基于SolidWorks的机械零件参数化设计_王东
基于SolidWorks的机械零件参数化设计
王 东,蒲小琼
(四川大学制造科学与工程学院,四川成都610065)
摘 要:介绍了基于SolidWorks的机械零件参数化设计的两种方法;详尽阐述了用系列零件
设计表生成配置和用Visual Basic调用SolidWorks API函数对其进行二次开发来分别实现机
械零件参数化设计的基本思想和实现流程。
关键词:参数化设计;配置;SolidWorks;二次开发;Visual Basic
中图分类号:TH122 文献标识码:A 文章编号:1671-5276(2004)05-0015-03
Parametrical Design of Mechanical Parts Based on SolidWorks
WANG Dong,PU Xiao-qiong
(Sichuan University,Manufacture Science and Engineering Academy,SC Chengdu610065,China)
A bstract:Two methods of parametrical design for mechanical parts based on SolidWorks are introduced in the paper.The paper explains the fundamental thought and the realization flow by means of Visual Basic,w hich calls for SolidWorks API to its further development.The paper also show s how to em ploy design table to pro-duce config uration realizing parametrical design fo r mechanical parts.
Key words:parametrical desig n;configuration;further development of solidw orks;visual basic
0 引言
许多机械零件的形状结构具有共同特征,只是在相对大小或局部特征上存在一定的差异,如果能够通过一个模板模型衍生出不同的模型,就会大大提高设计效率。参数化设计是将系列化、通用化和标准化的定型产品中随产品规格不同而变化的参数用相应的变量代替,通过对变量的修改,从而实现同类结构机械零件设计的参数化。参数化造型的基本思想是用数值约束、几何约束和方程约束来说明产品模型的形状特征,从而得到一簇在形状或功能上具有相似性的设计方案。参数化实体造型的关键是几何约束关系的提取、表达、求解以及参数化几何模型的构建。
SolidWorks是世界上第一套基于Windows系统开发的三维机械设计CAD软件。该软件提供了非全约束的参数化实体特征建模与曲面建模相结合的技术,具有强大的零件设计功能。在Solid-Works中,机械零件参数化设计主要通过两种方法实现:一是利用在内嵌的Excel工作表中指定参数,创建多个不同配置的零件或装配体;二是利用编程语言作为开发工具,对SolidWorks进行二次开发,用程序实现参数化设计。1 机械零件参数化设计的两种方法
1.1 用系列零件设计表生成配置实现机械零部件的参数化设计
要在SolidWo rks环境中通过Excel变量表实现机械零件的参数化设计功能,必须首先建立模板模型,通过对系列零件设计表中各个参数的修改来生成模板零部件的不同配置,每个配置就是一个不同的零件。即在Excel变量表中指定参数,设计者可以创建多个不同配置的零件或装配体。系列零件设计表保存在模型文件中,所以SolidWorks对模型的更改不会影响原来建立的Excel配置文件。系列零件设计表可以控制零件或装配体的许多项目,其中主要包括:特征尺寸和压缩状态;配置属性(包括材料明细表中的零件编号、备注、自定义属性);零部件的压缩状态、显示状态、参考配置、颜色等;装配体特征的尺寸、压缩状态;配合中的距离和角度配合的尺寸、压缩状态等。
模板模型建好以后,在SolidWorks的菜单栏中选择【插入】-【系列零件设计表】,再在属性管理器中选择“空白(K)”,系统将自动在SolidWorks环境中插入一个空白的Excel电子表格,设计者即可
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以在SolidWorks 设计环境中直接在线编辑零件设计表。系列零件设计表有规定的格式,每一单元格的参数和数据都有一定的语法要求和含义。在SolidWorks 中,系统以尺寸或特征的名称作为不同配置的变量名参与计算,驱动模型几何形状的改变。系列零件设计表中使用的尺寸、特征、零部件和配置的名称必须与模板模型中的名称相匹配。尺寸标注的参数语法格式是“尺寸@特征”或“尺寸@草图
表1
系统零件设计表
表1中第一行是标题,提示现在操作的零件对象;第二行是配置项目,在这一行中设定需要进行配置的零件尺寸和零件特征;第三行以下是系列零件的实例,在A 列中输入零件实例的名称,在其他列中输入相应配置项目的设定,如尺寸的数值、特征的压缩状态等。图1是表1所设配置生成的相应零件
。
图1 按表1设置所生成的相应零件
1.2 基于SolidWorks 二次开发的机械零件
参数化设计
任何支持OLE (Object Linking and Embedding ,对象的链接与嵌入)和COM (Com ponent Object Model ,组件对象模型)技术的编程语言都可以作为SolidWorks 的开发工具。由于Visual Basic 具有功能齐全、易学易用的特点,所以本文采用VB 调用SolidWorks 的API 函数来作为SolidWo rks 的二次开发工具。
1.2.1 SolidWorks 二次开发的机械零件参数化设计基本思想
分析机械零部件的结构特征,对有关联的尺寸用方程式约束,在SolidWo rks 环境中,尽量运用添加几何关系的方法建立模板模型。VB 程序根据
不同的模型自动获取设计变量,将其特征尺寸转化为参数化变量,并按照VB 用户界面窗口输入的参数值对设计变量的修改来重建新的三维模型,实现过程如图2所示
。
图2 重建新三维模型的实现过程
1.2.2 SolidWorks API 对象概述
SolidWorks API 使用面向对象的方法,其对象模型是一个多层次的对象网络,即对象分为若干层,每一层又包括若干子对象,每个对象又都有自己的属性、方法和事件。对象是代码和数据的集合,属性用于描述对象的特征,方法为对象实施一些动作。为了调用SolidWorks API 的方法或属性,首先要获得对象。用户通过对SolidWorks 对象所拥有的属性和方法的操作,可以建立适合自己需要的、专用的SolidWorks 功能模块。最高层次的对象是SlidWo rks ,它包括M odelDoc 、Environ -ment 、FrameAttributeDef 、Modeler 、SWProper -tySheet 以及一些其他的对象。该对象封装了很多方法,可以实现应用程序的最基本的操作,如生成、打开、关闭、设置当前的激活文件等。ModelDoc 对
