第13章 同步建模
基于matlab的同步发电机组建模与仿真
基于matlab的同步发电机组建模与仿真基于matlab的同步发电机组建模与仿真I 基于MATLAB 的同步发电机组建模与仿真摘要随着电网的规模越来越大，电力系统的运行也随之越来越复杂。
同步发电机及其控制系统作为电源是电力系统中的重要组成部分，其性能对电力系统有着极大的影响，直接关系到系统的稳定运行。
为了使电力系统安全而经济地运行，我们必须对同步发电机组特性进行深入的研究。
而同步发电机组运行是一个相当复杂的过程，其动态特性随着机组的运行状态而不断变化，所以建立机组的模型并进行仿真研究是掌握发电机动态特性，评价其各个控制系统性能的有效手段，并且对工作人员的培训和研究将起到很大的作用。
同步发电机组模型的建立将涉及到机组的机理分析，有利于从理论建模中引出新的设计方法，为优化设计提供理论依据。
本文将对同步发电机及其励磁系统、调速系统的数学模型进行研究，利用MATLAB/Simulink 搭建同步发电机组的仿真模型，建立单机无穷大系统，最后对模型进行仿真，并分析仿真结果。
关键词：电力系统；单机无穷大系统；MATLAB/Simulink；仿真；同步发电机组华北电力大学本科毕业设计（论文）摘要II SYNCHRONOUS GENERATOR UNIT MODELING AND SIMULATION BASED ON MATLAB Abstract With the enlargement of the power grid scale, the operation of the power system is becoming more and more complex. As supply unit of the system, synchronous generator and its control system plays an important part in the power system. Their performance also imposes great influence to the power system and has a direct connection with the power system stability. In order to ensure the safe and economic operation of the power system, we shall do a profound research on the synchronous generator unit characteristics. However, the operation of the synchronous generator unit is a extremely complex process. Its dynamic characteristics are subject to the changing states of the unit operation. Therefore, it is efficient to build a unit model and do simulations research to acquire the dynamic characteristics of the unit, and evaluate the performance of each control system. This will also play a great role in the staff training and researches. The building of the synchronous generator unit model will involve the mechanic analysis of the unit, do favor to deduce new designing methods from theoretical model buildingand provide theoretical basis to the optimization design. In this paper the mathematical model of the synchronous generator and its excitation system, speed regulating system will be researched; the simulation model of synchronous generator unit will be built based on MATLAB/Simulink; a single-unit infinite system will be established; finally simulate the model and verify the accuracy of the model. Key Words: Power System; Single-unit Infinite System; MATLAB/Simulink; Simulation; Synchronous Generator Unit 华北电力大学本科毕业设计（论文）目录i 目录摘要∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙IAbstract∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙II 