CN112049837A - 基于参数化建模技术的液压装置数字化样机设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于液压支架的数字化样机设计领域，具体涉及基于参数化建模技术的液压装置数字化样机设计方法。结构方面，在Creo中建立一个由参数驱动的骨架模型，用于液压支架各部件的装配。骨架模型要求可通过参数驱动整机的高度变化，用于产品的设计和展示。参数设置方面，在骨架模型中建立与物理样机对应的球铰副、转动副、移动副等运动副的参考点、参考线、参考面，运动副的相对位置随高度参数变化而对应变化。本发明为产品模型的可变性、可重用性、并行设计等提供了手段，大大提高了生产效率；参数化也为整机模型运动提供了参数，通过驱动关键参数，展现机构不同工况下的运动姿态。

Description

基于参数化建模技术的液压装置数字化样机设计方法
技术领域
本发明属于液压支架的数字化样机设计领域，具体涉及基于参数化建模技术的液压装置数字化样机设计方法。
背景技术
数字化样机是一种基于计算机，对机械产品的整机或具有独立功能子系统的数字化描述。数字化样机是现实中物理样机在计算机平台上的映射，能够完全真实的反应物理样机的几何属性以及各项性能参数，因此数字化样机可应用于产品的全生命周期，包括：设计、制造、装配、检验、使用以及维护。鉴于数字化样机真实、可替代物理样机实验等特点，原有的“设计-试制-试验-改进”传统的设计模式可演化为“设计-改进”设计模式，大幅度缩减用于样机制造和试验的成本；另一方面通过与互联网技术的结合，可以实现面向用户的多元化产品展示。
发明内容
为了解决现有问题，本发明提供一种液压装置相对运动参数推导方法和多级液压装置参数化驱动的设计方法。
本发明的技术方案如下：
基于参数化建模技术的液压装置数字化样机设计方法，步骤如下：
S1：通过液压支架的总装图纸，提取各铰接点的尺寸及位置关系，建立该型号液压支架的参数化驱动骨架模型；按各零部件图纸完成对应的参数化建模。
S2：确定骨架模型中液压装置运动副的参考点的参考尺寸，参考尺寸可随液压支架的高度而变化；
S3：确定单级液压装置随高度变化的运动曲线；
所述的单级液压装置运动曲线的设置：
单级液压装置由于只存在一个移动副，位于两铰点中间，液压支架在高度变化时，铰点的相对位置发生变化，即液压装置的行程发生变化。所以在骨架模型中，单级液压装置的运动曲线即为两铰点的连线。
S4：设置多级液压装置在移动副中的参考点，通过设置函数关系，确定各级液压缸的随高度变化运动曲线；
所述的多级液压装置运动曲线的设置：
由于多级液压装置存在的移动副不止一个，各级液压缸的行程不同：当上一级液压缸运动到极限位置后，停止运动，下一级液压缸继续运动至对应极限位置。故设置一个由条件函数驱动的参考点，复现液压装置的真实运动情况：
①当液压装置总行程大于某一级液压缸极限位置状态下对应的液压装置总行程，则参考点位置尺寸等于某一级液压缸的最大行程；
②液压装置总行程小于或等于某一级液压缸极限位置状态下对应的液压装置总行程，则参考点位置尺寸等于某一级液压缸极限位置状态下对应的液压装置总行程减去当前多级液压装置对应的液压装置总行程。而最后一级运动的液压杆，其运动曲线的设置同单级液压装置，即为液压装置两铰点的连线。
在液压装置的装配时，利用挠性化设置液压装置的行程距离与运动曲线相关，实现液压装置随液压支架高度的相对运动。
S5：按骨架模型装配液压支架，设置液压装置按确定好的运动曲线运动；
S6：通过驱动参数，验证所建立液压装置数字化样机可复现各高度位置下的对应姿态。
本发明的有益效果：
本发明为产品模型的可变性、可重用性、并行设计等提供了手段，使设计者可以利用以前的模型方便地重建模型，并可以在遵循原设计意图的情况下方便地改动模型，生成系列产品，大大提高了生产效率；参数化也为整机模型运动提供了参数，通过驱动关键参数，展现机构不同工况下的运动姿态。
附图说明
图1为本发明的液压装置运动曲线设置流程图。
图2为本发明使用的可参数驱动的液压支架骨架模型及铰点示意图。
图3为本发明液压装置单级、多级液压装置运动曲线的设置示意图。
图4为本发明A高度状态下的液压装置姿态示意图。
图5为本发明B高度状态下的液压装置姿态示意图。
图6为本发明得到的液压支架数字化样机示意图。
具体实施方式
以下结合附图1～图6所示，对本发明做进一步阐述。
本发明用于液压支架数字化样机设计过程中液压装置的参数化运动的设计，具体提供一种推导液压装置相对运动参数和多级液压装置参数化驱动的设计方法。结构方面，在Creo中建立一个由参数驱动的骨架模型，用于液压支架各部件的装配。骨架模型要求可通过参数驱动整机的高度变化，用于产品的设计和展示。参数设置方面，在骨架模型中设置与物理样机对应的球铰副、转动副、移动副等运动副的参考点、参考线、参考面，运动副的相对位置随高度参数变化而对应变化；在多级液压装置的移动副参考中，通过设置参考点函数关系，实现液压多级装置复现物理样机的运动状况。
为实现上述目的，包括以下步骤：
S1，通过一种液压支架的总装图纸，提取各铰接点的尺寸及位置关系，建立该型号液压支架的参数化驱动骨架模型；如图2所示骨架对应对应铰点的位置和名称：①PNT4单级液压装置上铰点、②PNT3单级液压装置下铰点、③PNT2多级液压装置上铰点、④PNT0多级液压装置上铰点。按各零部件图纸完成对应的参数化建模；
S2，确定骨架模型中液压装置运动副的参考点的参考尺寸，使参考尺寸随液压支架的高度而变化。如图2所示，①为单级液压装置铰点参考尺寸、②为多级液压装置铰点参考尺寸；
S3，设置单级液压装置随高度变化的运动曲线，如图2所示，将尺寸①设为单级液压装置的运动曲线；
S4，设置二级液压装置在移动副中的参考点，通过设置函数关系，确定各级液压缸的随高度变化运动曲线，如图2所示，标注参考点的尺寸③对应曲线为多级液压装置优先运动液压缸的运动曲线，该尺寸通过函数关系进行设置；尺寸②对应曲线为多级液压缸总体运动曲线；
S5，按骨架装配液压支架，设置液压装置按确定好的运动曲线运动，如图4、图5所示，两个不同高度参数下对应液压装置的不同姿态；
S6，通过驱动参数，验证所建立液压装置数字化样机可复现各高度位置下的对应姿态。如图6所示，得到整个液压支架的数字化样机。
液压装置运动曲线的设置：
1、单级液压装置：单级液压装置由于只存在一个移动副，位于两铰点中间，液压支架在高度变化时，铰点的相对位置发生变化，即液压装置的行程发生变化。所以在骨架模型中，单级液压装置的运动曲线即为两铰点的连线。
2、多级液压装置：由于多级液压装置存在的移动副不止一个，各级液压缸的行程不同：当上一级液压缸运动到极限位置后，停止运动，下一级液压缸继续运动至对应极限位置。故设置一个由条件函数驱动的参考点，复现液压装置的真实运动情况：①当液压装置总行程大于某一级液压缸极限位置状态下对应的液压装置总行程，则参考点位置尺寸等于某一级液压缸的最大行程；②液压装置总行程小于或等于某一级液压缸极限位置状态下对应的液压装置总行程，则参考点位置尺寸等于某一级液压缸极限位置状态下对应的液压装置总行程减去当前多级液压装置对应的液压装置总行程。而最后一级运动的液压杆，其运动曲线的设置同单级液压装置，即为液压装置两铰点的连线。
在液压装置的装配时，利用挠性化设置液压装置的行程距离与运动曲线相关，实现液压装置随液压支架高度的相对运动。

