離心通風(fēng)器設(shè)計(jì)【通風(fēng)機(jī)】【含圖紙】

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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）摘要 離心通風(fēng)器作為航空發(fā)動機(jī)的一個完整的獨(dú)立附件，其性能好壞影響著發(fā)動機(jī)的正常工作。系統(tǒng)采用當(dāng)今世界CAD的優(yōu)秀代表Pro/Engineer軟件作為支撐軟件，采用Windows XP作為操作系統(tǒng)，以目前廣泛流行的Microsoft Visual C++6.0作為設(shè)計(jì)計(jì)算程序的開發(fā)工具。作者首先對可獲得的有限資料進(jìn)行仔細(xì)的研究，逐步地歸納總結(jié)，最后形成離心通風(fēng)器的常規(guī)設(shè)計(jì)的總體步驟：通過對離心通風(fēng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算的推導(dǎo)，得出可以用于離心通風(fēng)器的計(jì)算公式，并且將設(shè)計(jì)的全過程程序化；綜合考慮離心通風(fēng)器各個部件的結(jié)構(gòu)和功能確定出各自的參數(shù)化設(shè)計(jì)的主參數(shù)；通過Pro/Engineer軟件的強(qiáng)大的參數(shù)化設(shè)計(jì)功能，實(shí)現(xiàn)了零件的參數(shù)化設(shè)計(jì)；運(yùn)用Pro/Engineer軟件的二次開發(fā)模塊，實(shí)現(xiàn)離心通風(fēng)器的計(jì)算機(jī)輔助參數(shù)化設(shè)計(jì)功能，建立了離心通風(fēng)器的參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)。 關(guān)鍵詞 離心通風(fēng)器 設(shè)計(jì)計(jì)算 參數(shù)化設(shè)計(jì) Pro/Engineer二次開發(fā) 2004級?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)論文第 1頁 共 1 頁 目 次 1 緒論…………………………………………………………………………………… 1 1.1 課題來源、背景和意義…………………………………………………………… 1 1.2 課題研究領(lǐng)域的發(fā)展和現(xiàn)狀…………………………………………………… 1 1.3 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀簡介………………………………………… 1 1.4 參數(shù)化設(shè)計(jì)簡介………………………………………………………………… 2 1.5 課題研究的主要內(nèi)容…………………………………………………………… 2 2 離心通風(fēng)器常規(guī)設(shè)計(jì)……………………………………………………………… 3 2.1 航空發(fā)動機(jī)潤滑油系統(tǒng)通風(fēng)簡介……………………………………………… 3 2.2 航空發(fā)動機(jī)通風(fēng)器的基本設(shè)計(jì)要求 …………………………………………… 3 2.3 離心通風(fēng)器的工作原理……………………………………………………… 3 3 離心通風(fēng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算 ………………………………………………………… 4 3.1 轉(zhuǎn)子主要結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算………………………………………………………… 4 3.2 離心通風(fēng)器消耗功率計(jì)算……………………………………………………… 11 3.3 通風(fēng)器的分離能力試驗(yàn)計(jì)算…………………………………………………… 12 3.4 離心通風(fēng)器分離能力評價(jià)計(jì)算………………………………………………… 13 4 離心通風(fēng)器的三維參數(shù)化設(shè)計(jì)………………………………………………… 14 4.1 基本原理………………………………………………………………………… 14 4.2 參數(shù)分類………………………………………………………………………… 14 4.3 主參數(shù)的確定…………………………………………………………………… 14 4.4 零件模型的建立………………………………………………………………… 15 5 Pro/E的二次開發(fā)………………………………………………………………… 17 5.1 Pro/TOOLKIT簡介……………………………………………………………… 17 5.2 Pro/TOOLKIT的工作模式……………………………………………………… 17 5.3 二次開發(fā)具體步驟……………………………………………………………… 18 結(jié)論 ………………………………………………………………………………… 22 致謝 ………………………………………………………………………………… 23 參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………24 附錄A 程序源文件 …………………………………………………………………25 附錄 B 三維模型圖…………………………………………………………………42 1.1 課題來源、背景和意義 航空發(fā)動機(jī)是知識密集、技術(shù)密集、資金密集的產(chǎn)品，其研制屬于技術(shù)高、風(fēng)險(xiǎn)大、周期長和投資多的工程。航空發(fā)動機(jī)的發(fā)展雖然已各大部件的技術(shù)進(jìn)步為代表，但也要求傳動與潤滑技術(shù)與之相適應(yīng)。先進(jìn)發(fā)動機(jī)高的渦輪進(jìn)口溫度，高的主軸轉(zhuǎn)速及嚴(yán)格的空間限制，要求傳動及潤滑系統(tǒng)在高溫、高速、高負(fù)荷、輕質(zhì)量、激烈的狀態(tài)變化、緊湊的空間限制、長壽命和高可靠性下發(fā)揮其功能。傳動及潤滑系統(tǒng)給發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)與研制帶來了大量不同于一般的機(jī)械的技術(shù)難題，是影響發(fā)動機(jī)可靠性、安全性、壽命和效率的重要研究領(lǐng)域，也是制約發(fā)動機(jī)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。 我國航空發(fā)動機(jī)的機(jī)械傳動及潤滑系統(tǒng)的研制還處于低水平狀態(tài)，但已經(jīng)從仿制走向了自行研制的道路，隨著各個型號發(fā)動機(jī)的研制的需求和預(yù)先研究有了較大的發(fā)展。沈陽發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)研究所是我國成立最早的航空發(fā)動機(jī)研究單位之一。在2002年7月由該所總設(shè)計(jì)的昆侖發(fā)動機(jī)，被國家軍工產(chǎn)品定型委員會正式批準(zhǔn)設(shè)計(jì)定型，是我國第一臺擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的軍用發(fā)動機(jī)。它的研制成功使我國成為繼美、俄、英、法之后世界上第五個能夠獨(dú)立研制航空發(fā)動機(jī)的國家，標(biāo)志著我國航空發(fā)動機(jī)從只能測繪仿制、改進(jìn)改型跨入了自行研制的新階段。 1.2 課題研究領(lǐng)域的發(fā)展和現(xiàn)狀 我國的航空發(fā)動機(jī)行業(yè)一直以仿制和改進(jìn)外國的發(fā)動機(jī)為主，雖然也曾經(jīng)自行研制過幾種發(fā)動機(jī)，但都因種種原因中途夭折。由于實(shí)踐范圍不廣，技術(shù)水平也不高，與航空技術(shù)先進(jìn)的國家相比還有很大的差距。在二十一世紀(jì)初，我國自行設(shè)計(jì)、試制、試驗(yàn)、試飛全過程的昆侖發(fā)動機(jī)已達(dá)到航空技術(shù)先進(jìn)國家的二十一世紀(jì)九十年代中期的水平，是目前國內(nèi)最先進(jìn)的中等推力級的軍用渦噴發(fā)動機(jī)，我國自此也成為能夠真正獨(dú)立研制發(fā)動機(jī)的國家之一。 目前，世界上真正能夠獨(dú)立研制航空發(fā)動機(jī)的國家只有中國、美國、俄羅斯、法國和英國。