試論汽車零部件耐久試驗臺架計算機輔助設計系統

曹廣政

摘 要：本文將對汽車零部件耐久試驗臺架計算機輔助設計系統進行具體的分析，旨在為汽車零部件耐久試驗臺架的設計提供一些有價值的參考。

關鍵詞：汽車；零部件；耐久試驗；臺架設計；計算機系統

1 汽車零部件耐久試驗臺架分析

汽車零部件耐久試驗臺架的設計主要有兩種：一種是改進性設計，改進性設計指的是對于那些同類型的零部件，可以在一種試驗臺架的基礎上，通過改變樣件的夾具和連接件等相關部分來適應不同的試驗。這類設計的設計周期以及設計完成的試驗臺架的質量取決于相關試驗臺架的歷史數據積累程度。在本系統完成之前，相關試驗臺架的數據孤立而零散的保存在負責試驗的試驗工程師那里，查詢過程費時費力并且容易遺漏；另一種是開發性設計，開發性設計是指那些全新的未進行過相類似試驗的試驗臺架設計。此類設計的設計周期較長，設計難度也較大。由于缺少對已有資料的整理和總結，在設計過程中存在大量的重復性工作。

2 試驗臺架計算機輔助設計系統

2.1 系統設計的思想 針對以上這些汽車零部件耐久試驗的試驗臺架的特點，本系統的設計理念是以理論分析以及臺架的實際使用情況為數據源，通過數據庫技術對數據進行整理處理后，結合廣義模塊化設計原理及方法，通過模塊化設計方式來實現相關臺架的計算機輔助設計。其設計的核心思想是將汽車零部件耐久試驗臺架的設計采用廣義模塊化的設計方法來實現。通常的模塊化設計中，各個模塊一般都是固定不變的，但是不論是改進性設計還是開發性設計，都存在大量的頻繁使用的結構類似，但是又不具備互換性的專有零部件。如果采用每種零部件都建立一個模塊的方式，會導致系統的臃腫并且使用不便。這里采用廣義的模塊化設計，引入柔性模塊，根據用戶需求自行改變相關結構參數的模塊可以有效地解決這一問題。

2.2 系統的基本結構 本系統遵循模塊化設計思想，結合相關臺架設計的特點，確定整個系統的基本結構如圖1所示。

用戶通過人機界面向系統發出請求，根據查詢條件進入相應的基本模塊或者子模塊。數據庫將用戶在各個模塊中的操作信息分為模型數據和基本信息兩類，前者通過三維建模軟件的接口轉化為相應的操作并通過三維建模軟件反饋給用戶，后者在經過數據庫的查詢與整理后，通過人機界面直接顯示在用戶界面上。同時，用戶也可以將新的建模數據以及基本信息通過人機界面輸入數據庫中，以便下次查詢調用。

2.3 系統的模塊設計 整個系統主要包括驅動模塊、固定模塊、連接模塊和檢測模塊4大基本模塊。驅動模塊指的是試驗的載荷驅動部分，包括油缸和相關的安裝件；固定模塊主要指樣件的定位及夾緊部分，包括樣件的夾具和一些通用化的固定件；連接模塊指用于連接驅動模塊與固定模塊的連接桿、連接球軸承等連接件；檢測模塊包括試驗臺架中運用到的各類傳感器以及相應的安裝輔件。以此4大基本模塊為基礎，進一步將各個模塊中相關的部件分為大部分試驗臺架都需要使用的通用件，使用頻繁但隨試驗不同其結構也相應變化的常用件以及針對特定試驗使用的專用件。

2.4 Solid works二次開發技術在系統中的應用 Solid works軟件是一種三維建模軟件，具有參數化設計功能的同時還可以為用戶提供了大量的API，作為用戶對Solid works軟件進行自定義改造的接口。運用編程軟件通過調用這些接口可以很方便地實現Solid works軟件界面的改變、操作的簡化，乃至一定程度的自動化設計。Solid works軟件的二次開發方式主要分為3種：一是采用軟件自帶的VBA或者VSTA工具直接對軟件進行二次開發；二是外部程序（.exe）通過一定的指令來自動執行軟件的相關操作；三是采用Solid works軟件官方提供二次開發模板，編譯相關的程序（.dll），通過Solid works軟件在運行中調用此類程序來實現軟件的二次開發。隨后系統根據預先設計好的程序結合用戶的數據進行自動化的建模工作，主要有通過程序來實現軟件的各種建模功能，從而模擬工程師的實際建模過程和根據用戶提供的數據，通過改變現有模型的相關參數來滿足用戶的需求兩種自動化建模方式，系統完成建模后，還需要執行重建命令，使相關的改變能夠被Solid works軟件記錄并保存。最后根據用戶需要，可以自動將完成的模型保存在指定位置并關閉之前進行修改的文件。

為了實現系統的模塊化設計思想，僅僅使用Solid works三維建模軟件的現有功能無法實現系統的相關設計目標，因此必須對Solid works軟件進行二次開發，以使其滿足系統的使用需求。根據Solid works軟件二次開發3種方式各自的特點以及本系統需要頻繁與數據庫進行數據交換，而數據庫的相關查詢與修改已有相應的程序來實現。從簡化設計的角度考慮，本系統的主要功能通過第二種方式，在數據庫相關程序的基礎上，編譯相應的程序作為主系統，從而能夠有效地利用現有的程序資源。但是為了日常使用的方便，通過將各個子模塊中的常用基礎模型分離出來，以第三種方式編寫相應的查詢與調用程序內嵌在Solid works軟件中作為子系統，使得用戶在設計相關臺架的過程中，能夠方便地調用相關部件來完成臺架的設計修改工作。無論是整合數據庫的主系統還是內嵌在Solid works軟件中的子系統，各個模塊的具體實現方式都是以基礎模型為原始數據，首先修改相關的尺寸參數生成部件的主體結構，再根據需要通過預先設定的程序生成相應的附加結構。

3 結束語

綜上所述，計算機輔助設計系統采用廣義模塊化設計思想簡化了汽車零部件耐久實驗臺架的設計過程，縮短了設計時間，促進了試驗臺架可靠性以及質量的提升，是一種先進的、符合時代發展需求的汽車零部件耐久試驗臺架設計方法，對提高試驗臺架的設計水平具有重要的作用。

參考文獻：

[1]吳道俊.車輛疲勞耐久性分析、試驗與優化關鍵技術研究[D].合肥工業大學，2012.

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