象属于模型层,是SlidWorks 对象最主要的子对
象。用ModelDoc 对象可以实现与实体模型相关的各类操作。ModelDoc 对象包括PartDoc 、Assem -bly Doc 、Drawing Doc 、Feature 、Dimension 、De -signTable 等对象。在SolidWorks 中,有三种类型的文件:零件、装配体和工程图,每种文件类型都有相应的API 对象。PartDoc 对象提供了执行零件模型操作的函数,如拉伸(FeatureExtrusion )、旋转(FeatureRevolve )等;AssemblyDoc 对象提供了执行装配操作的函数,如添加新零件(AddComponent )、插入配合条件(AddM ate )等;Draw ingDoc 对象提供了执行工程图操作的函数,如对模型的尺寸、注解、材料明细表(BOM )等进行添加或修改。1.2.3 SolidWorks 宏
宏是一系列命令的集合,相当于DOS 操作系
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h ttp ://ZZHD .chinajournal .net .c n E -mail :ZZHD @chinaj ournal .net .cn 《机械制造与自动化》
统下的批处理文件。为了实现VB 程序和Solid -Works 之间的参数传递,可以录制使用SolidWorks 用户界面执行的操作,然后让宏重新执行这些操作。宏所包含的调用相当于使用用户界面执行操作时对API 的调用。通过记录宏和交互式的执行任务,可以简化编程过程。在编写程序代码前,都是录制宏来用作程序的基础,然后对宏进行编辑,将其特征尺寸转化为参数化变量,用VB 界面窗口中用户输入的参数值更新变量,即可生成新的三维模型。1.2.4 设计实例
在机器或设备中,齿轮是一种常用零件,用于传递动力和运动,齿轮传动可以完成减速、增速、变向、换向等动作。同一类齿轮的形状结构基本相同,只是相对大小有所变化,因此,可以根据齿轮设计参数对其进行参数化设计。设计步骤为:
a )在SolidWorks 中,建立模板零件的三维模型。为了尽量减少驱动尺寸的数目,在有关联的尺寸之间建立方程式,确定需要用户输入的参数化独立变量。机械零件的各个特征尺寸之间如大小、角度、直径、半径、坐标位置等常常存在倍数关系、三角函数关系等,这些约束关系不能通过添加几何关系得到,而使用方程约束,就可以很好地解决这个问题。SolidWorks 中,系统以尺寸名称作为方程中的变量名称参与计算。将整个建模过程录制成宏。
b )在VB 中建立用户界面输入窗口。将SolidWorks 中录制的宏剪切并粘贴到确定按钮的单击命令下,对此代码进行编辑。
c )程序运行结果:在文本框中输入齿轮的各个参数,单击“确定”,即可在SolidWorks 中生成相应参数的齿轮零件,如图3所示。
部分程序代码及解释如下
:
图3 在SolidWo rks 中生成相应参数的齿轮零件
Dim sw App As Object
Dim Part As Object Dim longstatus As Long
Set sw App =CreateObject (”SldWorks .Appl ication ”) '创建或获取S l dW orks 对象
Set Part =s w App .OpenDoc4(”F : Sol idW orks 齿轮模板零件.S LDPRT ”,1,0,””,l ongstatus )
Set Part =sw App .ActivateDoc (”齿轮模板零件”) '激活文件sw App .Visible =T rue 'S olidWorks 界面可见
Part .Parameter (”e @轮齿草图”).SystemValue =Text1.Text /1000 '更改齿轮模数
Part .Parameter (”z @阵列轮齿”).System Value =Text2.Text '更改齿数
Part .Parameter (”Thick @齿轮基本体”).SystemValue =Text3.Text /1000 '更改齿厚
Part .EditRebuild '重建模型
2 结束语
基于SolidWorks 的机械零件参数化设计适用于多个在形状结构上具有相同特征,但在一些局部特征或局部尺寸上又存在一定差异的零件设计的
情况。用系列零件设计表生成配置的方法没有人
机交互界面(这是其主要缺点),是通过在Excel 变量表中编辑设计变量来实现设计的参数化的;基于SolidWorks 二次开发的机械零件参数化设计是用高级语言调用SolidWo rks API 函数的方法或属性,通过在人机交互界面中输入参数来生成零件模型的。两种方法都是将特征尺寸转化为参数化变量,通过对参数化变量的修改来生成不同的零件模型,整个设计过程都是自动化的。
参考文献:
[1]刘长征译.精通SolidWorks2003[M ].北京:清华大学出版社,
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业出版社,1999.
[3]江 洪,等.SolidWork s 2003二次开发基础与实例[M ].北京:
电子工业出版社,2003.收稿日期:2004-06-03
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钢结构设计计算公式及计算用表
钢结构设计计算公式及计算用表 为保证承重结构的承载能力和防止在一定条件下出现脆性破坏，应根据结构的重要性、荷载特征、结构形式、应力状态、连接方法、钢材厚度和工作环境等因素综合考虑，选用合适的钢材牌号和材性。 承重结构的钢材宜采用Q235钢、Q345钢、Q390钢和Q420钢，其质量应分别符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T700和《低合金高强度结构钢》GB/T 1591的规定。当采用其他牌号的钢材时，尚应符合相应有关标准的规定和要求。对Q235钢宜选用镇静钢或半镇静钢。 承重结构的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度和硫、磷含量的合格保证，对焊接结构尚应具有碳含量的合格保证。 焊接承重结构以及重要的非焊接承重结构的钢材还应具有冷弯试验的合格保证。 对于需要验算疲劳的焊接结构的钢材，应具有常温冲击韧性的合格保证。当结构工作温度等于或低于0℃但高于-20℃时，Q235钢和Q345钢应具有0℃C冲击韧性的合格保证；对Q390钢和Q420钢应具有-20℃冲击韧性的合格保证。当结构工作温度等于或低于-20℃时，对Q235钢和Q345钢应具有-20℃冲击韧性的合格保证；对Q390钢和Q420钢应具有-40℃冲击韧性的合格保证。 对于需要验算疲劳的非焊接结构的钢材亦应具有常温冲击韧性的合格保证，当结构工作温度等于或低于-20℃时，对Q235钢和Q345钢应具有0℃冲击韧性的合格保证；对Q390钢和Q420钢应具有-20℃冲击韧性的合格保证。 当焊接承重结构为防止钢材的层状撕裂而采用Z向钢时，其材质应符合现行国家标准《厚度方向性能钢板》GB/T 5313的规定。 钢材的强度设计值（材料强度的标准值除以抗力分项系数），应根据钢材厚度或直径按表1采用。钢铸件的强度设计值应按表2采用。连接的强度设计值应按表3~5采用。