而美國的惠普發(fā)動機(jī)公司、俄羅斯的米格集團(tuán)公司及英國羅-羅航空發(fā)動機(jī)公司等各大航空發(fā)動機(jī)公司研制單位均有了自己專用航空發(fā)動機(jī)潤滑油系統(tǒng)通風(fēng)器的CDA軟件，但這些軟件都作為公司的機(jī)密對外保密。國內(nèi)卻未見有人進(jìn)行對這方面的研究工作，以往所做的工作主要集中在仿制、該型和維護(hù)等方面。 1.3 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀簡介 CAD（Computer Aided Design）指使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的全過程，包括資料檢索、方按構(gòu)思、零件造型、工程分析、工程制圖和文檔編制等。在設(shè)計(jì)的各個階段計(jì)算機(jī)都能發(fā)揮它的輔助作用，因此CAD概念一產(chǎn)生，就成為了一門新興的學(xué)科，引起了工程界的關(guān)注和支持，迅速地得到了發(fā)展并日益完善起來。 目前，CAD技術(shù)日益完善，許多發(fā)達(dá)國家相繼推出成熟的CAD/CAE/CAM軟件集成化的商品軟件。在設(shè)計(jì)理論、設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)環(huán)境、設(shè)計(jì)工具等各個方面出現(xiàn)了許多較為成熟的現(xiàn)代化現(xiàn)代化設(shè)計(jì)軟件。現(xiàn)代CAD技術(shù)一方面向標(biāo)準(zhǔn)化、集成化、智能化、并行化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，另一方面由二維工程圖形軟件向三維實(shí)體圖形軟件轉(zhuǎn)化。三維設(shè)計(jì)已成為今后機(jī)械設(shè)計(jì)的主流方向。 1．4 參數(shù)化設(shè)計(jì)簡介 1．4．1 參數(shù)化設(shè)計(jì)的提出與現(xiàn)狀 當(dāng)今各個公司都面臨著市場全球化、制造國際化和品種需求多樣化的挑戰(zhàn)，他們圍繞著時(shí)間、質(zhì)量和成本的競爭越來越激烈。參數(shù)化技術(shù)是CAD技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中提出的課題?，F(xiàn)在參數(shù)化設(shè)計(jì)已經(jīng)成為CAD技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的一個重要研究方向。利用參數(shù)化設(shè)計(jì)開發(fā)專用產(chǎn)品設(shè)計(jì)系統(tǒng)可使設(shè)計(jì)人員從大量煩瑣的繪圖工作中解脫出來，大大提高了設(shè)計(jì)速度，并減少了信息的存儲量。自美國的PTC公司于1983年推出參數(shù)化系統(tǒng)Pro/Engineer以來，全球多數(shù)CAD軟件公司均在自己產(chǎn)品中實(shí)現(xiàn)了參數(shù)化設(shè)計(jì)功能，以圖在激烈的競爭中取得優(yōu)勢。具有代表性的產(chǎn)品有Pro/Engieer、UG、CATIA及SolidWorks等，可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選用。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）摘要 離心通風(fēng)器作為航空發(fā)動機(jī)的一個完整的獨(dú)立附件，其性能好壞影響著發(fā)動機(jī)的正常工作。系統(tǒng)采用當(dāng)今世界CAD的優(yōu)秀代表Pro/Engineer軟件作為支撐軟件，采用Windows XP作為操作系統(tǒng)，以目前廣泛流行的Microsoft Visual C++6.0作為設(shè)計(jì)計(jì)算程序的開發(fā)工具。作者首先對可獲得的有限資料進(jìn)行仔細(xì)的研究，逐步地歸納總結(jié)，最后形成離心通風(fēng)器的常規(guī)設(shè)計(jì)的總體步驟：通過對離心通風(fēng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算的推導(dǎo)，得出可以用于離心通風(fēng)器的計(jì)算公式，并且將設(shè)計(jì)的全過程程序化；綜合考慮離心通風(fēng)器各個部件的結(jié)構(gòu)和功能確定出各自的參數(shù)化設(shè)計(jì)的主參數(shù)；通過Pro/Engineer軟件的強(qiáng)大的參數(shù)化設(shè)計(jì)功能，實(shí)現(xiàn)了零件的參數(shù)化設(shè)計(jì)；運(yùn)用Pro/Engineer軟件的二次開發(fā)模塊，實(shí)現(xiàn)離心通風(fēng)器的計(jì)算機(jī)輔助參數(shù)化設(shè)計(jì)功能，建立了離心通風(fēng)器的參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)。 關(guān)鍵詞 離心通風(fēng)器 設(shè)計(jì)計(jì)算 參數(shù)化設(shè)計(jì) Pro/Engineer二次開發(fā) 目 次 1 緒論…………………………………………………………………………………… 1 1.1 課題來源、背景和意義…………………………………………………………… 1 1.2 課題研究領(lǐng)域的發(fā)展和現(xiàn)狀…………………………………………………… 1 1.3 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀簡介………………………………………… 1 1.4 參數(shù)化設(shè)計(jì)簡介………………………………………………………………… 2 1.5 課題研究的主要內(nèi)容…………………………………………………………… 2 2 離心通風(fēng)器常規(guī)設(shè)計(jì)……………………………………………………………… 3 2.1 航空發(fā)動機(jī)潤滑油系統(tǒng)通風(fēng)簡介……………………………………………… 3 2.2 航空發(fā)動機(jī)通風(fēng)器的基本設(shè)計(jì)要求 …………………………………………… 3 2.3 離心通風(fēng)器的工作原理……………………………………………………… 3 3 離心通風(fēng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算 ………………………………………………………… 4 3.1 轉(zhuǎn)子主要結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算………………………………………………………… 4 3.2 離心通風(fēng)器消耗功率計(jì)算……………………………………………………… 11 3.3 通風(fēng)器的分離能力試驗(yàn)計(jì)算…………………………………………………… 12 3.4 離心通風(fēng)器分離能力評價(jià)計(jì)算………………………………………………… 13 4 離心通風(fēng)器的三維參數(shù)化設(shè)計(jì)………………………………………………… 14 4.1 基本原理………………………………………………………………………… 14 4.2 參數(shù)分類………………………………………………………………………… 14 4.3 主參數(shù)的確定…………………………………………………………………… 14 4.4 零件模型的建立………………………………………………………………… 15 5 Pro/E的二次開發(fā)………………………………………………………………… 17 5.1 Pro/TOOLKIT簡介……………………………………………………………… 17 5.2 Pro/TOOLKIT的工作模式……………………………………………………… 17 5.3 二次開發(fā)具體步驟……………………………………………………………… 18 結(jié)論 ………………………………………………………………………………… 22 致謝 ………………………………………………………………………………… 23 參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………24 附錄A 程序源文件 …………………………………………………………………25 附錄 B 三維模型圖…………………………………………………………………42 1 緒論 1.1 課題來源、背景和意義 航空發(fā)動機(jī)是知識密集、技術(shù)密集、資金密集的產(chǎn)品，其研制屬于技術(shù)高、風(fēng)險(xiǎn)大、周期長和投資多的工程。