1 绪论∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙1 1.1 课题背景和意义∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙1 1.2 电力系统仿真发展现状∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙1 1.3 本课题所完成的主要工作∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙2 2 同步发电机组数学模型∙∙∙∙∙∙4 2.1 同步发电机数学模型∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙4 2.1.1 同步发电机数学建模概述∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙4 2.1.2 同步发电机基本方程∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙4 2.1.3 同步发电机三阶模型∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙4 2.1.4 单机无穷大系统∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙7 2.2 励磁系统数学模型∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙8 2.2.1 同步发电机励磁自动控制系统概述∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙8 2.2.2 同步发电机励磁自动控制系统数学模型∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙8 2.3 调速系统数学模型∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙10 2.3.1 同步发电机组调速控制系统概述∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙10 2.3.2 同步发电机调速系统数学模型于MATLAB 同步发电机组仿真∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙12 3.1 MATLAB 介绍∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙12 3.1.1 MATLAB/Simulink∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙12 3.1.2 常用Simulink 库模块∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙13 3.2 同步发电机组仿真的初值计算∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙14 3.3 同步发电机组仿真模型∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙15 3.3.1 同步发电机模型∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙16 3.3.2 同步发电机励磁自动控制系统仿真模型∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙17 3.3.3 同步发电机调速系统仿真模型∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙18 3.4 系统仿真及结果分析∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙18 3.4.1 稳定运行∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙19 3.4.2 系统电压突增或突降∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙20 3.4.3 增加励磁系统给定电压∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙2 1 3.4.4 增加调速系统给定功率∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙2 3 华北电力大学本科毕业设计（论文）目录ii 3.4.5 三相突然短路∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙24 4 结论与展望∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙26 参考文献∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙27 致谢∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙28 华北电力大学本科毕业设计（论文）1 1 绪论1.1 课题背景和意义随着现代电力系统网络规模的不断扩大和电网电压等级的不断升高，电力系统规划、运行和控制的复杂性亦日益增加。