【Adams应用教程】第10章ADAMS参数化建模及优化设计
第10章 ADAMS参数化建模及优化设计
本章将通过一个具体的工程实例，介绍ADAMS/View的参数化建模以及ADAMS/View 提供的3种类型的参数化分析方法：设计研究(Design study)、试验设计(Design of Experiments, DOE)和优化分析(Optimization)。其中DOE是通过ADAMS/Insight来完成，设计研究和优化分析在ADAMS/View中完成。通过本章学习，可以初步了解ADAMS参数化建模和优化的功能。 10.1 ADAMS参数化建模简介 ADAMS提供了强大的参数化建模功能。在建立模型时，根据分析需要，确定相关的关键变量，并将这些关键变量设置为可以改变的设计变量。在分析时，只需要改变这些设计变量值的大小，虚拟样机模型自动得到更新。如果，需要仿真根据事先确定好的参数进行，可以由程序预先设置好一系列可变的参数，ADAMS自动进行系列仿真，以便于观察不同参数值下样机性能的变化。 进行参数化建模时，确定好影响样机性能的关键输入值后，ADAMS/View提供了4种参数化的方法： （1）参数化点坐标在建模过程中，点坐标用于几何形体、约束点位置和驱动的位置。点坐标参数化时，修改点坐标值，与参数化点相关联的对象都得以自动修改。 （2）使用设计变量通过使用设计变量，可以方便的修改模型中的已被设置为设计变量的对象。例如，我们可以将连杆的长度或弹簧的刚度设置为设计变量。当设计变量的参数值发生改变时，与设计变量相关联的对象的属性也得到更新。 （3）参数化运动方式通过参数化运动方式，可以方便的指定模型的运动方式和轨迹。 （4）使用参数表达式使用参数表达式是模型参数化的最基本的一种参数化途径。当以上三种方法不能表达对象间的复杂关系时，可以通过参数表达式来进行参数化。 参数化的模型可以使用户方便的修改模型而不用考虑模型内部之间的关联变动，而且可以达到对模型优化的目的。参数化机制是ADAMS中重要的机制。 10.2 ADAMS参数化分析简介 参数化分析有利于了解各设计变量对样机性能的影响。在参数化分析过程中，根据参数化建模时建立的设计变量，采用不同的参数值，进行一系列的仿真。然后根据返回的分析结果进行参数化分析，得出一个或多个参数变化对样机性能的影响。再进一步对各种参数进行优化分析，得出最优化的样机。ADAMS/View提供的3种类型的参数化分析方法包括：设计研究(Design study)、试验设计(Design of Experiments, DOE)和优化分析(Optimization)。 10.2.1 设计研究(Design study) 在建立好参数化模型后，当取不同的设计变量，或者当设计变量值的大小发生改变时，仿真过程中，样机的性能将会发生变化。而样机的性能怎样变化，这是设计研究主要考虑的内容。在设计研究过程中，设计变量按照一定的规则在一定的范围内进行取值。根据设计变
SolidWorks的参数化功能有多种实现方式
SolidWorks的参数化功能有多种实现方式，本文详细介绍了利用Excel表格驱动SolidWorks模型的方法：通过Excel输入参数，利用Excel表格ActiveX控件、方便的数据计算能力，结合SolidWorks方程式及宏功能，实现对SolidWorks模型尺寸修改及更新。 参数化设计方法就是将模型中的定量信息变量化，使之成为任意调整的参数。对于变量化参数赋予不同数值，就可得到不同大小和形状的零件模型。 用CAD方法开发产品时，产品设计模型的建立速度是决定整个产品开发效率的关键。如果该设计是从概念创意开始，则产品开发初期，零件形状和尺寸有一定模糊性，要在装配验证、性能分析之后才能确定，这就希望零件模型具有易于修改的柔性;如果该设计是改型设计，则快速重用现有的设计数据，不啻为一种聪明的做法。无论哪种方式，如果能采用参数化设计，其效率和准确性将会有极大的提高。 在CAD中要实现参数化设计，参数化模型的建立是关键。参数化模型表示了零件图形的几何约束、尺寸约束和工程约束。几何约束是指几何元素之间的拓扑约束关系，如平行、垂直、相切和对称等;尺寸约束则是通过尺寸标注表示的约束，如距离尺寸、角度尺寸和半径尺寸等;工程约束是指尺寸之间的约束关系，通过定义尺寸变量及它们之间在数值上和逻辑上的关系来表示。 在参数化设计系统中，设计人员根据工程关系和几何关系来指定设计要求。要满足这些设计要求，不仅需要考虑尺寸或工程参数的初值，而且要在每次改变这些设计参数时维护这些基本关系。即将参数分为两类：其一为各种尺寸值，称为可变参数;其二为几何元素间的各种连续几何信息，称为不变参数。参数化设计的本质是在可变参数的作用下，系统能够自动维护所有的不变参数。因此，参数化模型中建立的各种约束关系，正是体现了设计人员的设计意图。 SolidWorks是典型的参数化设计软件，参数化功能非常强大，并且实现方法多种多样。笔者今天介绍一种通过Excel表格对模型参数进行驱动的方法，其特点是充分利用Excel 表格强大的公式计算、直观的参数输入、方便的数据维护功能，来实现产品的参数化、系列化设计。如图1所示Excel表格，展示的是一个压力容器的法兰参数。表中直观地将不同法兰用不同颜色体现，并对应相同颜色块的参数。该参数采用下拉列表的方式，直接选取即可，最后只需要点击右下角的“更新法兰参数”，SolidWorks中的模型便实时得到更新。
钢结构设计实例 含计算过程