航空發(fā)動機(jī)的發(fā)展雖然已各大部件的技術(shù)進(jìn)步為代表，但也要求傳動與潤滑技術(shù)與之相適應(yīng)。先進(jìn)發(fā)動機(jī)高的渦輪進(jìn)口溫度，高的主軸轉(zhuǎn)速及嚴(yán)格的空間限制，要求傳動及潤滑系統(tǒng)在高溫、高速、高負(fù)荷、輕質(zhì)量、激烈的狀態(tài)變化、緊湊的空間限制、長壽命和高可靠性下發(fā)揮其功能。傳動及潤滑系統(tǒng)給發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)與研制帶來了大量不同于一般的機(jī)械的技術(shù)難題，是影響發(fā)動機(jī)可靠性、安全性、壽命和效率的重要研究領(lǐng)域，也是制約發(fā)動機(jī)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。 我國航空發(fā)動機(jī)的機(jī)械傳動及潤滑系統(tǒng)的研制還處于低水平狀態(tài)，但已經(jīng)從仿制走向了自行研制的道路，隨著各個型號發(fā)動機(jī)的研制的需求和預(yù)先研究有了較大的發(fā)展。沈陽發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)研究所是我國成立最早的航空發(fā)動機(jī)研究單位之一。在2002年7月由該所總設(shè)計(jì)的昆侖發(fā)動機(jī)，被國家軍工產(chǎn)品定型委員會正式批準(zhǔn)設(shè)計(jì)定型，是我國第一臺擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的軍用發(fā)動機(jī)。它的研制成功使我國成為繼美、俄、英、法之后世界上第五個能夠獨(dú)立研制航空發(fā)動機(jī)的國家，標(biāo)志著我國航空發(fā)動機(jī)從只能測繪仿制、改進(jìn)改型跨入了自行研制的新階段。 1.2 課題研究領(lǐng)域的發(fā)展和現(xiàn)狀 我國的航空發(fā)動機(jī)行業(yè)一直以仿制和改進(jìn)外國的發(fā)動機(jī)為主，雖然也曾經(jīng)自行研制過幾種發(fā)動機(jī)，但都因種種原因中途夭折。由于實(shí)踐范圍不廣，技術(shù)水平也不高，與航空技術(shù)先進(jìn)的國家相比還有很大的差距。在二十一世紀(jì)初，我國自行設(shè)計(jì)、試制、試驗(yàn)、試飛全過程的昆侖發(fā)動機(jī)已達(dá)到航空技術(shù)先進(jìn)國家的二十一世紀(jì)九十年代中期的水平，是目前國內(nèi)最先進(jìn)的中等推力級的軍用渦噴發(fā)動機(jī)，我國自此也成為能夠真正獨(dú)立研制發(fā)動機(jī)的國家之一。 目前，世界上真正能夠獨(dú)立研制航空發(fā)動機(jī)的國家只有中國、美國、俄羅斯、法國和英國。而美國的惠普發(fā)動機(jī)公司、俄羅斯的米格集團(tuán)公司及英國羅-羅航空發(fā)動機(jī)公司等各大航空發(fā)動機(jī)公司研制單位均有了自己專用航空發(fā)動機(jī)潤滑油系統(tǒng)通風(fēng)器的CDA軟件，但這些軟件都作為公司的機(jī)密對外保密。國內(nèi)卻未見有人進(jìn)行對這方面的研究工作，以往所做的工作主要集中在仿制、該型和維護(hù)等方面。 1.3 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀簡介 CAD（Computer Aided Design）指使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的全過程，包括資料檢索、方按構(gòu)思、零件造型、工程分析、工程制圖和文檔編制等。在設(shè)計(jì)的各個階段計(jì)算機(jī)都能發(fā)揮它的輔助作用，因此CAD概念一產(chǎn)生，就成為了一門新興的學(xué)科，引起了工程界的關(guān)注和支持，迅速地得到了發(fā)展并日益完善起來。 目前，CAD技術(shù)日益完善，許多發(fā)達(dá)國家相繼推出成熟的CAD/CAE/CAM軟件集成化的商品軟件。在設(shè)計(jì)理論、設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)環(huán)境、設(shè)計(jì)工具等各個方面出現(xiàn)了許多較為成熟的現(xiàn)代化現(xiàn)代化設(shè)計(jì)軟件?，F(xiàn)代CAD技術(shù)一方面向標(biāo)準(zhǔn)化、集成化、智能化、并行化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，另一方面由二維工程圖形軟件向三維實(shí)體圖形軟件轉(zhuǎn)化。三維設(shè)計(jì)已成為今后機(jī)械設(shè)計(jì)的主流方向。 1．4 參數(shù)化設(shè)計(jì)簡介 1．4．1 參數(shù)化設(shè)計(jì)的提出與現(xiàn)狀 當(dāng)今各個公司都面臨著市場全球化、制造國際化和品種需求多樣化的挑戰(zhàn)，他們圍繞著時(shí)間、質(zhì)量和成本的競爭越來越激烈。參數(shù)化技術(shù)是CAD技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中提出的課題。現(xiàn)在參數(shù)化設(shè)計(jì)已經(jīng)成為CAD技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的一個重要研究方向。利用參數(shù)化設(shè)計(jì)開發(fā)專用產(chǎn)品設(shè)計(jì)系統(tǒng)可使設(shè)計(jì)人員從大量煩瑣的繪圖工作中解脫出來，大大提高了設(shè)計(jì)速度，并減少了信息的存儲量。自美國的PTC公司于1983年推出參數(shù)化系統(tǒng)Pro/Engineer以來，全球多數(shù)CAD軟件公司均在自己產(chǎn)品中實(shí)現(xiàn)了參數(shù)化設(shè)計(jì)功能，以圖在激烈的競爭中取得優(yōu)勢。具有代表性的產(chǎn)品有Pro/Engieer、UG、CATIA及SolidWorks等，可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選用。 1.4.2 參數(shù)化設(shè)計(jì)的特點(diǎn) 參數(shù)化設(shè)計(jì)是由編程者預(yù)先設(shè)置一些幾何圖形約束，供設(shè)計(jì)者在建模時(shí)使用。與一個幾何圖形相關(guān)聯(lián)的所有尺寸參數(shù)可以用來產(chǎn)生其它幾何圖形。參數(shù)化設(shè)計(jì)的主要技術(shù)特點(diǎn)有： （1）基于特征。將某些具有代表性的平面幾何形狀定義為特征，并將其所有尺寸存為可調(diào)用參數(shù)，進(jìn)而形成實(shí)體，以次為基礎(chǔ)進(jìn)行更為復(fù)雜的幾何模型的構(gòu)造。 （2）全尺寸約束。將形狀和尺寸聯(lián)系起來考慮，通過尺寸約束來實(shí)現(xiàn)對幾何形狀的控制。建模時(shí)必須以完整的尺寸參數(shù)為出發(fā)點(diǎn)，不能漏注尺寸，也不能多注尺寸。 （3）尺寸驅(qū)動設(shè)計(jì)。通過編輯尺寸數(shù)值來驅(qū)動幾何形狀的改變。 （4）全數(shù)據(jù)相關(guān)。尺寸參數(shù)的修改將導(dǎo)致其他相關(guān)模塊中的相關(guān)尺寸得以全盤更新。 1.5 課題研究的主要內(nèi)容 以航空發(fā)動機(jī)離心通風(fēng)器和油氣分離器設(shè)計(jì)規(guī)范為基礎(chǔ)，研究、歸納、整理通風(fēng)器的設(shè)計(jì)、計(jì)算，實(shí)現(xiàn)其設(shè)計(jì)計(jì)算的程序化，借助VC++的強(qiáng)大開發(fā)功能和優(yōu)秀的Por/Engineer軟件完成專用于航空發(fā)動機(jī)潤滑油系統(tǒng)通風(fēng)器設(shè)計(jì)的參數(shù)化CAD系統(tǒng)。具體地包括： 完成離心通風(fēng)器的設(shè)計(jì)、計(jì)算歸納、總結(jié)，形成一套較為完整的設(shè)計(jì)體系，并將其程序化； 完成基于Pro/Engineer的離心通風(fēng)器三維模型建立及參數(shù)化設(shè)計(jì)； 通過對Pro/Engineer的二次開發(fā)，實(shí)現(xiàn)軟件的本地化、客戶化； 利用AutoCAD完成離心通風(fēng)器的零件工程圖及裝配圖。 