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城市轨道交通车辆空调三维参数化设计 |
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newmaker |
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Pro/Engineer是PTC公司提供的一款三维设计软件,其采用了单一数据库、参数化、基于特征及工程数据再利用等概念。改变了MDA (Mechanical Design Automation)的传统概念,这种全新的概念已经成为MDA领域的新标准。它能将产品从设计至生产的过程集中到一起,让所有的用户同时进行同一产品的设计制造工作。本文对城市轨道交通车辆空调的外型接口尺寸的要求,利用Pro/Engineer提供的骨架模型进行空调机组结构布局设计,通过修改骨架模型,自动生成车辆空调三维模型,极大地提高了工作效率及准确率。
此项设计是一种自顶部向下的设计(Top DownDesign),其数据传递线路如下:客户接EI尺寸—骨架模型—外部复制几何—零件(钣金件)。自顶而下设计能够将设计数据从结构布局向装配结构传递,然后再向零件传递。这种方法能够保证装配结构整体的数据关联性,使零件装配完成后能够完全符合结构设计的规划,并能够随着结构设计的改变自动更新装配中的每个零件,而不必逐个修改零件;零件可以参照骨架模型中的曲线或者曲面创建特征,同时也可参照骨架模型中的基准特征,从而通过骨架方便地控制零件的尺寸、形状和装配位置。利用骨架模型可以实现产品的协同设计,通过几何共享工具将骨架模型分配到零件中,再将这些零件分配给各个设计人员,分配时可以使用PDM服务器,也可以使用文件共享或电子邮件的方式将数据发给各个设计人员;设计人员设计零部件时将按照传递过来的数据进行设计,从而实现产品的协同设计。
目前中国城市轨道车辆空调结构按照送回风形式主要分为以下四种:双侧送风、双侧回风型;双侧送风、底部双回风型;单侧送风、底部单回风型;底部双送风、底部单回风型。下面针对双侧送风、底部双回风的城市轨道车辆空调的结构形式,介绍具体的工作流程。这是使用率较广的轨道列车空调的结构形式。
结构布局设计
空调机组由左蒸发室、冷凝室、右蒸发室、蒸发室盖及冷凝室盖等五大功能段组成。每个功能段有不同的用途,可实现回风、冷却、除湿及送风等功能。送风机、蒸发器,冷凝风机、冷凝器及压缩机等主要部件分别位于机组的不同功能段。其布局见图。
空调机组布局示意图 壳体的三维参数化设计
参数化设计通常有两种方法:一是利用程序实现三维参数化设计,这种方法编程量大,需要专门的程序设计人员,灵活性和扩展性差;二是利用CAD系统提供的参数化功能实现模型的变量驱动,控制模型的几何尺寸及约束关系,用户通过直接修改变量实现对模型的编辑,其优点不言而喻。Pro/Engineer软件可以满足第二种方法的要求。
壳体三维模型的建立
壳体按功能段分为左蒸发室壳体、冷凝室壳体、右蒸发室壳体、蒸发室盖及冷凝室盖五大部分。壳体的最大特点是基本上由钣金件组成,其连接方式为先铆接后焊接。
左(右)蒸发室壳体模型的建立基本相同,所以一并介绍。左(右)蒸发室壳体的外型尺寸W、L、H等参数是由外部几何复制壳体骨架模型过来的,与骨架模型保持同步;蒸发室壳体主要由下图的15件钣金件装配而成,其外型尺寸受骨架模型约束。
左(右)蒸发室壳体 冷凝室壳体模型的建立:冷凝室壳体的外型尺寸W 、W 、Lz、H参数是由外部几何复制骨架模型过来的,与骨架模型保持同步;冷凝室壳体主要由23件钣金件组装而成,它们的尺寸受骨架模型控制。
蒸发室盖模型的建立:蒸发室盖的外型尺寸W1、W2、L2、H参数是由骨架模型继承过来的,与骨架模型保持同步;它的尺寸受骨架模型控制。
壳体三维模型的建模完成:壳体全部由钣金折弯件连接而成,保证了成型尺寸;每个零件的位置是缺省的,不需要再进行装配;可以进行全局干涉校验,防止零件间干涉;对每个零件赋与材料后,可以自动计算零件的单重以及组件的总重,自动计算出重心的位置,同时可计算出该产品对 轴、y轴和z轴(过重心)的转动惯量,并生成报表、模型。
轨道车辆空调的总装
壳体模型完成后,把送风机、蒸发器、冷凝风机、冷凝器及压缩机等主要部件装入壳体,进行干涉校验,分析其安装位置及布局是否满足设计要求。Pro/Engineer中装配体的干涉检查分为静态和动态两种。在空调机组的装配中,有运动关系的零件间装配较少,主要进行静态的干涉检查。然后进行制冷管路布置及电控元气件的布置等工作,最终完成空调机组的总成设计。(end)
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(12/17/2012) |
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