设计资料 北京地区某金工车间。采用无檩屋盖体系，梯形钢屋架。车间跨度21m，长度144m，柱距6m，厂房高度15.7m。车间内设有两台150/520kN中级工作制吊车。设计温度高于-20℃。采用三毡四油，上铺小石子防水屋面，水泥砂浆找平层，8cm厚泡沫混凝土保温层，1.5m×6.0m预应力混凝土大型屋面板。屋面积灰荷载0.6kN/m2，屋面活荷载0.35 kN/m2，雪荷载为0.45kN/m2，风荷载为0.5kN/m2。屋架铰支在钢筋混凝土柱上，上柱截面为400mm ×400mm，混凝土标号为C20。 一、选择钢材和焊条 根据北京地区的计算温度和荷载性质及连接方法，钢材选用Q235-B。焊条采用E43型，手工焊。 二、屋架形式及尺寸 无檩屋盖，i＝1/10，采用平坡梯形屋架。 ＝L-300＝20700mm， 屋架计算跨度为L ＝1990mm， 端部高度取H 中部高度取H＝H +1/2iL＝1990+0.1×2100/2＝3040mm， 屋架杆件几何长度见附图1所示，屋架跨中起拱42mm（按L/500考虑）。 为使屋架上弦承受节点荷载，配合屋面板1.5m的宽度，腹杆体系大部分采用下弦间长为3.0m的人字式，仅在跨中考虑到腹杆的适宜倾角，采用再分式。 屋架杆件几何长度（单位：mm） 三、屋盖支撑布置 根据车间长度、屋架跨度和荷载情况，设置四道上、下弦横向水平支撑。因柱网采用封闭结合，为统一支撑规格，厂房两端的横向水平支撑设在第二柱间。在第一柱间的上弦平面设置刚性系杆保证安装时上弦杆的稳定，第一柱间下弦平面也设置刚性系杆以传递山墙风荷载。在设置横向水平支撑的柱间，于屋架跨中和两端共设四道垂直支撑。在屋脊节点及支座节点处沿厂房纵向设置通长的刚性系杆，下弦跨中节点处设置一道纵向通长的柔性系杆，支撑布置见附图2。图中与横向水平支撑连接的屋架编号为GWJ-2，山墙的端屋架编号为GWJ-3，其他屋架编号均为GWJ-1。
基于SolidWorks的参数化设计
基于SolidWorks的参数化设计 □李轩斌单红梅韩玲 【摘要】论述了SolidWorks环境中，通过产品、部件和零件三者之间参数关联，用一种基于装配约束的参数化设计方法实现部件的参数化建模，阐述了这种参数化设计方法中的关键技术，包括产品结构的划分、尺寸分析、关联设计、基于布局草图的装配体设计和方程式的添加；运用部件参数化设计方法构建SolidWorks部件库。采用这种方法，有利于产品的修改和系列化，提高设计效率。 【关键词】SolidWorks；装配约束；参数化设计；零部件库 【作者简介】李轩斌（1972 ），男，长春轨道客车股份有限公司工程师；研究方向：夹具设计与焊接数控编程 单红梅，女，吉林大学交通学院助工，博士；研究方向：车辆智能化检测 韩玲，女，吉林大学交通学院载运工具运用工程专业在读博士 一、引言 机械制造业的设计制造水平，在很大程度上反映出企业工艺技术水平和制造能力的高低，直接影响着机械产品的加工质量、工人的劳动强度、生产效率和生产成本。 为了提高设计质量和设计效率，提高企业市场竞争力，多年来，许多企业一直致力于参数化设计的研究。大量三维实体造型软件崛起，推动了设计领域的新革命，SolidWorks就是优秀的三维参数化设计软件之一。这些三维软件，不仅仅可创建三维实体模型，还可利用设计出的三维模型来进行模拟装配和静态干涉检查、机构分析、动态干涉检查、动力学分析、强度分析等，产品设计也由原先的二维平面设计向着三维化、集成化、智能化和网络化方向发展，三维CAD的开发受到了普遍关注，并取得了较快的进展。SolidWorks是完全基于Windows的三维CAD/CAE/CAM软件。它采用与UG相同的底层图形核心Parasolid，具有强大的基于特征的参数化实体建模能力，然而要使SolidWorks软件真正为我国企业带来经济效益，必须使其国产化、专业化。 采用参数化设计技术，可以大大提高产品的设计速度。在大多数工程设计中，一个产品往往是多个零件的组合。将零件参数化的思想扩展到部件参数化设计中，实现部件整体参数化设计，无疑会更大程度地提高设计效率，为企业创造经济效益。部件参数化设计的实现以各组成零件的参数化设计为基础，但又不是组成部件的各零件的参数化的简单累加。部件的参数化问题除需解决各组成零件的参数化设计以外，还必须解决参数化时的同步更新问题。所谓的同步更新，是指当进行部件的参数化设计时，对其中某一个零件进行了更改，要求能够引起与之关联的一个或者多个零件的同步更新。同步更新主要有两方面要求，一是部件参数化设计中，各零件的相对位置关系要始终保持正确，二是各零件之间有配合关系的尺寸参数始终保持正确。 二、部件参数化设计方法 本文采用了一种基于装配体的参数化设计方法，来实现部件的参数化。其基本思想是：在参数化零件的基础上，引入零件装配关系作为约束，合理地建立零件之间的装配约束关系，以确保零件之间的相对位置关系；同时建立零部件相互关联的参数之间的关系，以保证参数之间能够联动。这样就可以实现同步更新，在此基础上建立部件的装配布局图，最终实现整个部件的参数化设计。 （一）产品结构的划分。复杂的产品按照功能和企业的生产组织特点分解为一系列的部件，而每个部件可能还会进一步划分为子部件和零件，尤其在民用飞机、汽车等产品中，产品构成十分复杂，涉及到机械、电气、液压、附件（如座椅、 原理都与之不符。现在迈克尔逊－莫雷实验同样被证明是没有说服力的，看来，相对论理论是站不住脚的。由此引发的直接效果就是量子理论失去了理论基础，同样是不科学的。 那么是不是就证明了牛顿力学的绝对正确性呢？起码目前不能这样讲，因为在近代毕竟发现了经典理论不能解释的物理现象。但可以肯定的是，这些现象肯定不能由相对论理论或现有的量子理论来科学解释，需要利用全新的科学方法重新研究和解决。 由此看来，惯性系变换引发的高速粒子的动力学问题是一项十分复杂的物理学课题，目前物理学界对于该问题的认知是不准确的，也是远远不够的，因此非常有必要进行科学细致地研究。 【参考文献】 1．郭硕鸿．电动力学［M］．北京：高等教育出版社（第2版），1997 2．周世勋．量子力学教程［M］．北京：高等教育出版社（第1版），1979 · 94 ·
ADAMS参数化建模及优化设计
第10章 ADAMS参数化建模及优化设计 本章将通过一个具体的工程实例，介绍ADAMS/View的参数化建模以及 提供的3种类型的参数化分析方法：设计研究(Design study)、试验设计((Design of Experiments, DOE)和优化分析(Optimization)。其中DOE是通过ADAMS/Insight 计研究和优化分析在ADAMS/View中完成。通过本章学习，可以初步了解ADAMS 建模和优化的功能。 10.1 ADAMS参数化建模简介 ADAMS 键变量，并将这些关键变量设置为可以改变的设计变量。在分析时， 以由程序预先设置好一系列可变的参数，ADAMS自动进行系列仿真， 值下样机性能的变化。 进行差数参数化建模时，在确定好影响样机性能的关键输入值后，ADAMS/View 了4种参数化的方法： （1）参数化点坐标 点坐标参数化时，修改点坐标值时，与参数化点相关联的对象都得以自动修改。 （2）使用设计变量通过使用设计变量，可以方便的修改模型中的以已被设置为设计变量的对象。例如，我们可以将连杆的长度或弹簧的刚度设置为设计变量。 值发生改变时，与设计变量相关联的对象的属性也得到更新。 （3）参数化运动方式 （4）使用参数表达式使用参数表达式是模型参数化的最基本的一种参数化途径。 上三种方法不能表达对象间的复杂关系时，可以通过参数表达式来进行参数化。 参数化的模型可以使用户方便的修改模型而不用考虑模型内部之间的关联变动， 以达到对模型优化的目的。参数化机制是ADAMS中重要的机制。 10.2 ADAMS参数化分析简介 参数化分析有利于了解各设计变量对样机性能的影响。在参数化分析过程中， 化建模时建立的设计变量，采用不同的参数值，进行一系列的仿真。 果进行参数化分析，得出一个或多个参数变化对样机性能的影响。然后再进一步对各种参数进行优化分析，得出最优化的样机。ADAMS/View提供的3 设计研究(Design study)、试验设计(Design of Experiments, DOE)和优化分析(Optimization)。