2 離心通風(fēng)器的常規(guī)設(shè)計(jì) 2.1 航空發(fā)動機(jī)潤滑油系統(tǒng)通風(fēng)簡介 航空發(fā)動機(jī)的主軸密封系統(tǒng)是靠一定的壓力進(jìn)行密封。在發(fā)動機(jī)工作過程中，密封空氣返回通過密封裝置進(jìn)入潤滑油系統(tǒng)軸承腔，在軸承腔中空氣與潤滑油參混在一起形成油霧，如果讓油霧直接排出軸承腔將要造成潤滑油的大量消耗。為此，在軸承腔與外界的通氣路上設(shè)置了一通風(fēng)器，把空氣中潤滑油分離出來，以減少潤滑油的消耗量。發(fā)動機(jī)潤滑油油腔是用密封裝置與空氣及燃料腔分離開，由于密封裝置的漏氣，潤滑油的揮發(fā)，空氣被飛濺的潤滑油及環(huán)境加熱，都可能提高潤滑油的壓力為防止這一點(diǎn)，就需要通風(fēng)。設(shè)計(jì)通風(fēng)系統(tǒng)時(shí)要考慮以下幾點(diǎn)： （1）保持腔壓低于密封增壓空氣壓力，特別注意過度態(tài)，以保持潤滑油密封增壓空氣的流動任何時(shí)候都不反向； （2）保持腔壓不低于潤滑油泵最小進(jìn)口壓力； （3）為減少潤滑油消耗，通風(fēng)流量要設(shè)計(jì)盡量小些并經(jīng)過離心通風(fēng)器至機(jī)外； （4）如果通風(fēng)口位于熱端油腔出口，在系統(tǒng)分析時(shí)候要考慮是否需要加著火消除器。 通風(fēng)的方法往往與密封裝置結(jié)構(gòu)和密封增壓系統(tǒng)有關(guān)，可由多種方法實(shí)現(xiàn)。 2.2 航空發(fā)動機(jī)通風(fēng)器的基本設(shè)計(jì)要求 航空發(fā)動機(jī)的附件有很多，在進(jìn)行發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)中對其附件的設(shè)計(jì)提出了一些基本要求，既工作可靠性要高（附件的壽命影響發(fā)動機(jī)本身的壽命），附件的可靠性能延長發(fā)動機(jī)的使用壽命，重量和外形尺寸要小。為此結(jié)構(gòu)要緊湊，采用輕合金、合成材料和塑料，以及高轉(zhuǎn)速。有結(jié)合連接處要密封（液壓附件的密封是其可靠性的保證），易于在發(fā)動機(jī)上固定和與傳動裝置連接，易于在發(fā)動機(jī)上調(diào)整和進(jìn)行定期工作。離心通風(fēng)器作為航空發(fā)動機(jī)潤滑油系統(tǒng)的一個獨(dú)立的完善附件也必須滿足上述各項(xiàng)設(shè)計(jì)要求。 2.3 離心通風(fēng)器的工作原理 離心通風(fēng)器是利用離心力平衡原理進(jìn)行油氣中液相油珠分離的。在工作時(shí)候，空氣夾雜著潤滑油小油珠進(jìn)入離心通風(fēng)器。由于轉(zhuǎn)子的高速旋轉(zhuǎn)使得空氣與小油珠受到一個向外的徑向力，由于潤滑油密度比空氣密度大，所以作用在小油珠上的離心力比作用在空氣上的離心力大，這樣潤滑油小油珠就被甩到殼體內(nèi)壁上，并在動壓作用下通過壁上的小孔流回傳動腔。分離后的空氣在壓差的作用下通過軸上的通氣路排除，實(shí)現(xiàn)了軸承腔與外界大氣的通風(fēng)。這樣不但有效地實(shí)現(xiàn)了發(fā)動機(jī)主軸密封系統(tǒng)的封嚴(yán)，也確保了避免潤滑油的大量流失。采用離心通風(fēng)器的發(fā)動機(jī)型號有WP7、P29-300、10A等。 3 離心通風(fēng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算 本系統(tǒng)的離心通風(fēng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算主要是指轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)計(jì)算。對轉(zhuǎn)子主要結(jié)構(gòu)尺寸（葉片長度、葉片外徑和流通部分直徑）的進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算研究。對于轉(zhuǎn)子其他結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)，一般按經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)即可滿足使用要求。此外，離心通風(fēng)器作為一個獨(dú)立的附件，需要由專門的傳動機(jī)構(gòu)來驅(qū)動，因此設(shè)計(jì)時(shí)還需要計(jì)算其所消耗的傳動功率。同時(shí)作為一個新產(chǎn)品，也需要進(jìn)行試驗(yàn)，在計(jì)算中的計(jì)算主要是計(jì)算分離效率，在此也一并給出。最后，給出離心通風(fēng)器的工作性能評價(jià)公式。為了滿足生產(chǎn)加工的需要作者給出了零件及裝配體的工程圖。 3.1 轉(zhuǎn)子主要結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算 3.1.1 油珠的運(yùn)動分析 進(jìn)入殼體內(nèi)腔的空氣實(shí)際上是空氣和潤滑油的兩相混合物，既空氣中含有少量潤滑油的霧狀混合物，由于殼體內(nèi)腔里的轉(zhuǎn)子以極高的轉(zhuǎn)速（11300r/min—14600r/min）旋轉(zhuǎn)，在殼體內(nèi)腔中形成離心力場，在轉(zhuǎn)子葉片的作用下，油氣混合物在殼體內(nèi)腔的運(yùn)動變得十分復(fù)雜，給分析油珠的運(yùn)動造成較大的困難，故作如下處理： ● 空氣油霧是由液態(tài)的油珠和空氣兩部分組成，故油珠的密度大于空氣的密度； ● 由于油珠所占空間體積很小，認(rèn)為流入殼體內(nèi)腔的主要是空氣，油珠則是空氣中的球形“雜質(zhì)”，油珠雜質(zhì)隨空氣一起運(yùn)動，故可忽略二者的速度差； ● 空氣油霧通過殼體和轉(zhuǎn)子時(shí)的流動是連續(xù)且穩(wěn)定的； ● 油珠在運(yùn)動中其質(zhì)量不變化，沒有任何損失； ● 空氣密度不發(fā)生改變，即空氣是不可壓縮的流體。 根據(jù)上述假設(shè)，以油珠為研究對象，并且設(shè)定油珠處在臨界狀態(tài)，即通風(fēng)器所能分離出的油珠直徑為最小時(shí)的運(yùn)動狀態(tài)，也是最壞情形，油珠在被分離前沒有接觸到葉片，或者只是在離開葉片的瞬間接觸到葉片如圖3.1所示的M點(diǎn)。為方便分析、作圖，把M點(diǎn)移至O點(diǎn)進(jìn)行分析。油珠在殼體內(nèi)腔的運(yùn)動屬于多重空間運(yùn)動，一是油珠隨空氣一起向前的軸向運(yùn)動，一是在葉片作用下隨空氣一起旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動以及在離心力作用下產(chǎn)生的離心運(yùn)動。因?yàn)殡x心力與逃逸力（空氣阻力與向心力的合力）相等，故油珠的離心運(yùn)動屬動平衡運(yùn)動。由此可見油珠的運(yùn)動速度有油珠的相對徑向速度，軸向運(yùn)動速度，油珠的圓周方向的切向速度等。參見圖3.1。 圖3.1 油珠運(yùn)動分析簡圖 程序界面如圖3.2 圖3.2程序主對話框 3.1.2 構(gòu)造轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)計(jì)算模型 由上述運(yùn)動分析可知，“雜質(zhì)”油珠的受力情況為：在軸線方向上，油珠與空氣一起以相同的速度運(yùn)動，故油珠在軸向無阻力；在旋轉(zhuǎn)半徑方向上，油珠雜質(zhì)受到離心力、空氣旋轉(zhuǎn)所施加的向心力以及空氣阻力；油珠所受的重力G。取離心力、向心力、空氣阻力和重力位于同一垂直平面的時(shí)刻進(jìn)行受力分析，如圖3.3所示。 圖3.3油珠受力分析簡圖 1. 離心力 （3.1） 式中： ——油珠所受的離心力，N； ——油珠的質(zhì)量；kg； ——油珠的旋轉(zhuǎn)半徑，m3； ——油珠的旋轉(zhuǎn)角速度，rad/s； ——油珠直徑（可被分離出去的最小直徑），um； ——潤滑油密度，kg/m3 ； ——油珠的角速度對轉(zhuǎn)子角速度的滯后系數(shù)； ——轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角速度，rad/s。 2. 向心力 （3.2） 式中： ——油珠所受的向心力，N； ——與油珠同體積的空氣的質(zhì)量，kg； ——空氣密度，kg/m3。 油珠能夠從空氣中飛離出去，就是離心力和向心力的合力的結(jié)果，在此把二者稱為逃逸力p，其方向?yàn)檠匦D(zhuǎn)半徑從圓心指向外，大小為 （3.3） 式中： ——潤滑油密度與空氣密度差，。 