NX6同步建模
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பைடு நூலகம்
Delete Face
删除面命令是通过延伸相邻面自动修复模型中删除面留下的开放区域，且保留相
邻圆角。在删除面之后，删除面特征将会出现在模型的历史记录中。与任何其他特征 一样，是可以将该特征编辑或者删除。 利用 Delete Face 命令从一实体通过省略面移 除细节(也称简化) 除细节(也称简化)。系统必须是能延伸周围的面去 “修复伤口”,其处面被移除。 “修复伤口”,其处面被移除。 Delete Face 通常与抽取或连接体联合使用,因 通常与抽取或连接体联合使用, 而原实体也被维护。它不是必须的, 而原实体也被维护。它不是必须的,仅仅方便去修改 一抽取的体。如果它满足你的需要, 一抽取的体。如果它满足你的需要, Delete Face 可 以应用到任何体。
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同步建模综述
基于历史的建模模式（ 基于历史的建模模式（History Mode）
利用一种显示在部件导航器中有时序的特征 线性树，建立与编辑模型。这是传统的基于历史的特征建模模式，也是在NX设计中的主 线性树，建立与编辑模型。这是传统的基于历史的特征建模模式，也是在NX设计中的主 要模式。此模式对创新产品设计的部件是有用的。通过它，可以基于构入草图、特征内 的设计意图、预定义的参数和用于建模部件的时序去修改设计的部件。 是一种独立于历史的设计方法，进行 设计改变是修改模型的当前状态，并用同步关系维护已存在于模型中的几何约束条件。 在几何构建或修改时，特征操作历史不被存储，不对一系列特征建立时间顺序的依附。 独立于历史的建模模式提供对基于历史建模的另一种可替换的建模模式，用户可在一 个更简单、更开放的环境中快速地设计。
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基于同步建模的工艺设计
［7］丁丁,张旭,斯铁冬，等.三维工艺设计中基于加工特征的工序模型生成技术［J］.兵工自动化,2013,32(6)：31-35.
［8］胥利军制造,2010(1)：28-30.
为了将设计特征转化为加工特征，需要从设计零件模型中提取产品的几何信息[6]，确定零件的加工区域，判断构成零件的基本几何要素：曲面（圆柱面、圆锥面等）、平面等；并识别几何特征类型（孔、槽、倒角、键槽、螺纹等）。根据零件模型的设计过程表示出的特征树，在设计零件时，先画主特征，然后在此基础上添加辅特征，如倒角、圆角、键槽等。将零件设计过程中拉伸、旋转、扫略等建模方法与工艺设计中的加工方法相映射，例如：拉伸可以对应车、铣、钻、磨等加工方法，旋转对应车和磨，在建模过程扫略通常为非规则几何体，在制造加工过程中作为非加工表面。表1说明了将车削加工方法与旋转建模方法的映射关系。
零件的工艺过程是由多个工序按一定的顺序组成的，在确定了加工路线后，就要逐步细化每一个工序的工艺内容。按照每一个工序中加工特征类型所需要的加工方法确定加工余量、选择机床和刀具，将整个加工过程离散为毛坯模型、工序模型、工步模型等各个加工阶段所需要的模型。
2.1 毛坯模型
毛坯类型主要有铸造和锻造成型这两大类，铸造的毛坯一般为箱体零件，锻造的毛坯通常为旋转和连接件。应用逆向生成毛坯模型的方法是根据加工工艺路线的逆过程，由零件到毛坯，将每道工序的加工特征，通过删除、抑制设计模型上的特征，修改增添每道工序的加工余量，一步一步生成毛坯模型。每一个工序对应的工艺信息都有据可依，不会由于人为疏忽而出现设计余量不足，可以方便、快捷、准确地设计出需要的毛坯模型。
同步建模综述
第1章 同步建模综述【目的】本章将学习的主要内容如下：● 同步建模技术。
● 两种建模模式。
● 两种建模模式的切换。
● 同步建模命令及其应用。
当工作在NX 7建模应用（Modeling Application ）中时，可以选择基于历史的建模模 式（History Mode ）或独立于历史的建模模式（History-Free Mode ）。
本章主要介绍独立于历史的建模模式及两种建模模式间的切换，同时对同步建模命令及其应用实例进行简要 介绍。
1.1 同步建模技术同步建模命令用于修改模型，不管它的由来、相关性或特征历史。
修改的模型可以是从其他CAD 系统输入的模型，不相关的、无特征的模型，一个用特征创建的本地NX 模型。
通过用任一模型直接工作，消除花费在几何体重构或转换上的时间。
用同步建模技术，设计者可以使用参数特征而无特征历史限制。
同步建模主要适用于由解析面（如平面、柱面、锥面、球面与环形面）组成的模型，这并不意味是“简单”部件，因为有数千面的模型是由这些类型的面组成的。
如图1-1所示的模型仅利用了3个同步建模命令，它们是在一非参数化模型上做的，但同样可以由参数化特征来完成。
原来的非参模型；用于移动前面与后面增宽皮带轮的拖拉面；用于移动皮带沟槽的移动面；用于添加一附加皮带沟槽的复制面NX7同步建模技术培训教程2图1-1 非参模型的同步修改第1章同步建模综述 31.2 两种建模模式1.2.1 基于历史的模式基于历史的建模模式（History Mode）利用一个显示在部件导航器中有时序的特征线性树建立与编辑模型。
这是传统的基于历史的特征建模模式，也是在NX中设计的主要模式。