机械结构和机械零件
（c ） 第二章 机械结构和机械零件 2.1 机械机构 一、机构的定义 1）机构是有确定相对运动的构件组合体； 2）机构是机械系统的组成单元。 二、机构的分类 机构能传递、转换运动或实现某种特定的运动，不同的机构间有不同的相对运动，形成不同的变换功能。常用的机构有：连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、带传动机构、链传动机构、螺旋机构、步进机构等。 (一)连杆机构 连杆是联接两个及两个以上运动副（转动或移动副）的构件。用运动副按顺序把几个构件联接起来则组成连杆机构（connecting rod gear ）。其作用是传递动力和完成一定规律的运动。连杆机构可分为平面连杆机构和空间连杆机构。 1、平面连杆机构 平面连杆机构（planar linkage ）是由若干个互相作平面运动的刚性构件用运动副联接起来的机构。其运 动副多为面接触的低副，所以 又称平面低副机构。最常用的 平面连杆机构是四杆机构，其 分类如见图2.1-1所示。 （1）曲柄摇杆机构 在图 2.1-1（a ）所示机构中，主动件杆a 可作整周旋转称为曲柄。杆c 不作整周运动，图2.1-1 铰链四杆机构的类型 （a ）曲柄摇杆机构；（b ）双曲柄机构；（c ）双摇杆机构； （d ）曲柄滑块机构；（e ）双滑块机构
只按某一角度往复转动称为摇杆。设a、b、c、d既是各杆的符 号，又代表各杆 的长度。当满足 最短杆和最长杆之和小于或等于其他两杆长度之和时，若将最短杆或其邻杆固定其一，则另一杆即为曲柄。这就是四杆机构有曲柄的条件。在满足曲柄存在的条件下，铰接四杆取不同的构件为机架（固定件），即可得到不同特性的机构。 （2）双曲柄机构如图2.1-1（b）中，取a为机架，则b和d均为曲柄，成为双曲柄机构。如其中两曲柄长度相等，连杆与机架长度也相等，则成为平行四边形机构。它在机器中应用很广，如机车车轮的联动机构等。 （3）双摇杆机构在图2.1-1（c）中，取c为机架，若不满足曲柄存在的条件，则两连架杆b、d均为摇杆，故称双摇杆机构。它应用也很广泛，如鹤式起重机、飞机起落架等。在双摇杆机构中，若两摇杆长度相等，则成为等腰梯形机构，在汽车、轮式拖拉机中常用这种机构操纵前轮的转向。 （4）曲柄滑块机构如图2.1-1（d）中，将曲柄摇杆机构的摇杆长度增加至无穷大、则转动副 O转化为移动副，便成为曲柄滑块机构。这种机构广泛应 B 用在内燃机、蒸汽机、空气压缩机和冲床等机械中。 （5）双滑块机构如图2.1-1（e）为有两个移动副的四杆机构，应用这种机构的有欧氏联轴节等。 在实际机器中，往往根据需要来改变某些杆件的形状和杆件的相对长度，改 变某些运动副的尺寸或选择 不同杆件作为机架。 2、空间连杆机构
SOLIDWORK教程功能简介及参数化草图绘制
第1 章Solidworks设计基础 【教学提示】 SolidWork是由美国SolidWorks公司（该公司是法国Dassult System公司的子公司）于1995年推出的三维机械CAD软件，它具有基于特征、单一数据库、参数化设计及全相关性等特点。本章主要对Solidworks做个概略性的介绍，使学生对SolidWorks的基本知识有一定的了解，为以后的学习打好基础。 【教学要求】 了解SolidWorks 软件的特点 熟悉SolidWorks 工作环境 掌握在SolidWorks 工作环境中文件的打开、保存等基本操作，掌握三维建模的流程。 1.1 CAD 技术的发展及SolidWorks 概述 CAD(Computer Aided Design)就是设计者利用以计算机为主的一整套系统在产品的全生命周期内帮助设计者进行产品的概念设计、方案设计、结构设计、工程分析、模拟仿真、工程绘图、文档整理等方面的工作。CAD既是一门多学科的交叉学科，它涉及计算机学科、数学学科、信息学科、工程技术等；CAD也是一项高新技术，它对企业产品质量的提高、产品设计及制造周期的缩短、提高企业对动态多变市场的响应能力及企业竞争能力都具有重要的作用。CAD技术在各行各业都得到了广泛的推广应用。SolidWorks 正是优秀CAD软件的典型代表之一。SolidWorks 作为Windows 平台下的机械设计软件，完全融入了Windows 软件使用方便和操作简单的特点，其强大的设计功能可以满足一般机械产品的设计需要 1.1.1 CAD技术的产生与发展 20世纪60年代初，美国麻省理工学院MIT开发了名为Sketchpad的计算机交互处理系统，并描述了人机对话设计和制造的全过程，这就是CAD/CAM的雏形，形成了最初的CAD 概念：科学计算、绘图。计算机在设计过程中的应用，形成了CAD 系统。 从20世纪60年代初到70年代中期，CAD从封闭的专用系统走向开放式的商品化软件系统，主要技术特点是二维、三维线框造型，其软件系统只能表达基本的几何信息，不能有效表达几何数据间的拓扑关系；且系统需配备大型计算机系统，价格昂贵。此时期有代表性的产品是：美国通用汽车公司的DAC-1，洛克希德公司的CADAM系统。在此时期CAD开始进入应用阶段。 20世纪70年代后期，CAD系统进入发展时期。一方面CAD系统硬件价格下降；同时，飞机和汽车工业蓬勃正值发展时期，飞机和汽车制造中遇到了大量的自由曲面问题，法国达索飞机制造公司率先开发出以表面模型为特点的曲面建模方法，推出了三维曲面造型系统CATIA，该系统采用多截面视图、特征纬线的方式来近似表达自由曲面。该阶段的主要技术特点是自由曲面造型。曲面造型系统为人类带来了第一次CAD技术革命。此后一些军用工业相继开发了CAD 软件，如美国洛克希德公司的CADAM、美国通用电气公司的CADAM、美国通用电气公司的CALMA、美国波音公司的CV、美国国家航空及宇航局(NASA)支持开发的I-DEAS、美国麦道公司开发的UG等。
ADAMS VIEW 参数化和优化设计实例详解
ADAMS/VIEW 参数化和优化设计实例详解本例通过小球滑落斜板模型，着重详细说明参数化和优化设计的过程。 第一步，启动adams/view（2014版），设置工作路径，设置名称为incline。 名称 存储路径第二部，为满足模型空间，设置工作网格如图参数。 修改尺寸 第三部创建斜板。点击Bodies选项卡，选择BOX，然后建模区点击鼠标右键，分别设置两个点，坐标为（0,0,0）和（-500,-50,0），创建完模型，然后右键Rename，修改名称为xieban。
右键输入坐标，创建点BOX rename 输入xieban