3. 空氣阻力 （3.4） 式中： ——空氣阻力； ——阻力系數(shù)，為雷諾數(shù)的函數(shù)。 在斯托克斯區(qū)域內(nèi) = （3.5） 油珠的雷諾數(shù)為 （3.6） 故得到空氣阻力為 （3.7） 式中： ——油珠所受空氣阻力，N； ——空氣的動力粘度，kg/m.s； ——油珠的相對徑向速度，m/s； ——油珠的直徑，m。 4. 重力 可以證明重力相對于離心力很小，故在此計(jì)算中省略不計(jì)。 油珠在運(yùn)動中逃逸力與空氣阻力相等，即 （3.8） 將式（3.3）、式（3.7）代入式（3.8）得 由此得直徑為的油珠在旋轉(zhuǎn)半徑為R處的瞬時(shí)相對速度為 （3.9） 整理得 兩端積分 得 由此可得油珠被拋離到殼體內(nèi)腔上所需的最長拋離時(shí)間 （3.10） 式中： ——轉(zhuǎn)子葉片外圓半徑，mm； ——轉(zhuǎn)子流通部分的半徑，mm。 在工程設(shè)計(jì)中，根據(jù)實(shí)際需要及方便計(jì)算，常取流體的平均流速來進(jìn)行計(jì)算，其計(jì)算公式為 （3.11） 如果已知有效截面上的流速分布及有效截面，或已知流量與有效截面，均可求得平均速度，但事實(shí)上流速分布很難確定，所以一般多采用由已知流量與有效截面來求平均流速，既取 （3.12） 根據(jù)假設(shè) （3.13） 故油珠通過殼體內(nèi)腔的最長通過時(shí)間為 （3.14） 式中： ——油珠隨空氣流過殼體內(nèi)腔的速度，m/s； L——轉(zhuǎn)子葉片的長度，mm； Q——單位時(shí)間內(nèi)通過殼體內(nèi)腔的空氣流量，kg/s； A——?dú)んw的通道面積，m2； ——因轉(zhuǎn)子葉片而減少殼體的通道面積的系數(shù)。 欲使直徑為的油珠被拋離出去，只需油珠的拋離時(shí)間不大于其通過時(shí)間即可，即 將式（3.10）、式（3.14）代入得 整理得油珠被分離出去時(shí)，轉(zhuǎn)子的葉片有效長度應(yīng)滿足的關(guān)系式。 （3.15） 又有經(jīng)驗(yàn)公式 （3.16） （3.17） 式中 k——長徑比例系數(shù)； ——直徑比例系數(shù)； ——轉(zhuǎn)子葉片外圓直徑， mm； ——轉(zhuǎn)子流通部分直徑，mm。 把式（3.16）、式（3.17）代入式（3.15）得 （3.18） 在實(shí)際計(jì)算中可取 （3.19） 綜上，在給定離心通風(fēng)器的空氣流量、空氣密度及黏度、潤滑油的密度、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的情況下，若能確定轉(zhuǎn)子的長徑比例系數(shù)及直徑比例系數(shù)、油珠直徑、角速度滯后系數(shù)及流通面積減少系數(shù)，就可由式（3.19）、式（3.16）、式（3.17）計(jì)算出轉(zhuǎn)子的有效長度，轉(zhuǎn)子葉片外圓直徑及轉(zhuǎn)子流通部分的直徑等主要結(jié)構(gòu)尺寸（如圖3.4所示）。據(jù)此可設(shè)計(jì)的離心通風(fēng)器能夠把所有直徑小于的油珠分離出來。 圖3.4 離心通風(fēng)器轉(zhuǎn)子主要結(jié)構(gòu)尺寸簡圖 3.1.3 計(jì)算實(shí)例 設(shè)取小油珠直徑=1.2694m，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速Q(mào)=0.0495kg/s，空氣動力黏度kg/m.s，潤滑密度，空氣密度，長徑比例系數(shù)k=1.18,直徑比例系數(shù)=0.34，角速度滯后系數(shù)=1，流通面積減少系數(shù)=0.9。 把上述數(shù)據(jù)代入公式（3.19）得 代入式（3.16）、式（3.17）得到轉(zhuǎn)子的外徑和流通部分直徑分別為 程序界面如圖3.5 圖3.5轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)對話框 3.2 離心通風(fēng)器消耗功率計(jì)算 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動所需驅(qū)動功率由轉(zhuǎn)子所消耗的功率、轉(zhuǎn)子對油霧旋轉(zhuǎn)所消耗的功率及支承軸承的摩擦功率損耗三部分組成，即 （3.20） 式中 ——轉(zhuǎn)子所消耗的總功率，W； ——轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動所消耗的功率，W； ——轉(zhuǎn)子對油霧旋轉(zhuǎn)所消耗的功率，W； ——支承軸承的摩擦損耗功率，W。 下面分別給出這三個公式的計(jì)算方法。 1. 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動所消耗的功率 帶動轉(zhuǎn)子所需功率是在發(fā)動機(jī)啟動或加速過程中，在一定加速時(shí)間內(nèi)所需的帶動轉(zhuǎn)子加速的功率。 （3.21） 式中 ——轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量，kgm2； ——轉(zhuǎn)子的初始角速度，rad/s； ——轉(zhuǎn)子的最終角速度，rad/s； ——加速時(shí)間，S。 2. 轉(zhuǎn)子對油霧旋轉(zhuǎn)所消耗的功率 （3.22） 式中 ——折算成標(biāo)準(zhǔn)大氣壓狀態(tài)下的空氣泄露量，m3/s； ——轉(zhuǎn)子外半徑，m； ——轉(zhuǎn)子角速度，rad/s； ——空氣密度，kg/m3； ——壓頭系數(shù)。 3. 支承軸承的摩擦功率損耗 （3.23） 式中 F——軸承上的徑向載荷，N； d——軸承內(nèi)徑，m； n——轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，r/min； f——軸承內(nèi)滾動體與跑道的摩擦系數(shù)。 功率計(jì)算程序界面如圖3.6 圖3.6功率計(jì)算對話框 3.3 通風(fēng)器的分離能力試驗(yàn)計(jì)算 通風(fēng)器的分離能力試驗(yàn)是通過試驗(yàn)測出轉(zhuǎn)子或葉輪的切線速度、空氣流量等對潤滑油質(zhì)點(diǎn)分離量及分離效率的影響，測出通風(fēng)器可分離的最小油珠的臨界直徑，從而得到通風(fēng)器的分離性能隨切線速度和氣體流量的變化關(guān)系曲線。通風(fēng)器的分離能力用分離率表示，其計(jì)算公式如下： （3.24） 式中 Q——潤滑油的分離量，L/min； q——潤滑油的未被分離量，L/min。 試驗(yàn)時(shí)，測出通風(fēng)器在不同轉(zhuǎn)速或不同空氣流量下的分離前后的潤滑油量，代入上式即可得到通風(fēng)器的分離效率。 3.4 離心通風(fēng)器分離能力評價(jià)計(jì)算 評價(jià)離心通風(fēng)器的分離能力，設(shè)計(jì)時(shí)通過評價(jià)其可分離最小油珠直徑來說明。實(shí)際計(jì)算時(shí)把理論計(jì)算的臨界油珠直徑乘以一個修正系數(shù)得到油珠實(shí)際臨界直徑，既 （3.25） 式中 f——修正系數(shù)。 由式3.15得 （3.26） 代入式3.26得 （3.27） 分離能力計(jì)算界面對話框如圖3.7 圖3.7分離能力計(jì)算對話框 4 離心通風(fēng)器的三維參數(shù)化設(shè)計(jì) 當(dāng)今市場上流行的多數(shù)CAD軟件都具有了參數(shù)化功能，可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選用。Pro/E軟件除了提供方便而強(qiáng)大的實(shí)體建模功能外，也提供了完善而先進(jìn)的參數(shù)化設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)選用Pro/E軟件的2.0版本完成了離心通風(fēng)器的參數(shù)化設(shè)計(jì)。 4.1 基本原理 本系統(tǒng)采用三維模型與程序控制相結(jié)合的方法。三維模型不是由程序創(chuàng)建，而是利用交互方式產(chǎn)生。在已創(chuàng)建模型基礎(chǔ)上，進(jìn)一步根據(jù)零件的設(shè)計(jì)要求建立一組可以完全控制三維模型形狀和大小的設(shè)計(jì)參數(shù)。