桥式起重机箱形桥架参数化智能设计

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Abstract：Taking the box bridge of gener overhead travelling crane as example，this paper covers overhead travel-ling crane box bridge parameterized and intelligent design system based on design and check programming of the girderSstrength，stifness and stability and deeply studying of the secondary development technology of Pro/E.The system is devel-oped with Pro/E 3.0 as the development platform.Visual C6.0 as the development tool and Access 2003 as the data-base management system，and parameterized and inteligent design technology，parameterized technology of 3 D assembledobject and application of ADO database access technology in product parameterized design system are deeply explainedthrough development of the system。

Keywords：overhead traveling crane；box bridge；parameterized and intelligent design；database；design参数化设计技术是实现结构形状相似产品快速、高效设计的有效手段，主要用于标准化、系列化、通用化程度较高产品的设计。桥式起重机(以下简称桥机)桥架的设计，计算繁琐，重复性劳动多，但同系列的产品其结构形状相似，便于进行参数化设计。与传统设计方法相比，参数化设计技术能够减少重复劳动，提高产品的设计效率，符合现代产品设计需求。

本文建立了桥机桥架的设计验算拈、桥架三维参数化拈及部分相关热轧型钢三维参数化拈，实现了设计验算数据到桥架参数化拈的传递，可快速生成所需桥架的三维模型。对起重机设计所需的部分热轧型钢在 Access 2003中建立了数据库 ，在 Pro/E环境下通过 ADO方式访问数据库，在进行产品设计时能直接调用。设计人员在设计 同系列不同型号 的桥机桥架时，只需在现有桥架模板的基础上进行系列化 、相似性设计 即可。通过对 Pro/E进行二次 开发，- 98 - 设计出适用于起重机行业 的桥机桥架参数化设计与分析的专业软件，对提高企业的设计效率 ，减轻技术人员的劳动强度 ，优化产 品的设计方案，缩短产品的开发周期，加强设计 的标准化等有着重要意义。

1 参数化智能设计参数化设计是在设计产品的结构形式时，通过某些具体的约束条件和参数来决定产品的结构形状和拓扑关系，设计出不同规格的产品。它既可使 CAD软件具有交互式绘图功能，还能使其具有自动绘图的功能。

采用面向对象程序设计方法，将设计计算的过程封装到程序内部，通过全局变量将设计验算部分所得的与桥架结构尺寸相关的数据传递给桥架参数化设计拈，用户在人机交互的界面中，只需按步操作即可实现桥机箱形桥架参数化智能设计。

《起重运输机械》 2013 (1)2 桥机箱形桥架参数化智能实现过程2.1 桥架结构尺寸校核计算为保证起重机安全、正常地工作 ，其金属结构应满足强度、稳定性和刚性的要求。强度和稳定性要求是指结构构件在载荷作用下产生的内力不应超过结构构件许用的承载能力，刚度要求是指结构在载荷作用下产生的变形量不应超过许用变形量，以及结构的自振周期不应超过许用振动周期，具体计算方法请参考相关教材 。采用 vc6.0作为开发工具，将桥架的计算过程封装在Pro/E二次开发的程序之中，设定相应的全局变量，为下-步桥架的参数化智能设计提供数据支撑。

2.2 桥架的参数化建模Pro/E软件是-个基于特征和全参数化的三维造型设计系统，其零件设计拈具有丰富的三维实体造型功能，组件设计拈能够建立复杂的装配体 ，且建立 的装配体为参数驱动的三维模型，允许用户修改设计，为装配体参数化设计的实现提供了前提。基于这-特点建立了桥机箱形桥架的参数化设计系统。桥机箱形桥架的模型库设计是桥机箱形桥架参数化设计系统的重要-部分，为下-步参数化设计创建了模型样板l2 J。

在Pro/E环境中，依据前面所设计计算所得的主要数据采用交互式模式创建桥架的零部件并进行装配。要点如下：1)对模型进行分析，选择适宜的基准，旧能采用简单的特征通过多次操作去创建复杂实体 ，单个 的特征越简单 ，再生后 的模 型就不易出错。在草绘环境 中绘制模型的草图时，合理地选择标注尺寸，优先标注和桥架主要尺寸相关的尺寸。对于具有对称形状 的图形 ，采用约束中的对称使其满足对称性，以减少尺寸标注的数量。

2)桥架模型创建完后，在组件拈中采取先整体后局部的思想对桥架进行装配。即先装配桥架的上、下盖板和 2块腹板 ，装配时选认适基准和约束，使左右腹板对称于装配所选的《起重运输机械》 2013 (1)垂直基准面，桥架上盖板的下表面和 2块腹板的上表面对齐 ，桥架上盖板 的下表面和 2块腹板的上表面对齐 ，桥架下盖板 的上表面和 2块腹板的下表面对齐，以减少装配中所要控制的尺寸数量。