第四部创建小球。点击Bodies选项卡，选择Sphere，然后建模区点击鼠标右键，分别设置两个点，球心坐标为（-500,50,0）和半径坐标（-450,50,0），创建完模型，然后右键Rename，修改名称为xiaoqiu。 输入两点 Rename，及创建效果 第五部创建圆环。点击Bodies选项卡，选择Torus，然后建模区点击鼠标右键，分别设置两个点，圆环中心坐标为（450,-1000,0）和大径坐标（500,-1000,0），创建完模型，然后右键Rename，修改名称为yuanhuan。完成后效果如下图： 第六部修改小球尺寸及位置。首先修改小球半径为25mm，在小球上右键，选择球体，点击Modify，然后设置如下图；然后修改小球位置，将Y坐标移到25mm处，选择Marker_2点，
右键点击Modify，然后设置坐标位置如下图。 右键编辑球半径 修改半径为25 改后效果 修改球的位置
设置球坐标 完成修改后效果 第七部修改圆环尺寸及位置。将圆环绕X轴旋转90度，选择Marker_3点，右键点击Modify，然后设置坐标位置如下图。修改圆环尺寸，大径为40mm，截面圆环半径为12mm，右键，选择圆环体，点击Modify ，然后设置如下图。至此，模型建立完毕。 修改圆环位置
《机械零件可靠性设计》教学大纲
《机械零件可靠性设计》教学大纲 课程名称：机械零件可靠性设计面向专业：农机化、机师、汽运 课程代码：大纲执笔人：吕钊钦 总学分：2 大纲审定人：王会明 1、课程的教学目的、性质、地位和任务 随着科学技术的飞速发展，可靠性技术已被广泛地应用于各个行业。可靠性设计作为一门边缘科学受到重视在国外已有40多年的历史了，在航天、航空、机械、电子技术中的应用得到了很大发展。可靠性设计、优化设计、有限元分析和计算机辅助设计构成了现代化机械设计的新方法。机械设备是由许多零件组成的，要提高设备的可靠性，必须先提高零件的可靠性。本课程的基本任务是掌握汽车可靠性设计理论，根据要求将零件的可靠度设计到产品中，保证产品的使用可靠性、实现产品寿命的可预测性，从而达到低成本、高效益之目的。 2、课程教学的基本要求 《机械零件可靠性设计》具有较强的理论性。要求掌握产品可靠性的评价尺度，威布尔分布、正态分布、对数正态分布等可靠性工程常用的几种概率分布；学会应力、强度分布的确定方法；熟练掌握应力、强度分布干涉理论及可靠度计算；了解可靠性试验与分析方法，学会轴、螺栓、键连接、齿轮传动等机械零件的可靠性设计。 3、课程教学大纲及学时分配（36学时） 第一章：绪论（2学时） 第一节概述 第二节可靠性定义及评价指标 一、可靠性定义 二、可靠性尺度（特征量） 1 可靠度R(t) 2 失效率l(t) 3 平均寿命（平均无故障工作时间）MTBF 4 维修度M(t) 5 有效度 6 可靠寿命三、零件传统设计法与可靠性设计法的比较 内容要点是可靠性发展史、重要性和任务；可靠性定义及其评价指标。重点是可靠性定义及其评价指标、零件传统设计法与可靠性设计法的比较。 教学方法：采用多媒体教学。通过理论学习、习题等教学环节的相互配合，突出重点、难点。 思考题：1、可靠性定义及评价指标有哪些？ 2、比较零件传统设计法与可靠性设计法的不同点。 第二章：可靠性的数学基础（2学时） 第一节：随机变量 一离散型随机变量
钢结构焊接、螺栓连接计算及实例
第一节 钢结构的连接方法 钢结构是由钢板、型钢通过必要的连接组成基本构件，如梁、柱、桁架等；再通过一定的安装连结装配成空间整体结构，如屋盖、厂房、钢闸门、钢桥等。可见，连接的构造和计算是钢结构设计的重要组成部分。好的连接应当符合安全可靠、节约钢材、构造简单和施工方便等原则。 钢结构的连接方法可分为焊缝连接、铆钉连接和螺栓连接三种(详见附图十三)。 一、焊缝连接 焊接是现代钢结构最主要的连接方法。其优点是不削弱构件截面（不必钻孔），构造简单，节约钢材，加工方便，在一定条件下还可以采用自动化操作，生产效率高。此外，焊缝连接的刚度较大密封性能好。 焊缝连接的缺点是焊缝附近钢材因焊接的高温作用而形成热影响区，热影响区由高温降到常温冷却速度快，会使钢材脆性加大，同时由于热影响区的不均匀收缩，易使焊件产生焊接残余应力及残余变形，甚至可能造成裂纹，导致脆性破坏。焊接结构低温冷脆问题也比较突出。 二、铆钉连接 铆接的优点是塑性和韧性较好，传力可靠，质量易于检查和保证，可用于承受动载的重型结构。但是，由于铆接工艺复杂、用钢量多，因此，费钢又费工。现已很少采用。 三、螺栓连接 螺栓连接分为普通螺栓连接和高强度螺栓连接两种。普通螺栓通常用Q235钢制成，而高强度螺栓则用高强度钢材制成并经热处理。高强度螺栓因其连接紧密，耐疲劳，承受动载可靠，成本也不太高，目前在一些重要的永久性结构的安装连接中，已成为代替铆接的优良连接方法。 螺栓连接的优点是安装方便，特别适用于工地安装连接，也便于拆卸，适用于需要装拆结构和临时性连接。其缺点是需要在板件上开孔和拼装时对孔，增加制造工作量；螺栓孔还使构件截面削弱，且被连接的板件需要相互搭接或另加拼接板或角钢等连接件，因而比焊接连接多费钢材。 第二节 焊接方法、焊缝类型和质量级别 一、钢结构中常用的焊接方法 焊接方法很多，钢结构中主要采用电弧焊，薄钢板（mm t 3 ）的连接有时也可以采用电阻焊或气焊。 1．电弧焊
proe参数化建模教程(最新)
proe参数化建模 本教程分两部分，第一部分主要介绍参数化建模的相关概念和方法，包括参数的概念、参数的设置、关系的概念、关系的类型、如何添加关系以及如何使用关系创建简单的参数化零件（以齿轮为例）。 第二部分介绍参数化建模的其他方法：如族表的应用、如何使用UDF(用户自定义特征)、如何使用Pro/Program创建参数化零件。（后一部分要等一段时间了，呵呵） 参数化设计是proe重点强调的设计理念。参数是参数化设计的核心概念，在一个模型中，参数是通过“尺寸”的形式来体现的。参数化设计的突出有点在于可以通过变更参数的方法来方便的修改设计意图，从而修改设计意图。关系式是参数化设计中的另外一项重要内容，它体现了参数之间相互制约的“父子”关系。 所以，首先要了解proe中参数和关系的相关理论。 一、什么是参数？ 参数有两个含义： ●一是提供设计对象的附加信息，是参数化设计的重要要素之一。参数和模型一起存储，参数可以标明不同模型的属性。例如在一个“族表”中创建参数“成本”后，对于该族表的不同实例可以设置不同的值，以示区别。 ●二是配合关系的使用来创建参数化模型，通过变更参数的数值来变更模型的形状和大小。 二、如何设置参数 在零件模式下，单击菜单“工具”——参数，即可打开参数对话框，使用该对话框可添加或编辑一些参数。 1.参数的组成 (1)名称：参数的名称和标识，用于区分不同的参数，是引用参数的依据。注意：用于关系