此模式对创新产品设计的部件是有用的，对利用基于构入草图、特征内的设计意图、预定义的参数和用于建模部件的时序去修改设计的部件也是有用的。
如图1-2所示的六角螺母的建模模式是基于历史的模式，它是一个相关参数化模型。
图1-2 基于历史的建模模式1.2.2 独立于历史的模式在独立于历史的模式中，建立与编辑模型基于它的当前状态，没有一个有序的特征。
solid edge ST_modeling4_同步建模技术
可以使用方向盘手柄来移动或旋转大多数类型的模型几何体
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同步模型编辑 移动快速工具条
延伸/修剪相连面
倾斜相连面
复制
拆离
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同步技术基本工作流程 绘制草图
通常在基本的三个主平面之一上绘制
使用草图构造基本特征
构造的第一个特征称为基本特征。 拉伸或者旋转
构造其他特征
一般基于模型来构建草图,或者直接利用打孔,倒角等命令处理
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同步模型编辑 拆离,附加
拆离面
要成功地拆离面，必须保持实体的完整性。要成功进行附加，必须形成有效的实体
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同步模型编辑 实时规则
实时规则可用于以下类型的同步建模修改 在同步零件或装配文档中移动或旋转模 型面或特征。 在同步零件文档中使用相关命令定义模 型面之间的 3D 几何关系。 在同步零件或装配文档中编辑 3D PMI 尺寸的尺寸值。
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修改 调整大小
当使用此命令编辑具有螺纹属性的孔或剪裁时，将显示一条消息，警告您将更改所选孔的现有螺纹属 性。可以使用命令条上的选项来指定所选孔的新螺纹属性。
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UG NX6同步建模技术
第1章NX6的建模模式【目的】在本章中，将学习：∙NX6的两种建模模式∙两种建模模式的切换∙同步技术与同步特征∙核心的几何学技术当工作在NX6建模应用（Modeling Application）中时，可以选择两种建模模式之一：∙基于历史的建模模式（History Mode）∙独立于历史的建模模式（Histroy-Free Mode）本章介绍NX6的两种建模模式，即基于历史的建模模式、独立于历史的建模模式以及在两种建模模式间的切换。
1.1 基于历史的建模模式基于历史的建模模式（History Mode）利用一种显示在部件导航器中有时序的特征线性树，建立与编辑模型。
这是传统的基于历史的特征建模模式，也是在NX设计中的主要模式。
此模式对创新产品设计的部件是有用的。
通过它，可以基于构入草图、特征内的设计意图、预定义的参数和用于建模部件的时序去修改设计的部件。
图1-1所示六角螺母的建模模式是一种基于历史的模式，它是一个相关参数化模型。
UG NX6同步建模技术培训教程2图1-1 基于历史的建模模式示例第1章NX6的建模模式 31.2 独立于历史的建模模式独立于历史的建模模式（History-Free Mode）是一种独立于历史的设计方法，进行设计改变是修改模型的当前状态，并用同步关系维护已存在于模型中的几何约束条件。
在几何构建或修改时，特征操作历史不被存储，不对一系列特征建立时间顺序的依附。
独立于历史的建模模式提供对基于历史建模的另一种可替换的建模模式，用户可在一个更简单、更开放的环境中快速地设计。
独立于历史的建模模式有如下优势：∙不限制模型中一系列特征操作的时间顺序。
∙同步建模命令允许修改模型，而不管其由来、相关性和建立过程。
∙因为特征操作没有时间顺序，所以也没有特征回放。
∙自由建模模式并不意味着没有特征。
在此模式中，某些NX命令，如孔、倒圆、倒角和同步建模的尺寸命令被处理为“同步特征（Synchronous Feature）”。
UG NX 12 0完全自学手册(第4版)
0 5
7.5间隙分 析
7.7装配序列
1
基础与应用
7.8产品装配
2
实战范例一
3 7.9产品装配
实战范例二
4
7.10本章小结
5
7.11思考练习
0 1
8.1 “制 图”应用模 块切换
0 2
8.2设置制 图标准与首 选项
0 3
8.3工程图 的基本管理 操作
0 4
8.4插入视 图
谢谢观看
0 6
8.6修改剖 面线
0 5
8.5编辑视 图基础
8.7图样标注/ 1
注释
8.8零件建模 2
及其工程图综 合实战案例
3 8.9为已有模
型创建工程图 典型综合范例
4
8.10本章小结
5
8.11思考练习
0 1
9.1 NX中 国工具箱概 述
0 2
9.2齿轮建 模与出图
0 3
9.3弹簧建 模与出图
0 4
9.4使用属 性工具填写 工程图标题 栏
3.8思考练习
4.1实体建模入门概 述
4.2创建设计特征中 的体素特征
4.3创建扫掠特征
4.4基本成形设计特 征
4.6本章小结
4.5实体特征建模 综合实战范例
4.7思考练习
1
5.1细节特征
2
5.2布尔运算
3
5.3抽壳
4
5.4关联复制
5
5.5特征编辑
5.7本章小结
5.6本章综合实战 范例
5.8思考练习
2.4草图编辑与操作
2.6草图尺寸约束
2.5草图几何约束
2.7定向视图到草 图和定向视图到模