Claims (2)

1.基于参数化建模技术的液压装置数字化样机设计方法，其特征在于，步骤如下：
S1：通过液压支架的总装图纸，提取各铰接点的尺寸及位置关系，建立该型号液压支架的参数化驱动骨架模型；按各零部件图纸完成对应的参数化建模；
S2：确定骨架模型中液压装置运动副的参考点的参考尺寸，参考尺寸可随液压支架的高度而变化；
S3：确定单级液压装置随高度变化的运动曲线；
所述的单级液压装置运动曲线的设置：骨架模型中，单级液压装置的运动曲线即为两铰点的连线；
S4：设置多级液压装置在移动副中的参考点，通过设置函数关系，确定各级液压缸的随高度变化运动曲线；
所述的多级液压装置运动曲线的设置：
1)当液压装置总行程大于某一级液压缸极限位置状态下对应的液压装置总行程，则参考点位置尺寸等于某一级液压缸的最大行程；
2)液压装置总行程小于或等于某一级液压缸极限位置状态下对应的液压装置总行程，则参考点位置尺寸等于某一级液压缸极限位置状态下对应的液压装置总行程减去当前多级液压装置对应的液压装置总行程；而最后一级运动的液压杆，其运动曲线的设置同单级液压装置，即为液压装置两铰点的连线；
S5：按骨架模型装配液压支架，设置液压装置按确定好的运动曲线运动；
S6：通过驱动参数，验证所建立液压装置数字化样机可复现各高度位置下的对应姿态。
2.如权利要求1所述的基于参数化建模技术的液压装置数字化样机设计方法，其特征在于，步骤S4中，确定液压装置随高度变化的运动曲线后，进行液压装置的装配，利用挠性化设置液压装置的行程距离与运动曲线相关，实现液压装置随液压支架高度的相对运动。
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