的参数必须以字母开头，不区分大小写，参数名不能包含如下非法字符：！、”、@和#等。 (2)类型：指定参数的类型 ?a)整数：整型数据 ?b)实数：实数型数据 ?c)字符型：字符型数据 ?d)是否：布尔型数据。 (3)数值：为参数设置一个初始值，该值可以在随后的设计中修改 (4)指定：选中该复选框可以使参数在PDM（Product Data Management，产品数据管理）系统中可见 (5)访问：为参数设置访问权限。 ?a)完全：无限制的访问权，用户可以随意访问参数 ?b)限制：具有限制权限的参数 ?c)锁定：锁定的参数，这些参数不能随意更改，通常由关系式确定。 (6)源：指定参数的来源 ?a)用户定义的：用户定义的参数，其值可以随意修改 ?b)关系：由关系式驱动的参数，其值不能随意修改。 (7)说明：关于参数含义和用途的注释文字 (8)受限制的：创建其值受限制的参数。创建受限制参数后，它们的定义存在于模型中而与参数文件无关。 (9)单位：为参数指定单位，可以从其下的下拉列表框中选择。 2.增删参数的属性项目 可以根据实际需要增加或删除以上9项中除了“名称”之外的其他属性项目
机械零部件可靠性设计方法研究
机械零部件可靠性设计方法研究 作者：常秀旺宋晓艳 来源：《汽车世界·车辆工程技术（中）》2019年第07期 摘要：随着经济的发展以及科技的进步，人们对于机械产品的要求也越来越高。所以机械产品在满足功能性和多样性的同时，更需要满足可靠性的要求，所以本文针对机械产品的可靠性设计方面加以阐述分析。 关键词：机械零件;可靠性;设计 1 机械零部件的可靠性概述 零部件在机械设备中起到负载、部件联动、动力传输的重要作用，在设备长时间工作状态下，零部件易发生是失效现象，令机械设备产生故障。当零部件发生损毁现象时，例如老化、堵塞、松脱等，将增加联动部件的运行压力，提升零部件故障检测的难度。此外，机械设备加工工艺、工作原理存在差异性，在零部件基准参数方面难以进行统一，只有少部分密封件、阀门、泵体等零部件实现通用化、标准化。为此，在对零部件的可靠性进行设计时，零部件的荷载分布能力、材料强度等则应作为主要突破点。 2 可靠性设计方法 可靠性优化设计主要采用的方法有鲁棒设计法和降额设计法。 2.1 鲁棒设计法 鲁棒设计法，是由日本的机械设计师田口玄一首次提出，以统计分析为基础，主要是根据产品的不可用性为用户产生的损失来评判设计的可靠性。其中的损失指的是流失的可用性与合格可用性的比值，流失的可用性越大则可靠性越差，即产品合格性越差，说明产品质量不合格。因此，降低流失可用性是关键因素，也是提升产品质量的重点，可以通过严格审核产品设计、加强生产材料质量检验，优化生产加工工艺、强化产品调试试验等提升产品可靠性。 任何一种机械产品都具有不同程度的敏感性，这是因为，机械产品设计功能的实现受到制造因素、使用环境因素以及使用年限等因素的影响。产品在制造过程中如温度等可变因素有很多，使用过程中环境中的粉尘、烟雾、高温等可变因素也很多，由于产品使用的时间变长，产品的结构会发生变化，某些参数可能会发生改变，系统不可避免地会老化，以上种种因素都会使得产品变得敏感，这种设计方法正是以降低这种敏感性为主要目的。 2.2 降额设计
Adams参数化与优化分析功能介绍
Adams参数化与优化分析经典案例 在机械产品设计进程中，有各种各样的性能指标，甚至有些指标是相互制约的，因此很难通过一次设计就得到满意的结果。以往采用的手动修改方法费时费力，浪费资源。使用Adams软件，用户可以通过参数化及优化功能自动完成机械系统的设计，得出最优化的方案，大大提高设计效率。 参数化和优化是用户关注度最高的功能之一，但在Adams基本包的官方培训教程中没作重点介绍。本期信工诚向大家分享一个参数化与优化方面的经典案例，帮助大家尽快熟悉这一功能。案例摘自陈志伟编著的《MSC Adams多体动力学仿真基础与实例解析》一书中的第七章。 问题描述： 小球在一定倾角的斜板上在重力作用下滑落，研究该倾角为多少时可以顺利通过预先设置的圆环中心。 实现步骤： 1）创建部件并定义连接关系 首先创建如图1所示的分析模型。从图中可以看到各部件的尺寸，其中小球的直径为50mm，圆环的孔径为56mm（2*（40-12）mm）。圆环与大地固连，斜板与大地固连，小球与斜板之间定义接触（不考虑摩擦）。 图1 分析模型
2）参数化模型 模型参数化分为两步，第一步定义设计变量，第二步将现有模型数据用设计变量替换，实现模型参数化。本例需要定义一个独立变量（斜板角度）和两个非独立变量（小球X坐标和Y坐标）。斜板角度参数化如图2所示，小球坐标参数化如图3所示。 图2 斜板角度参数化 图3 小球坐标参数化
参数化后将斜板角度初始值改为-10，检查修改后的模型显示是否正确。如果所有的参数定义都正确的话，修改后的模型显示效果会如图4所示。 图4 修改斜板初始角度 3）定义优化目标 我们的设计目标是让小球穿过圆环，但这不是软件能读懂的机器语言。这里我们可以建立一个小球中心Marker点和圆环中心Marker的“点的点对点测量”，以测量结果的最小值作为优化目标，当测量结果的最小值小于3mm（圆环孔半径与小球半径之差）即代表小球穿过圆环。建立好测量后运行一次2秒200步的仿真，并查看测量结果。建立点对点测量界面和分析结果如图5所示。
某钢结构工业厂房的设计实例
建 筑 科 学 ６５ 科技创业家 TECHNOLOGICAL PIONEERS 最近十几年高层钢结构房屋在我国得到了快速的发展,在激烈的市场竞争中,业主通常要求既要保证钢结构厂房的结构安全和使用功能,又对项目的质量、工期及造价提出了更高的要求。作为一位钢结构厂房的设计人员,需要熟练掌握钢结构的设计过程及要点。本文以某工程钢结构工业厂房设计为例,对设计要点进行了总结,希望能够给予该领域的设计人员提供借鉴。 1 工程概况 项目内容为高层钢结构工业厂房,总高度30m,共5层,每层6m,厂房占地面积49*14米,每层均为10跨,厂房内部结构空旷没有维护墙体,局部楼层无铺板为全房间洞口;二层楼面上设置了2套压力容器,荷载为2500～4600kN,设备体型高大,贯穿三层楼面;其它楼层内设置许多中小型设备,以管道相互连接;因整个厂房内管道和设备数量众多,楼面需预留孔洞很多,给楼层平面布置带来一定困难;该厂房柱子全部运用焊接H 型钢制作,且柱子竖向荷载最大可达3100kN,载荷较大;框架梁和次梁大部分选用轧制H 型钢,仅二层支撑压力容器的几根框架梁选用焊接H 型钢制作;楼面选用8mm 厚花纹钢板铺成,其活动荷载约为5kPa;在设计中还需考虑堆载及检修设备的需要。 2 设计时需要注意的问题 2.1厂房结构的选择 本设计本设计采用支撑和钢架的混合体系,横向为钢连接框架式体系,纵向为支撑和钢架混合型式,靠两者的相互作用共同抵消水平力,这种混合体系可以有效地降低柱的纵向弯矩,但却要求楼面的刚度较大,否则就会使柱子相互间的变形量不协调,不能完全发挥出柱子支撑的功能。同时以8mm 厚的花纹钢板替代了钢筋混凝土楼面,在厂房各层内均按需设置了横向及纵向的水平支撑,以增加楼层的刚度。2.2大型压力容器的布置 厂房内的大型压力容器的布置决定着柱网的布置,也限制了支承梁翼缘的宽度。因大型设备重心高、荷载大,而支撑点位于二层楼面且接近设备底部,地震时产生的倾覆力矩很大,非常不利于支承梁的受力,因此在设备外围设置四根柱子,并使柱子和支承梁直接连接成框架梁,使其中心线和设备的中心线重合,这样设计可以直接地传力,利于竖向荷载的传递;把设备的固定螺栓设置在梁腹板的外侧,利于支承梁 抵抗扭矩;为了保证预留洞的尺寸,支承梁翼缘也要保证合理宽度;在计算机输入设备荷载时,还要考虑地震产生的倾覆力矩;还要全面考虑其它中小型设备对结构布置的影响。