同步建模技术在零件特征识别中的应用
２ １ ０ １年 １月
机 电产 品 开簋 与 崭
Ｄｅ ｅｏ ｍ ｎ ＆ Ｉｎ ｖ ｔ ｎｏ ｃ ｉｅ ｙ＆ Ｅ ｅ ｔ ｃ ｌ ｄ ｃｓ ｖ ｌｐ ｅ ｔ ｎ ｏ ａ ｏ ｆＭａ ｈ ｎ ｒ ｉ ｌｃｒ ａ ｉ Ｐ ｕ｝
Ｖｏ１ ． Ｎｏ． ２４． １ Ｊ ． １１ ａｎ． ２０
于 ＮＸ 同步建模技 术 来 实现 零件特征 识 别与提 取 的方 法。利用基 于 同步建 模技 术 的无历 史 、基 于特
征 的 建模 系统 ，合 并尺 寸驱动 和约束 驱动技 术 ，结合基 于去 除切 削体 分解 法 可有效 解决相 交特 征 的 特点 ，实现零 件从毛 坯到 成品 每一步 骤改 变量 的识 别。从 而达到 解决 非参 数化 或不 完全 参数化 零部
（ ｃｏ ｌ ｆ ｃ ａ ｏ ｉ Ｅ ｇｎ ｅｉｇ Ｘｉ ｎＴｅｈ ｏｏ ｃｌ ｉｅｓｙ ）ｉ ＪＳ ａｎ ｉ １０ ２ ｈｎ ） Ｓ ｈ ｏ Ｍｅｈ ｔ ｎｃ ｎ ｉｅｒ ， ｃ ｎ ｌｇ ａ Ｕｎｖ ｒｔ， （ ａ ｈ ａｘ ７ ０ ３ ，Ｃ ｉａ ｏ ｒ ｎ ａ ｉ ｉ ｌ
０ 引 言
在 国 内 ，Ｃ Ｐ已成 为 关 注的 焦 点和 研究 热 点 ，但 ＡＰ 这么 多年来 始终得 不到 大 的突破 ，其 关键 原 因在 于特征 识别 技术 的发 展 缓慢 ．严 重 影响 了 Ｃ Ｐ系 统 的效 果 。 ＡＰ 作为 Ｃ Ｐ ／ Ａ 不可或 缺 的第 一 步 ，特征 识别 与提取 技 Ａ （０ １ １ ０ ９ ０ ０ ２ ６７ ２ １ ）０ — ９ — ３
同步建模技术在零件特征识别 中的应 用
吴 浩 ，曹 岩 ， 白 踽
（ 安 工业 大学 机 电工 程学 院 ，陕 西 西 安 ７ ０ ３ ） 西 １０ ２
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13.1.2 建模模式
在使用【建模】模块时，可以使用【历史记录模式】或【无 历史记录模式】两种模式之一。 【历史记录模式】：在该模式下，使用【部件导航器】中显 示的有序特征序列来创建和编辑模型，这是在NX中进行设计的 主模式。 【无历史记录模式】：在该模式下，可以根据模型的当前 状态创建和编辑模型，而无需有序的特征序列，但只能创建不 依赖于有序结构的局部特征。在该模式下，与【历史记录模式】 不同，并非所有命令创建的特征都在【部件导航器】中显示。
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13.2.9 尺寸
【尺寸】：类似于【草图】中的尺寸约束，不同的是【草图】 驱动的对象是曲线，而【同步建模】驱动的对象是面。 【尺寸】包括【线性尺寸】、【角度尺寸】和【径向尺寸】。 线性尺寸：通过将线性尺寸添加至模型并修改其值来移动一 线性尺寸 组面。 角度尺寸：通过将角度尺寸添加至模型并更改其值来移动一 角度尺寸 组面。 径向尺寸：通过添加径向尺寸并修改其值来移动一组圆柱面 径向尺寸 或球面，或者具有圆周边的面。
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13.2.9 尺寸
线性尺寸
选择要移动的面 线性尺寸的规格
更改结果
更改线性尺寸的值
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13.2.9 尺寸
角度尺寸
选择要移动的面 角度尺寸规格
更改结果
指定新的角度尺寸
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13.3 同步建模应用实例
本节通过介绍一个综合实例来描述同步建模的功能及其应用。
偏置区域 初始状态
移动面
替换面 圆形图样 调整圆角大小
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13.1.1 同步建模的作用与特点
【同步建模】命令用于修改模型，而不考虑模型的原点、关联 性或特征历史记录。模型可能是从其他 CAD 系统导入的、非关 联的以及无特征的，或者可能是具有特征的原生 NX 模型。使用 【同步建模】命令可在不考虑模型如何创建的情况下轻松修改该 模型。 【同步建模】主要适用于由解析面（如平面、圆柱、圆锥、 球、圆环）组成的模型。这未必指“简单”的部件，因为具有成 千上万个面的模型也可能是由这些类型的面组成的。
圆形图样
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13.2.5 删除面
【删除面】：用于移除现有体上的一个或多个面。如果选 择了多个面，那么它们必须属于同一个实体。选择的面必须 在没有参数化的实体上，如果存在参数则会提示将移除参数。 【删除面】多用于删除圆角面或实体上的一些特征区域。
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13.2.6 调整圆角大小
【调整圆角大小】：改变圆角面的半径，而不考虑它们的特 征历史记录。 需要注意的是，选择的圆角面必须是通过圆角命令创建的， 如果系统无法辨别曲面是圆角时，将创建失败。 改变圆角大小不能改变实体的拓扑结构，也就是不能多面或 者少面，且半径必须大于0。
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13.1.2 建模模式