參數(shù)化程序針對該零件的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)參數(shù)的檢索、修改和根據(jù)新的參數(shù)值生成新的三維模型的功能，其過程如圖4.1所示 修改設(shè)計(jì)參數(shù) 從三維模型中讀入設(shè)計(jì)參數(shù) 派生新的三維模型 三維模型樣板 參數(shù)化設(shè)計(jì)程序 圖4.1 基于三維模型的參數(shù)化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)過程 由于這種方式是在已有三維模型的基礎(chǔ)上，通過修改設(shè)計(jì)參數(shù)派生新的三維模型，因此，我們稱之為基于三維模型的參數(shù)化設(shè)計(jì)。 4.2 參數(shù)的分類 離心通風(fēng)器各主要零件的結(jié)構(gòu)都十分復(fù)雜，三維參數(shù)化設(shè)計(jì)所涉及到的參數(shù)比較多，參數(shù)的管理就是個很重要的內(nèi)容。對于每個零件，利用建模時(shí)的標(biāo)注尺寸參數(shù)作為驅(qū)動尺寸，當(dāng)某個驅(qū)動尺寸發(fā)生改變時(shí)，實(shí)體大小也隨著改變。離心通風(fēng)器的個零件都有自己的參數(shù)系列，在這里不是把每個參數(shù)都列入對話框當(dāng)中，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)相同而大小不一的零件有些特征的參數(shù)是可以固定不變的。如果對于那些設(shè)計(jì)過程的不需要改變的參數(shù)也由用戶干預(yù)，就會給開發(fā)系統(tǒng)的后續(xù)使用復(fù)雜化，造成不必要的人力資源浪費(fèi)。為此，將參數(shù)化為不同的等級，把用戶不關(guān)心的尺寸封閉起來，對用戶表現(xiàn)為不可見，將驅(qū)動模型的參數(shù)分為主參數(shù)，牽連參數(shù)和常值參數(shù)三類。 4.3 主參數(shù)的確定 實(shí)現(xiàn)零件的參數(shù)化尺寸驅(qū)動的關(guān)鍵在于提取主參數(shù)和尺寸關(guān)聯(lián)的完成，主參數(shù)應(yīng)根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)功能進(jìn)行提取，以滿足用戶需求為本。 轉(zhuǎn)子是一帶有葉片的葉輪，葉片數(shù)目影響油珠的旋轉(zhuǎn)角速度，葉片數(shù)目越多，油珠的角速度越接近葉片的角速度。中心是支撐轉(zhuǎn)子的中心軸，軸上開有通氣孔，被分離后的空氣從中心孔排出，實(shí)現(xiàn)軸承腔與外界大氣的通風(fēng)。通氣孔的數(shù)目與葉片數(shù)相同。綜合確定離心通風(fēng)器的主參數(shù)為：轉(zhuǎn)子葉片的外圓半徑、葉片長度、葉片數(shù)目，流通部分的直徑。 把結(jié)構(gòu)尺寸中的除了主參數(shù)的尺寸盡可能的用主參數(shù)加以驅(qū)動，形成牽連參數(shù)。下面是確定參數(shù)關(guān)系的一段表達(dá)式列表。 p85=葉片數(shù) d18=外徑 d65=葉片長度 d170=流通直徑 d82=360/p85 p123=p85 d120=d82 d31=d82/2 p34=2*p85 d36=d31 p39=p34 d151=d65+23.1-15.9728 d6=d151-69.4 d166=(d170/2)+2.5 4.4 零件模型的建立 轉(zhuǎn)子模型如圖4.1所示，在離心通風(fēng)器中轉(zhuǎn)子是核心組成零件，其設(shè)計(jì)是否合理直接影響通風(fēng)器的性能，設(shè)計(jì)能否成功，因此轉(zhuǎn)子的建模就顯得十分重要。 在Pro/E環(huán)境用人機(jī)交互方式建立三維模型樣板。模型樣板的創(chuàng)建方法與一般三維模型相同，但必須注意以下幾點(diǎn)： l 在對三維模型樣板進(jìn)行特征造型時(shí)，對二維截面輪廓，利用尺寸標(biāo)注和施加相切、固定點(diǎn)、共線、垂直及對稱等關(guān)系實(shí)現(xiàn)對幾何圖形的全約束。 l 正確設(shè)置控制三維模型的設(shè)計(jì)參數(shù)。設(shè)計(jì)參數(shù)可以分為兩種情況：一是與他參數(shù)無關(guān)的獨(dú)立參數(shù)；另一種是與其他參數(shù)相關(guān)的非獨(dú)立參數(shù)。前者主要用來控制三維模型的幾何尺寸和拓?fù)潢P(guān)系、后者可以用獨(dú)立參數(shù)為自變量的關(guān)系式表達(dá)。實(shí)際上參數(shù)化設(shè)計(jì)采用程序采用的是第一種情況的設(shè)計(jì)參數(shù)，對于后者可以不設(shè)置參數(shù)而直接用關(guān)系式表示。 正確建立設(shè)計(jì)參數(shù)與三維模型尺寸變量之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系在Pro/E中創(chuàng)建草圖、加減材料和其他修飾特征時(shí)，系統(tǒng)將會以d0、d1、d2等默認(rèn)符號給約束參數(shù)命名。系統(tǒng)的約束命名是由Pro/E系統(tǒng)自動創(chuàng)建的，其值控制三維模型的幾何尺寸和拓?fù)潢P(guān)系，與用戶建立的參數(shù)無關(guān)。要使用戶建立的設(shè)計(jì)參數(shù)能夠控制三維模型，必須使兩者相關(guān)聯(lián)。主要有兩種方法： l 需要輸入數(shù)值時(shí)，直接輸入?yún)?shù)名。如在草圖中標(biāo)注或修改尺寸值時(shí)用參數(shù)名代替具體數(shù)值。 l 利用Pro/E關(guān)系式功能創(chuàng)建新的關(guān)系式，使Pro/E系統(tǒng)自動創(chuàng)建的約束參數(shù)名與設(shè)計(jì)參數(shù)關(guān)聯(lián)。 對于倒角或倒圓特征，必須用第二種方法使約束參數(shù)與設(shè)計(jì)參數(shù)相關(guān)聯(lián)。要在三維模型中或草圖中顯示參數(shù)名，可以在“信息”菜單中選擇“切換尺寸”菜單項(xiàng)。 6個葉片 原模型 7個葉片 圖4.2通風(fēng)器轉(zhuǎn)子模型 5 Pro/E的二次開發(fā) 5.1 Pro/TOOLKIT簡介 雖然Pro/E軟件功能非常強(qiáng)大，通用性非常好，然而在具體使用中不能滿足各種設(shè)計(jì)要求，特別是國外的CAD/CAE/CAM系統(tǒng)在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)及標(biāo)準(zhǔn)件庫方面和國內(nèi)存在較大差異，因此，以Pro/E軟件為平臺進(jìn)行二次開發(fā)，使之適合國內(nèi)及企業(yè)設(shè)計(jì)要求，更大限度地發(fā)揮Pro/E的作用，已成為該軟件應(yīng)用過程中的一項(xiàng)重要工作。 Pro/TOOLKIT是美國Parametric Technology Corporation (PTC)公司為Pro/E軟件提供的開發(fā)的工具包，其主要目的是讓用戶或第三方通過C語言代碼擴(kuò)充Pro/E系統(tǒng)的功能，開發(fā)基于Pro/E系統(tǒng)的應(yīng)用程序模塊，從而滿足用戶的特殊要求。不僅如此，還可以利用Pro/TOOLKIT提供的UI對話框、菜單以及VC的可視化技術(shù)，設(shè)計(jì)出方便實(shí)用的人機(jī)交互界面，從而大大提高系統(tǒng)的使用效率。 Pro/TOOLKIT工具包提供了開發(fā)Pro/E所需的函數(shù)庫文件和頭文件，使用戶編寫的應(yīng)用程序能夠安全地控制和訪問Pro/E，并可以實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序模塊與Pro/E系統(tǒng)無縫集成。 在Pro/E17版本及該版本之前，PTC公司提供的開發(fā)工具是Pro/DEVELOP,從Pro/E18版本之后，Pro/E系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境采用Pro/TOOLKIT。Pro/TOOLKIT支持在Windows2000/NT/XP操作系統(tǒng)中使用C和C++語言設(shè)計(jì)程序，采用Microsoft Visual C++6.0作為編譯器和連接器，并可以在Microsoft Visual C++6.0集成環(huán)境下完成程序的設(shè)計(jì)、調(diào)試和編譯。 5.2 Pro/TOOLKIT的工作模式 總的來說，Pro/TOOLKIT應(yīng)用程序有兩種工作模式。一種為同步模式；另一種為異步模式。 同步模式包含兩種模式，既動態(tài)連接庫模式（DLL模式）和多進(jìn)程模式也稱為派生模式，分述如下： 動態(tài)連接模式是將Pro/TOOLKIT應(yīng)用程序集成到Pro/E中的標(biāo)準(zhǔn)方法。