本發(fā)明屬于工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域，主要涉及一種基于PRO/E二次開發(fā)的裝配體模型質(zhì)量分站方法。

背景技術(shù)：

飛行器的質(zhì)量特性是指飛行器所屬零部件的質(zhì)量、質(zhì)心位置、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、慣量積等特性。飛行器的質(zhì)量特性直接關(guān)系到飛行器實(shí)際飛行過程中的各項(xiàng)性能。在各種型號(hào)的飛行器的設(shè)計(jì)過程中，對飛行器進(jìn)行質(zhì)量特性分析是不可或缺的一個(gè)關(guān)鍵步驟，除對整個(gè)飛行器進(jìn)行研究外，設(shè)計(jì)人員通常還會(huì)提取出飛行器上某一段關(guān)心的質(zhì)量單元或結(jié)構(gòu)單獨(dú)進(jìn)行分析，即研究某一質(zhì)量分站的質(zhì)量特性。

隨著我國大運(yùn)載項(xiàng)目由方案論證階段進(jìn)入方案設(shè)計(jì)階段，對方案進(jìn)行CAD模型設(shè)計(jì)、對CAD模型的質(zhì)量特性進(jìn)行研究并以之指導(dǎo)方案設(shè)計(jì)顯得尤為重要。在飛行器的方案設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)人員通常會(huì)借助CAD模型對飛行器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分站質(zhì)量特性分析研究，因此如何利用CAD/CAE軟件對CAD模型進(jìn)行質(zhì)量分站成為一瓶頸問題。

Pro/E是當(dāng)前航空航天工業(yè)部門廣泛使用的CAD建模軟件。在Pro/E中，通過人機(jī)交互的界面操作無法直接對裝配體類型的數(shù)模進(jìn)行切除操作，從而無法提取出待研究的部分，這為相關(guān)設(shè)計(jì)分析人員帶來了極大的不便。

目前國內(nèi)外尚未見到有關(guān)基于PRO/E進(jìn)行裝配體模型切除的公開資料，本發(fā)明具有較強(qiáng)的創(chuàng)新性和實(shí)用性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是以飛行器或各類機(jī)械設(shè)計(jì)過程中分站質(zhì)量特性分析的研究為背景，結(jié)合PRO/E自帶的ProToolkit二次開發(fā)模塊，依托于Visual Studio 2010開發(fā)環(huán)境，提出了一種裝配體模型切除及質(zhì)量分站方法。具體技術(shù)方案為：

一種基于PRO/E二次開發(fā)的裝配體模型質(zhì)量分站方法，包括以下步驟：

(1)配置計(jì)算機(jī)軟件環(huán)境：安裝PRO/E軟件、安裝ProToolkit二次開發(fā)模塊和Visual Studio開發(fā)平臺(tái)；

(2)獲取裝配體數(shù)模：將裝配體數(shù)模讀入計(jì)算機(jī)內(nèi)存，PRO/E軟件根據(jù)裝配體的裝配樹關(guān)系，遍歷出所有子裝配體和零件，利用ProToolkit命令獲取所有層級(jí)的零件相對于最高級(jí)裝配體的裝配矩陣，并將所有零件的存儲(chǔ)路徑及其裝配矩陣存入數(shù)據(jù)庫中；

(3)建立分站：以單個(gè)零件為對象，為零件新建一個(gè)窗口，并在零件上建立與最高級(jí)裝配體的默認(rèn)基準(zhǔn)面相重合的三個(gè)基準(zhǔn)面，根據(jù)切除的位置(即分站面坐標(biāo))要求，在三個(gè)基準(zhǔn)面中選擇與分站面平行的基準(zhǔn)面，以建立該基準(zhǔn)面的偏距面的形式建立分站面；分站是兩個(gè)分站面之間的部分，通過將分站兩側(cè)的部分切除掉的方法提取分站；

(4)計(jì)算各個(gè)零件在某兩個(gè)分站面之間部分的質(zhì)量特性，將所有計(jì)算結(jié)果疊加作為以整個(gè)裝配體為研究對象時(shí)該分站的質(zhì)量特性，最后根據(jù)力矩平衡原理獲得各個(gè)裝配體質(zhì)量分站的質(zhì)量特性。

采用本發(fā)明獲得的技術(shù)效果：

采用本發(fā)明所述方法能夠克服商用軟件PRO/E中無法對裝配體進(jìn)行切除的難題，并能夠準(zhǔn)確計(jì)算裝配體模型的分站質(zhì)量特性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明技術(shù)方案示意圖；

圖2是本發(fā)明裝配體數(shù)模讀取及裝配矩陣獲取方法示意圖；

圖3是本發(fā)明所參照的部件標(biāo)識(shí)符示意圖；

圖4是本發(fā)明建立及提取分站方法示意圖；

圖5是本發(fā)明所參照的裝配矩陣示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

如圖1所示，本發(fā)明計(jì)算裝配體模型分站計(jì)算主要分為三個(gè)主要步驟：裝配體數(shù)模讀取及其裝配矩陣獲取、依次讀取每一個(gè)零件并對其建立分站、疊加獲取裝配體分站質(zhì)量特性。