可以通过下列方法切换建模模式： 选择下拉菜单中的【插入】|【同步建模】|【历史记录模式】 或【无历史记录模式】。 选择下拉菜单中的【首选项】|【建模】|【建模首选项】| 【编辑】|【建模模式】|【历史记录模式】或【无历史记录模 式】。 在【部件导航器】中右键单击【历史记录模式】节点并选 择【历史记录模式】或【无历史记录模式】。
由于切换建模模式后模型会被去参数化，所以建议读者尽量 不要随意切换，并且推荐使用【历史记录模式】。
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13.2 同步建模功能
利用同步建模功能可以实现很多操作，如下图所示为【同步 建模】工具条。 本章将要讲述的主要命令有：【移动面】、【偏置区域】、 【替换面】、【图样面】、【删除面】、【调整圆角大小】、 【调整面的大小】和【约束面】等。 有两种选择【直接建模】命令的方法：【插入】|【直接建 模】，打开下拉菜单的相应命令；直接单击【直接建模】工具 栏上的命令。
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13.2.7 调整面的大小
【调整面的大小】：通过此命令可以更改圆柱面或球面的 直径，以及锥面的半角，还能重新创建相邻圆角面。 【调整面的大小】有如下作用： 更改一组圆柱面，使它们具有相同的直径。 更改一组球面，使它们具有相同的直径。 更改一组锥面，使它们具有相同的半角。 更改任意参数，重新创建相连圆角面。
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13.2.1 移动面
【移动面】：通过此命令可以局部移动实体上的一组表面， 甚至是实体上所有表面，并且可以自动识别和重新生成倒圆面， 常用于样机模型的快速调整。
选择项切面 选择共轴面
并 输 入 距 移动 离
选 择 移 动 方 向
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13.2.2 偏置区域
【偏置区域】：通过此命令可以在单个步骤中偏置一组面或一 个整体，并且可以重新创建圆角。【偏置区域】是一种不考虑模 型的特征历史记录而修改模型的快速而直接的办法。 【偏置区域】在很多情况下和【特征操作】工具条中的【偏置 面】效果相同，但碰到圆角时会有所不同，如下图所示。
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13.2.4 重用面
【图样面】有三种类型：【矩形图样】、【圆形图样】和【反射 （镜像）】。 矩形图样：复制一个面或一组面以创建这些面的线性图样。 矩形图样 圆形图样：复制一个面或一组面以创建这些面的圆形图样。 圆形图样 反射（镜像）：复制一个面或一组面以生成这些面的镜像图样。 反射（镜像）
矩形图样
第十三章 同步建模
掌握同步建模的用途 掌握移动面、偏置区域 掌握替换面 掌握各种类型的图样面 掌握删除面 掌握调整圆角大小 掌握调整面的大小 掌握各种类型的约束面
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13.1 同步建模概述
为了满足设计更改的需要，UG NX6.0将【直接建模】改为【同步建 模】，其可靠且易于使用的核心技术以及新的综合能力得以显著增强。 UG NX6.0新增了同步技术，这是令人激动的革新，使设计更改具有 前所未有的自由度。从查找和保持几何关系，到通过尺寸的修改、通 过编辑截面的修改以及不依赖线性历史记录的同步特征行为的明显优 点，同步技术引入了全新的建模方法。 其核心技术增强功能有 ： 极大地改进对拓扑更改的支持 增加了对删除情形的支持 倒圆面溢出其他倒圆面的情形下增加了对拓扑更改的支持。
原始模型
偏置面
偏置区域
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13.2.3 替换面
【替换面】：通过此命令可以用一表面来替换一组 表面，并能重新生成光滑邻接的表面。使用此命令可以 方便地使两平面一致，还可以用一个简单的面来替换一 组复杂的面。
替 换 结 果
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13.2.4 重用面
【重用面】：重新使用部件中的面，并且视情况更改其功能。 【重用面】包括【剪切面】、【复制面】、【粘贴面】、【镜像 面】和【阵列（图样）面】。 剪切面：复制面集，从体中删除该面，并且修复留在模型中的 剪切面 开放区域。 复制面：从体复制面集，保持原面不动。 复制面 粘贴面：将复制或剪切的面集粘贴到目标体中。 粘贴面 镜像面：复制面集，关于一个平面镜像此面集，然后将其粘贴 镜像面 到部件中。 图样面：通过此命令可以创建面或面集的矩形、圆形或镜像图 图样面 样。它与【实例特征】功能相似，但更容易使用，而且没有基于特 征的模型也可使用它。
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13.2.8 约束面
【约束面】：根据另一个面的约束几何体来变换选定面，从而移动 这些面。用此选项可以编辑有特征历史记录或没有特征历史记录的模 型。 设为共面：移动面，从而使其与另一个面或基准平面共面。 设为共面 设为共轴：将一个面与另一个面或基准轴设为共轴。 设为共轴 设为相切：将一个面与另一个面或基准平面设为相切。 设为相切 设为对称：将一个面与另一个面关于对称平面设为对称。 设为对称 设为平行：将一个平的面设为与另一个平的面或基准平面平行。 设为平行 设为垂直：将一个平的面与另一个平的面或基准平面设为垂直。 设为垂直