用戶編譯C應(yīng)用程序，與Pro/TOOLKIT庫連接，這種方法稱為DLL模式。 多進(jìn)程模式，是Pro/TOOLKIT支持的第二種將應(yīng)用程序和Pro/E 集成的方法在這種模式下，應(yīng)用程序代碼經(jīng)過編譯和連接，生成獨(dú)立的執(zhí)行文件。該文件由Pro/E派生，并作為Pro/E的子進(jìn)程運(yùn)行。 兩種模式比較：在DLL模式下，Pro/TOOLKIT應(yīng)用程序與Pro/E的信息交換是通過直接函數(shù)調(diào)用實(shí)現(xiàn)的；在多進(jìn)程模式下，信息交換是由進(jìn)程之間消息系統(tǒng)完成的，該系統(tǒng)模擬直接函數(shù)調(diào)用，在兩個進(jìn)程間傳遞函數(shù)的識別信息及其參數(shù)。 多進(jìn)程模式包含比DLL模式更多的交換過程，當(dāng)Pro/TOOLKIT應(yīng)用程序需要頻繁調(diào)用庫函數(shù)時(shí)，情況更是如此。多進(jìn)程的優(yōu)點(diǎn)在于，能夠用源代碼調(diào)試器運(yùn)行Pro/TOOLKIT程序，無需將整個Pro/E執(zhí)行程序加載到調(diào)試器中。 在一個Pro/E會話中，可以運(yùn)行多個Pro/TOOLKIT應(yīng)用程序，并能綜合使用各種模式。如果為了調(diào)試方便，在開發(fā)階段使用多進(jìn)程模式，在為客戶安裝應(yīng)用程序時(shí)，需要轉(zhuǎn)換為DLL模式，因?yàn)镈LL模式性能更好，在轉(zhuǎn)換時(shí)需要仔細(xì)測試程序，因此在不同模式下，錯誤的表現(xiàn)形式不同。 雖然多進(jìn)程模式包含兩個并行運(yùn)行的進(jìn)程，但是這些進(jìn)程不提供真正的并行處理。Pro/TOOLKIT的異步模式提供了真正的并行處理功能。異步模式和同步模式有著本質(zhì)的不同。 異步模式和同步模式相比，具有代碼復(fù)雜、執(zhí)行速度慢的缺點(diǎn)。除非特別需要，一般不建議采用異步模式。 5.3 二次開發(fā)具體過程 1. 編寫源文件 源文件包括資源文件和程序源文件：資源文件包括菜單資源文件、窗口信息資源文件、對話框資源文件等（詳細(xì)代碼見附錄A）。程序源文件指我們所要編寫的C語言程序，它是整個Pro/TOOLKIT程序開發(fā)的核心部分。從結(jié)構(gòu)上看可以分為3個部分，即頭文件包含部分、用戶初始化函數(shù)部分和用戶結(jié)束中斷函數(shù)部分。 頭文件部分即應(yīng)用程序包含文件部分，也就是指定Pro/TOOLKIT應(yīng)用程序所使用對象函數(shù)的原形文件。每個Pro/TOOLKIT應(yīng)用程序都必須包括的頭文件是“Pro/TOOLKIT.h”。如果使用了Pro/TOOLKIT對象函數(shù)，則應(yīng)包括該函數(shù)的原形的頭文件，否則在編譯該文件時(shí)，會出現(xiàn)編譯器不能對函數(shù)參數(shù)類型進(jìn)行檢索的錯誤。 Pro/TOOLKIT應(yīng)用程序的核心是用戶初始化函數(shù)user_initialize()和用戶結(jié)束中斷函數(shù)user_terminate()。在啟動和結(jié)束Pro/TOOLKIT應(yīng)用程序時(shí)調(diào)用它們。 user_initialize()函數(shù)用來初始化Pro/TOOLKIT應(yīng)用程序且創(chuàng)建圖形窗口。該函數(shù)包括應(yīng)用程序的所有初始化進(jìn)程，包括對Pro/E菜單的修改、對話框的添加、窗口信息初始化等操作。若此函數(shù)的返回值為0，則表明Pro/TOOLKIT應(yīng)用程序初始化成功。其他返回值均說明程序有錯誤，系統(tǒng)會加以相應(yīng)的錯誤代碼說明。 User_terminate()是用戶結(jié)束中斷函數(shù)。用其結(jié)束Pro/TOOLKIT應(yīng)用程序的執(zhí)行。 程序界面如圖5.1所示 圖5.1轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)對話框 2. 程序的編譯和連接 Makefile是用來指定源文件如何進(jìn)行編譯和連接，并最終生成可執(zhí)行文件或DLL文件，因此，可以根據(jù)Makefile內(nèi)容進(jìn)行編譯和連接工作。 采用VC++6.0作為Pro/TOOLKIT調(diào)試器有兩種方法，一種是根據(jù)Makefile文件直接編譯和調(diào)試程序；另一種則不需要編寫Makefile文件，直接由VC++6.0建立Pro/TOOLKIT應(yīng)用程序項(xiàng)目，并進(jìn)行編譯和連接等工作。 直接采用Makefile文件進(jìn)行編譯工作，需要編寫好源文件和Makefile文件。步驟如下： l 將Makefile文件改名為*.mak文件，用VC打開此文件并建立相應(yīng)的工程項(xiàng)目。 l 執(zhí)行VC主菜單命令Build/Build All,編譯連接生成需要的可執(zhí)行文件或DLL文件。 直接由VC建立并編譯Pro/TOOLKIT應(yīng)用程序項(xiàng)目。步驟如下： l 編寫C語言源程序（可以由寫字板直接編寫，然后該名為*.C），雙擊打開此程序，運(yùn)行選擇VC主菜單命令Build/Build All生成，默認(rèn)的工程項(xiàng)目。 l 選擇VC主菜單命令ToolOption,系統(tǒng)彈出Option對話框，打開Directories選項(xiàng)卡，在Show directories for 下拉列表中選擇Includes files,在Directories中添加以下路徑： D:\PTC\proeWildfire\protoolkit\includes D:\PTC\proeWildfire\prodevelop\includes D:\PTC\proeWildfire\protoolkit\protk_appls\includes D:\PTC\proeWildfire 在Show directories for 下拉列表中選擇Library file,在Directories中添加以下路徑： D:\PTC\proeWildfire\protoolkit\i486_nt\obj D:\PTC\proeWildfire\prodevelop\i486_nt\obj l 選擇VC主菜單命令Project/Settings,系統(tǒng)彈出Project Settings對話框。打開Link選項(xiàng)卡，在Output file name編輯框中填寫輸出文件名稱，在Object/library modules文本框中加入以下庫文件： protoolkit.lib protk_dll.lib libc.lib wsock32.lib mpr.lib libcd.lib 3. 應(yīng)用程序的注冊和運(yùn)行 編譯連接成功生成可執(zhí)行程序后，要把Pro/TOOLKIT應(yīng)用程序集成Pro/E系統(tǒng)中，必須進(jìn)行應(yīng)用程序的注冊，然后才能運(yùn)行。 注冊應(yīng)用程序，就是向Pro/E系統(tǒng)提供該程序的相關(guān)信息，就是告訴Pro/E此應(yīng)用程序可執(zhí)行應(yīng)用程序在哪里、以及此程序所依據(jù)的Pro/TOOLKIT的版本信息等。 為了囊括上述內(nèi)容，需要制定一個protk.dat文件，通過該文件來實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序的注冊。下面是注冊文件的內(nèi)容： NAME canshuhuasheji EXEC_FILE .\參數(shù)化設(shè)計(jì)\Release\參數(shù)化設(shè)計(jì).dll TEXT_DIR .\參數(shù)化設(shè)計(jì)\Release\text STARTUP dll ALLOW_STOP TRUE DELAY_START TRUE REVISION 2002 END 編好注冊文件后，就可以利用此注冊文件進(jìn)行Pro/TOOLKIT應(yīng)用程序的注冊了，有兩種注冊方式：一種是自動注冊方式；另一種是手動注冊方式。 自動注冊方式，將注冊文件放在Pro/E啟動目錄下，當(dāng)啟動Pro/E系統(tǒng)時(shí)系統(tǒng)就會自動讀取此注冊文件并運(yùn)行相應(yīng)的Pro/TOOLKIT應(yīng)用程序。 手動注冊方式，將Pro/TOOLKIT應(yīng)用程序以輔助應(yīng)用程序形式啟動。程序注冊運(yùn)行的步驟如下： l 啟動Pro/E系統(tǒng)。 l 選擇Pro/E主菜單命令的工具/輔助應(yīng)用程序，系統(tǒng)彈出輔助應(yīng)用對話框。 