话框内选择模型装配体文件，程序会按照装配体的装配树，分层遍历读取出装配体模型下属的所有子装配体和零件，按照装配树的装配关系，利用ProToolkit命令获取所有层级的零件相对于读入装配体的装配矩阵，并将所有的零件模型的存储路径及其装配矩阵存入数据库。
实施例具体过程为：按照装配体的装配树从上到下以此读取每一个子部件，如果该子部件是零件类型，则直接根据其相对于读入装配体的部件标识符(如图3所示，第五级右侧零件的部件标识符为1-3-9-147-5)，通过ProToolkit自带的命令获取该零件的装配矩阵；若该子部件是装配体类型，则在顺序记录其相对于上一级装配体的部件标识符后继续遍历读取其下属的所有子部件，直到所有的最底层零件类型的子部件全部读取，最后根据最底层零件类型子部件相对于最高级装配体的部件标识符数组，通过ProToolkit自带的命令获取该零件相对于最高级装配体的装配矩阵(如图5所示)。
在建立和提取分站之前，需要用户指定与分站面平行的装配体默认基准面及各个分站面与该默认基准面的距离，而后进行建立及提取分站工作。如图4所示，首先读入第一个零件，并新建一个子窗口，然后在新窗口中在指定的分站面位置建立一系列偏距面，而后按照各个偏距面偏距值的大小顺序，依次将零件在两相邻偏距面之间的部分保留下来，将两偏距面之外的部分通过向两侧拉伸切除的方式去除；再计算提取出的分站的质量特性并将其保存在一个临时结构体中，并关闭所建立的子窗口，最后判断是否已将所有分站的质量特性提取出来，如果没有则按照以上方法继续计算，如果已全部提取则读入下一个零件，直至所有零件的分站质量特性提取出来为止。
当获得所有零件的分站质量特性后，就要根据各个零件相对于最高级装配体的装配关系计算装配体分站的质量特性以及装配体分站面的质量特性。如图5所示，设零件装配矩阵左上角的3×3的旋转矩阵为R，零件分站质量特性分量为矩阵A，则该零件分站质量特性分量在最高级装配体中的值为RTAR，T表示矩阵的转置运算，将所有零件在同一个分站区间内的分站质量特性转化为装配体默认坐标系下的值并对应叠加后即可获得装配体的各个分站质量特性。
根据装配体的各个分站质量特性计算分站面质量特性。则分站面质量为：
M 1 = m 1 x 11 x 01 + m 2 x 21 x 02
其中M1为分站面的质量，m1为位于在分站面法向坐标分量值较小一侧的分站质量，m2为位于分站面法向坐标分量值较大一侧的分站质量，x11为位于分站面之前的分站质心到分站面的距离，x01为分站面与前一个分站面之间的距离，x21为位于分站面之后的分站质心到分站面的距离，x02为分站面与后一个分站面之间的距离。
以下坐标系为装配体坐标系，设分站面法线与x轴平行，则分站面在y、z方向的质心计算方法为：
Y = m 1 x 11 x 01 · y 1 + m 2 x 21 x 02 · y 2 m 1 x 11 x 01 + m 2 x 21 x 02
Z = m 1 x 11 x 01 · z 1 + m 2 x 21 x 02 · z 2 m 1 x 11 x 01 + m 2 x 21 x 02
其中Y为分站面在y方向上的质心坐标，Z为分站面在z方向上的质心坐标，y1为分站面之前的分站在y方向上的质心坐标，y2为分站面之后的分站在y方向上的质心坐标，z1为分站面之前的分站在z方向上的质心坐标，z2为分站面之后的分站在z方向上的质心坐标，至此完成装配体模型质量分站计算。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种基于PRO/E二次开发的装配体模型质量分站方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)配置计算机软件环境：安装PRO/E软件、安装ProToolkit二次开发模块和VisualStudio开发平台；
(2)获取装配体数模：将装配体数模读入计算机内存，PRO/E软件根据装配体的装配树关系，遍历出所有子装配体和零件，利用ProToolkit命令获取所有层级的零件相对于最高级装配体的装配矩阵，并将所有零件的存储路径及其装配矩阵存入数据库中；
(3)建立分站：以单个零件为对象，为零件新建一个窗口，并在零件上建立与最高级装配体的默认基准面相重合的三个基准面，根据切除的位置要求，在三个基准面中选择与分站面平行的基准面，以建立该基准面的偏距面的形式建立分站面；分站是两个分站面之间的部分，通过将分站两侧的部分切除掉的方法提取分站；
(4)计算各个零件在某两个分站面之间部分的质量特性，将所有计算结果叠加作为以整个装配体为研究对象时该分站的质量特性，最后根据力矩平衡原理获得两分站之间的分站面上的质量特性。
2.如权利要求1所述的一种基于PRO/E二次开发的装配体模型质量分站方法，其特征在于，所述步骤(3)中将分站两侧的部分切除掉的方法为向两侧拉伸切除的方法。
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