所以,在设计开始阶段要密切配合各专业工艺设备,必要时适当调整工艺专业设备的位置,确定好柱网以满足结构布置的要求[1]。 2.3次梁设计的要点 为了避免板挠度过大让人出现不安全感而影响正常使用,在进行楼层平面梁格布置设计时,需要同时考虑设备情况及铺板的最大支承长度。在进行铺板与梁的相互作用分析时,钢板和梁的连接良好,就认为相互形成有效支撑,无需对梁整体稳定性进行计算。如钢板和梁只是在四周进行焊接,中间没有进行焊接,只能按跨中无侧向支撑的情况来计算梁平面外稳定性。次梁虽然载荷较小,也宜采用轧制H 型钢,而不应采用平面外稳定性较差的普通槽钢。2.4钢结构内力分析的要点 在工程设计领域,计算机越来越被广泛应用,施工图绘制的工作量得到大幅降低,计算机的这些优点,促使设计人员的大部分精力能够放到受力分析和制定方案中去,使设计出的构件更加经济合理,对方案设计应力分析的准确性上得到了提高。在对钢结构厂房进行设计时,可使用STS 等专业软件,结合PMPK 等系列软件中SATWE 和TAT,建立结构数模,再给数模进行载荷加载,进行空间的受力分析及杆件的截面验算。构件受力分析时要注意几点:由于工业厂房构件的梁格布置较复杂,如使用分析软件时,建立的模型完全依据实际的情况,就会生成许多的近节点,造成分析的结果存有偏差,因此,在实际建模时,要对数模进行相应的简化,但不可与实际情况出现较大偏差,否则计算就无意义了;采用柱间支撑来简化立面网格,把它当做受力杆件输入到结构模型里,因支撑的刚度影响着厂房纵向抗侧移刚度,而柱间支撑也会对两侧柱脚产生不利作用,在复杂的荷载作用下,柱脚锚栓会产生上拔力,这些柱脚剪力也会增加很多;确定柱间支撑杆件模型,厂房柱间的支撑形式大多都是剪刀撑,根据需要可设计为压杆或拉杆。若将柱间的支撑形式设计成压杆式,则可利用计算机程序直接验算结果,若按拉杆式进行设计时,计算机程序会提示强度验算不足,这主要是由于支撑无法被程序处理为单拉杆所致,但结构空间的受力分析结果是不会受到影响的,作为设计者,应用笔算的方 法,通过杆件的拉力来验算杆件的强度;确定弹性楼板模型,TAT 与SATWE 程序的算法比较先进,可不考虑楼层约束作用,采用弹性节点的处理方法,由于本工程的设计中,因楼层内设置水平支撑,可假设楼层水平刚度无限大,由程序计算结果可知二者差别不大,可以验证楼层内水平支撑可协调柱子的变形[2]。2.5节点的设计要点 要本着安全可靠,经济可行的原则进行节点的设计。框架和柱的连接节点是厂房中最重要的节点,节点的安全性可从强度和延性两个方面来衡量。本设计中采用刚性连接与柔性连接。刚性连接节点选用全焊接连接和栓焊混合连接,全焊接连接节点的梁翼缘和腹板全部焊接在柱子上,通常翼缘采用开剖口的熔透焊缝连接,腹板采用熔透焊缝或角焊缝连接,该种节点具有强度高、成本低及节省材料的特点,缺点焊接量大,高空作业多;栓焊混合连接节点的翼缘运用熔透焊缝连接,腹板使用高强螺栓连接,该种节点和全焊接节点的特点相似,缺点是前期工作量大,造价较高。柔性连接可传递剪力、轴力及较小的弯矩,可看成是铰接,具有很好地延性,在地震作用下的变形能力强,不会出现脆性破坏。2.6采用轧制H 型钢的注意事项 采用轧制H 型钢能加快施工进度,极大低减少构件制作的工作量,但在使用时必须注意其不利影响。目前国内工业厂房的柱子通常不采用H 型钢板件,由于其轧制的厚度较薄。工业厂房柱子的轴力较大,通常需要腹板和翼缘较厚的钢板,但截面尺寸又不能过大。由于轧制H 型钢采用全截面拼接,带有不安全因素,如果都采用定尺型钢,势必会降低材料利用率,影响工期,同时还要控制拼接位置。 3 结语 本工程的造价虽略高于钢筋混凝土结构方案,但施工周期短、施工便利,同时钢结构建筑绿色环保,属于可回收利用产品,隐性经济效益可观。所以在未来的工业厂房设计中,钢结构工业厂房具有广阔发展前景。 参考文献 [1]GB50009-2001,建筑结构荷载规范[S].[2]李懿,浅析轻钢厂房结构设计要点[J]. 山西建筑,2006,32(17):54-55. 某钢结构工业厂房的设计实例 康乐 (沈阳建伟钢结构工程有限公司 辽宁沈阳 110014) 摘 要:本文以某工程钢结构工业厂房设计为例,对设计要点进行了总结,希望能够给予该领域的设计人员提供借鉴。关键词:钢框架 钢结构工业厂房 作者简介:康乐,1979.6,男,汉,辽宁省沈阳市,大学本科,机械工程师,钢结构设计。
机械可靠性设计
机械可靠性设计 LG GROUP system office room 【LGA16H-LGYY-LGUA8Q8-LGA162】
机械可靠性设计概述 专业：机械设计制造及其自动化 班级：机制（2）班 组员： 黄佳辉 芦朝晖
摘要 可靠性就是产品在规定的时间和规定的条件下完成规定功能的能力，无论任何产品或是零件能否在复杂多变的环境下发挥其应有的功能是至关重要的，目前几乎所以的机器在设计制造的过程中都必须考虑其可靠性，可靠性设计已经变得越来越重要，怎样合理的采用科学的可靠性设计方法使机器能够在要求的工作环境下不会失效损坏是设计中必须考虑的重要问题，只有这样才能提高和稳定产品的可靠性。 关键词：可靠性发展趋势设计方法意义原理 正文 机械可靠性设计的目的就是确保其设计的机械零件能够在规定的工作时间，规定的条件下完成规定的功能。机械产品是在综合学科交叉作用下的高新技术的衍生物， 其主要功效就是实现产品运行过程中的安全性、可靠性[1] 。一个产品如果无法保证其 运作的稳定性，将会极大的威胁到人生安全，而且稳定性也是对产品质量的一种保证。 一机械可靠性设计研究发展状况 国内主要的可靠性研究机构有中国赛宝实验室（CEPREI，工业和信息化部电子第五 研究所）、摩尔实验室（MORLAB）等。中国赛宝实验室是中国唯一专业进行电子产品质量与可靠性研究的权威机构。可靠性研究分析中心（RAC）是中国赛宝实验室的核心技术部门，是按国际标准ISO17025管理和运行的实验室，主要开展电子产品失效分析、破坏性物理分析、电子制造技术服务、电子产品污染控制技术项目等。 经过多年的建设和发展，分析中心在电子材料、元器件、封装、组装和电子辅料的质量与可靠性方面，具有完善的检测、分析和试验能力；开展有毒有害物质（RoHS）、环境评估与监测、ODS替代技术检测等方面的技术服务，是目前国内最先进、综合技术能力最强的电子制造技术支持实验室和环保检测实验室。 摩尔实验室中的可靠性实验室主要实验为：气候环境实验、机械环境实验、高温可靠性实验。环境试验室拥有一批国际、国内着名的专业环境试验设备制造商生产的气候环境试验设备；设备技术先进、性能稳定、功能齐全，可编程控制，自动绘制试验曲线；可按IEC、ISO等国际标准和国家标准(GB)、行业标准、企业标准，以及客户的要求进行高温、低温、恒温恒湿、交变湿热、温度变化、温度/湿度组合循环、低气压等气候环境试验。环境试验室还拥有面积40余平方米的具有国内领先水平的大型淋雨试验室，配备了可编程控制、不锈钢材料的垂直淋雨、摆管淋雨、花洒淋雨、防