l 單擊注冊按扭，系統(tǒng)彈出對話框。找到Pro/TOOLKIT應(yīng)用程序的注冊文件，選取該文件，單擊打開按鈕。 l 在輔助應(yīng)用對話框中顯示該應(yīng)用程序的名稱和狀態(tài)。 l 選擇該注冊文件單擊啟動按鈕既可以運(yùn)行該應(yīng)用程序。 如果注冊成功，就會彈出一個對話框顯示“注冊成功！”。同樣如果注冊失敗就會彈出另一對話框顯示“程序未響應(yīng)！”。成功注冊后就會發(fā)現(xiàn)在Pro/E的菜單項(xiàng)就會多出一個“參數(shù)化設(shè)計(jì)”菜單。點(diǎn)擊該下拉菜單，選擇“通風(fēng)器參數(shù)化設(shè)計(jì)”一項(xiàng)就會彈出通風(fēng)器轉(zhuǎn)子的三維參數(shù)化設(shè)計(jì)的對話框。選擇相應(yīng)的參數(shù)名，并修改其數(shù)值，點(diǎn)擊再生按鈕就可以生成需要的模型。 結(jié) 論 作者在仔細(xì)分析、研究所能獲得的資料基礎(chǔ)上，對離心通風(fēng)器的常規(guī)設(shè)計(jì)、計(jì)算進(jìn)行了歸納、總結(jié)，并采用VC++使之全部程序化。在掌握三維設(shè)計(jì)軟件——Pro/E基礎(chǔ)上，完成了離心通風(fēng)器的三維參數(shù)化設(shè)計(jì)。此項(xiàng)課題的完成可得出如下結(jié)論： 1.為消除手工計(jì)算的弊端，采用VC軟件把離心通風(fēng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算完全程序化。使煩瑣的計(jì)算變得方便、快捷，同時(shí)精確度也得到提高。 2.在掌握Pro/E軟件的基礎(chǔ)上，運(yùn)用該軟件完成了離心通風(fēng)器轉(zhuǎn)子的三維參數(shù)化設(shè)計(jì)，以及其他零件和裝配體的三維建模。使得離心通風(fēng)器的設(shè)計(jì)周期大大縮短，設(shè)計(jì)成本大大降低，提高了生產(chǎn)效率。 3.為了便于生產(chǎn)加工給出二維工程圖，其中包括部分零件圖和裝配圖。 當(dāng)然，系統(tǒng)還存在一定的不足，如未能對離心通風(fēng)器的裝配進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)，也沒有實(shí)現(xiàn)離心通風(fēng)器和高空活門的一體化設(shè)計(jì)。今后還有一定的完善的空間，可以根據(jù)需要進(jìn)行進(jìn)一步的開發(fā)。 致 謝 本論文是在講師李茂勝的精心指導(dǎo)下完成的。論文從立題到最后完成，其中每一步都凝聚著老師的心血。老師淵博的知識、敏銳的洞察力、求實(shí)的作風(fēng)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，給學(xué)生帶來深刻的影響。寬厚的人品，將令學(xué)生感懷一生。在此，謹(jǐn)向李老師致以衷心的謝意。 在論文的撰寫和實(shí)際系統(tǒng)的調(diào)試過程中，得到了實(shí)驗(yàn)室老師們的幫助，在此向他們表示感謝。 最后對論文完成工作中，給以作者關(guān)懷和幫助的所有老師和同學(xué)表示誠摯的謝意。 感謝所有關(guān)心、幫助、愛護(hù)我和激勵我不斷前進(jìn)的人們！ 參 考 文 獻(xiàn) 1 林清安. Pro/Engineer Wildfire2.0零件裝配與產(chǎn)品設(shè)計(jì). 北京：電子工業(yè)出版社，2005.4 2 董本涵，高鵬飛，霍成民.離心通風(fēng)器結(jié)構(gòu)分析，2003 3 馬成可，董本涵等.離心通風(fēng)器殼體失效分析，2002.3 4 劉自虎，張勁，李軍.某型發(fā)動機(jī)離心通風(fēng)器故障模式分析及預(yù)防措施，2002 5 王雷. Pro/Engineer Wildfire產(chǎn)品基礎(chǔ)與產(chǎn)品造型實(shí)例. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2003.9 6 王明福，余蘇寧. Vusual C++程序設(shè)計(jì). 北京：高等教育出版社，2003.6 7楊守志，孫德堃，何方箋.固液分離. 北京：冶金工業(yè)出版社，2003 8 孫雄勇. Vusual C++6.0入門與提高實(shí)用教程. 北京：中國鐵道出版社，2003.9 9 錢能. C++程序設(shè)計(jì)教程. 北京：清華大學(xué)出版社，1999 10 馬安鵬. Visual C++程序設(shè)計(jì)導(dǎo)學(xué). 北京：清華大學(xué)出版社，2002.9 11 李富成.流體力學(xué)及流體機(jī)械. 北京：冶金工業(yè)出版社，1980 12 沈陽發(fā)動機(jī)研究所.航空渦噴、渦扇發(fā)動機(jī)潤滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)通風(fēng)器及油氣分離器設(shè)計(jì)規(guī)范（內(nèi)部資料），2003 13 鄧維遠(yuǎn)，周國志. 磨床砂輪架零件三維參數(shù)化CAD系統(tǒng)的開發(fā). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004 14 李世國. Pro/TOOLKIT 程序設(shè)計(jì). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.6 16 張繼春. Pro/Engineer Wildfire 二次開發(fā)實(shí)用教程. 北京：北京大學(xué)出版社，2003.6 17 張峰，李兆錢，黃傳真.參數(shù)化設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)研究與現(xiàn)狀，2002 18 郭榮良，郭清南，祝世興.流體力學(xué)及應(yīng)用. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996 附錄 A 程序源文件 相關(guān)文件如下： （1）工程文件：Example7.dsw （2）菜單信息文件：Message7.txt,保存目錄為 G:\bysj\ProeDevelop\參數(shù)化設(shè)計(jì)\Release\text\chinese_cn G:\bysj\ProeDevelop\參數(shù)化設(shè)計(jì)\Release\text\usascii （3）UI對話框資源文件：Example7_1.res保存目錄為 G:\bysj\ProeDevelop\參數(shù)化設(shè)計(jì)\Release\text\chinese_cn\resource G:\bysj\ProeDevelop\參數(shù)化設(shè)計(jì)\Release\text\usascii\resource 對話框資源文件如下： !UI對話框示例程序資源文件:Example7_1.res (Dialog canshuhuasheji (Components !對話框元件聲明 (SubLayout Layout1) (SubLayout Layout2) (PushButton Cancel) (Separator Separator1) ) (Resources !對話框資源(屬性定義) !Cancel按鈕屬性定義 (Cancel.Label "Exit") (Cancel.Bitmap "cl_cancel") (Cancel.TopOffset 4) (Cancel.BottomOffset 4) (Cancel.LeftOffset 4) (Cancel.RightOffset 4) (Separator1.TopOffset 4) (.Label "Example7_1") !對話框標(biāo)題 (.StartLocation 3) (.Layout !對話框元件的布局 (Grid (Rows 1 1 1 1) (Cols 1) Layout1 Layout2 Separator1 Cancel ) ) ) ) (Layout Layout1 (Components (List ParamsList) ) (Resources (ParamsList.AttachLeft True) (ParamsList.TopOffset 4) (ParamsList.BottomOffset 4) (ParamsList.LeftOffset 2) (ParamsList.RightOffset 2) (ParamsList.Columns 15) (.Label "參數(shù)列表") (.Decorated True) (.TopOffset 4) (.BottomOffset