3)大隔板和小隔板的阵列设计是桥架能否再生成功的关键∩采取先整体后局部的思想，即先阵列大隔板，再在大隔板之间阵列-组小隔板，然后将阵列的小隔板定义为组，并将该组再次阵列。大小隔板的阵列要计算好阵列的数 目和间距 。

4)装配完大小隔板后，装配纵向劲筋。纵向加劲筋的长度和腹板长度相等，装配时使纵向加劲筋与之匹配的大隔板缺 口面重合，当大隔板缺口的尺寸位置变动时，纵向加劲筋的安装位置也会跟着变动，以减少参数化控制的尺寸数量。

2.3 确定设计参数并添加关系设计参数-般分为 2种情况：-种是用来直接控制三维模型尺寸与拓扑关系的的独立参数；另-种是与其他参数相关的非独立参数，可用以独立参数为自变量的关系式表示。参数化设计程序采用第-种设计参数，通过对设计参数 的检索 、修改以及根据新的参数值来驱动三维模型的再生 。

在 Pro/E系统菜单栏的关系菜单下设置设计参数，这些参数命名不能和系统参数如 d。、d 、d重名，如设定桥架的主要设计参数：跨度 S、桥架端部梯形高度 c、上盖板厚度 、下盖板厚度 、上下盖板宽度 、腹板厚度 等，并给这些设计参数赋予初始值，初始值参照设计验算部分的数据，部分定义的设计参数 ]。

设定设计参数后，需建立设计参数与三维模型尺寸的系统参数之间关系。要使用户建立的设计参数能够控制该三维模型，必须使二者相关联。

本文中利用 Pro/E的关系式功能来创建自定义参数和系统参数之间的关系，所设定的参数和添加关系就如同-座桥梁，通过它可以建立起 Pro/toolkit应用程序与对应三维模型的联系，最终实现通过改设计参数达到改变模型的目的。

- 99 - 2.4 编制相关程序开发每个 Pro/E二次开发的应用程序时都需进行相关的设置以及添加初始化函数和终止函数，然后使用 VC提供的所有类和函数来开发程序。

在编写程序的过程中要使用相关的 Pro/TOOLKIT函数，则应添加相应的头文件 .5 J。

3 软件运行注册文件在 Pro/E中注册成功后，在 Pro/E软件的菜单栏中增加-个 桥架结构 M”菜单，点击点击菜单栏的 桥架结构 M”菜单下的子菜单桥架结构设计 G”，点击 桥架设计参数”按钮，就会弹出-个对应的对话框。

点击桥架设计参数按钮，在对话框选择并输入与桥架相关的设计参数，进入主梁的设计验算部分对主梁的强度、刚度及稳定性进行验算，验算合格后通过全局变量将相关数据传递给主梁参数化设计拈。

点击主梁参数化设计按钮，在对话框打开相应的主梁模型，点击调用按钮，直接将设计验算部分与主梁结构尺寸相关的数据传递给当前界面的相应变量，便可以看到Pro/E中的主梁发生了变化 。

对等边角钢进行参数化设计，对所有型号的几何尺寸建立数据库，通过调用数据库的方式，将其几何尺寸传递给对应的参数化变量，结合参数化设计程序，将大大提高角钢的参数化设计效率，在 Access 2003中建立等边角钢的数据库表。

需要注意的是将等边角钢的数据库表拷贝在 Pro/E安装时的启动目录下，启动 目录通过在Pro/E的文件夹浏览器下可查找。

本文通过 ADO访问方式来访问角钢数据库，编写数据库访问函数，等边角钢参数化设计界面。

在 Pro/Roolkit应用程序中添加 ADO方式的访问函数，创建-个类型为 Generic Class”的通用类，类的名称为 Mydb，系统 自动生成它的头文件和相应的实现文件。为 了实现在 Pro/E环境下 实现ADO方式下访问数据库，需在新建的类 Mydb的头- l00 - 文件 Mydb.h中添加如下代码：#pragma warning(disable：4146)#inprt C： Program FilesCommonFilesSystem ADO msMydb5.dll named-guidsrename EOF ， adoEOF ，rename( BOF”，”adoBOF”)#pragma warning(default：4146)using namespace ADODB；在记录号中选择，再点击调用按钮，数据库中的相应数据显示在编辑框中，点击再生按钮，桥架模型中的等边角钢发生变化，最后点击保存，关闭对话框。端梁的参数化设计过程类似于主梁，端梁参数化设计完成后，整个桥架的参数化设计即完成。

4 结论此软件是针对桥机箱形桥架对 Pro/E2.0或3.0进行 2次的二次开发，此软件包含了桥机箱形桥架的设计验算、三维参数化设计及数据库访问的于-体。通过此软件可快速生成桥机箱形桥架相应的三维模型，减轻劳动的强度，大大提高设计的效率。