如圖2所示，為獲取所有零件相對于最高級(jí)裝配體的裝配矩陣，首先將裝配體模型讀入內(nèi)存，裝配體數(shù)模讀取的實(shí)現(xiàn)需要將所有數(shù)模文件放置在同一個(gè)文件夾內(nèi)，并對所有下屬文件的文件名做出規(guī)范性要求。讀取數(shù)模時(shí)，在文件選擇對話框內(nèi)選擇模型裝配體文件，程序會(huì)按照裝配體的裝配樹，分層遍歷讀取出裝配體模型下屬的所有子裝配體和零件，按照裝配樹的裝配關(guān)系，利用ProToolkit命令獲取所有層級(jí)的零件相對于讀入裝配體的裝配矩陣，并將所有的零件模型的存儲(chǔ)路徑及其裝配矩陣存入數(shù)據(jù)庫。

實(shí)施例具體過程為：按照裝配體的裝配樹從上到下以此讀取每一個(gè)子部件，如果該子部件是零件類型，則直接根據(jù)其相對于讀入裝配體的部件標(biāo)識(shí)符(如圖3所示，第五級(jí)右側(cè)零件的部件標(biāo)識(shí)符為1-3-9-147-5)，通過ProToolkit自帶的命令獲取該零件的裝配矩陣；若該子部件是裝配體類型，則在順序記錄其相對于上一級(jí)裝配體的部件標(biāo)識(shí)符后繼續(xù)遍歷讀取其下屬的所有子部件，直到所有的最底層零件類型的子部件全部讀取，最后根據(jù)最底層零件類型子部件相對于最高級(jí)裝配體的部件標(biāo)識(shí)符數(shù)組，通過ProToolkit自帶的命令獲取該零件相對于最高級(jí)裝配體的裝配矩陣(如圖5所示)。

在建立和提取分站之前，需要用戶指定與分站面平行的裝配體默認(rèn)基準(zhǔn)面及各個(gè)分站面與該默認(rèn)基準(zhǔn)面的距離，而后進(jìn)行建立及提取分站工作。如圖4所示，首先讀入第一個(gè)零件，并新建一個(gè)子窗口，然后在新窗口中在指定的分站面位置建立一系列偏距面，而后按照各個(gè)偏距面偏距值的大小順序，依次將零件在兩相鄰偏距面之間的部分保留下來，將兩偏距面之外的部分通過向兩側(cè)拉伸切除的方式去除；再計(jì)算提取出的分站的質(zhì)量特性并將其保存在一個(gè)臨時(shí)結(jié)構(gòu)體中，并關(guān)閉所建立的子窗口，最后判斷是否已將所有分站的質(zhì)量特性提取出來，如果沒有則按照以上方法繼續(xù)計(jì)算，如果已全部提取則讀入下一個(gè)零件，直至所有零件的分站質(zhì)量特性提取出來為止。

當(dāng)獲得所有零件的分站質(zhì)量特性后，就要根據(jù)各個(gè)零件相對于最高級(jí)裝配體的裝配關(guān)系計(jì)算裝配體分站的質(zhì)量特性以及裝配體分站面的質(zhì)量特性。如圖5所示，設(shè)零件裝配矩陣左上角的3×3的旋轉(zhuǎn)矩陣為R，零件分站質(zhì)量特性分量為矩陣A，則該零件分站質(zhì)量特性分量在最高級(jí)裝配體中的值為R^TAR，T表示矩陣的轉(zhuǎn)置運(yùn)算，將所有零件在同一個(gè)分站區(qū)間內(nèi)的分站質(zhì)量特性轉(zhuǎn)化為裝配體默認(rèn)坐標(biāo)系下的值并對應(yīng)疊加后即可獲得裝配體的各個(gè)分站質(zhì)量特性。

根據(jù)裝配體的各個(gè)分站質(zhì)量特性計(jì)算分站面質(zhì)量特性。則分站面質(zhì)量為：

$M_1=m_1\frac{x_{11}}{x_{01}}+m_2\frac{x_{21}}{x_{02}}$

其中M₁為分站面的質(zhì)量，m₁為位于在分站面法向坐標(biāo)分量值較小一側(cè)的分站質(zhì)量，m₂為位于分站面法向坐標(biāo)分量值較大一側(cè)的分站質(zhì)量，x₁₁為位于分站面之前的分站質(zhì)心到分站面的距離，x₀₁為分站面與前一個(gè)分站面之間的距離，x₂₁為位于分站面之后的分站質(zhì)心到分站面的距離，x₀₂為分站面與后一個(gè)分站面之間的距離。

以下坐標(biāo)系為裝配體坐標(biāo)系，設(shè)分站面法線與x軸平行，則分站面在y、z方向的質(zhì)心計(jì)算方法為：

$Y=\frac{m_1\frac{x_{11}}{x_{01}}\·y_1+m_2\frac{x_{21}}{x_{02}}\·y_2}{m_1\frac{x_{11}}{x_{01}}+m_2\frac{x_{21}}{x_{02}}}$

$Z=\frac{m_1\frac{x_{11}}{x_{01}}\·z_1+m_2\frac{x_{21}}{x_{02}}\·z_2}{m_1\frac{x_{11}}{x_{01}}+m_2\frac{x_{21}}{x_{02}}}$

其中Y為分站面在y方向上的質(zhì)心坐標(biāo)，Z為分站面在z方向上的質(zhì)心坐標(biāo)，y₁為分站面之前的分站在y方向上的質(zhì)心坐標(biāo)，y₂為分站面之后的分站在y方向上的質(zhì)心坐標(biāo)，z₁為分站面之前的分站在z方向上的質(zhì)心坐標(biāo)，z₂為分站面之后的分站在z方向上的質(zhì)心坐標(biāo)，至此完成裝配體模型質(zhì)量分站計(jì)算。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。