油箱基于SolidWorks的汽车油箱参数化设计

目 录

摘 要. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .I

Abstract. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .II

前言. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1

1课题主要研究内容. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1

2总体方案设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2

2.1汽车燃油箱零件分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2

2.2参数化设计主要参数的确定. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3

3二次开发策略及驱动原理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4

3.1二次开发技术研究. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4

3.1.1二次开发的策略. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4

3.1.2设计计算系统开发工具的选择. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4

3.1.3三维建模系统开发工具的选择. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

4二次开发原理及VB界面的搭建. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

4.1VB界面的搭建. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

4.2各参数模块功能及界面程序代码. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6

4.3 VB与Solid Works建立通讯. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7

5油箱零件三维建模. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9

5.1箱体零件的三维建模. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9

5.2端板零件的三维建模. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10

5.3防波板零件的三维建模. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11

5.4油箱装配的三维建模. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12

5.5自动生成油箱三维图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14

结论. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14

参考文献. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15

致谢. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .错误未定义书签。

附录. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .错误未定义书签。

箱体零件的三维建模程序. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .错误未定义书签。

端板零件的三维建模程序. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .错误未定义书签。

防波板零件的三维建模程序. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .错误未定义书签。

油箱装配的三维建模程序. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .错误未定义书签。

I

摘 要

汽车油箱是汽油供给装置中提供能源的装置。其中在相同系列的汽车中油箱的尺寸和形状相比较其他参数变化较小。为了降低设计人员劳动强度本设计及由VisualBasic 6.0为基础结合汽车油箱的主要尺寸的开发参数。在三维软件Solid Works下进行开发设计建立了基于多参数的汽车油箱的参数化设计系统。在使用过程中通过确定提前设定的主要参数进行对模型的参数化建立进行实施修改准确的完成汽车油箱的三维设计。

本文建立的基于特征的汽车油箱三维造型系统可以完成主要零件的三维动态造型工作实现了燃油箱的辅助设计。为后续的强度分析、性能分析、制造加工等奠定一定的基础。

关键词汽车油箱 VB So lid Works参数化

Abstract

The fuel tank of the vehicle is an energy supply device in the gasoline supply device.Among the same series of vehicles, the size and shape of the fuel tank changes less than otherparameters. In order to reduce the labor intensity of the designer, this design is based onVisual Basic 6.0 and combines withthe development parameters of the main dimensions ofanoil tank.The parametric design system of automobile fuel tank based on multi-parameters isestablished by developing and designing under the three-dimensional software Solid Works.In the process of using, the parameterization of the model is established by determining themain parameters set in advance,and the modification is carried out to accurately complete thethree-dimensional design of the automobile fuel tank.The feature-based three-dimensionalmodeling system of automobile fuel tank established in this paper can complete thethree-dimensional dynamic modeling of main parts and realize the auxiliary design of fueltank. It lays a foundation for subsequent strength analysis, performance analysis,manufacturing and processing.

Key wo rds:automob ile fuel tank;VB;So lid Works;parameterization

II

前言

汽车燃油箱是汽车油箱的全称。当前随着汽车工业的发展和国内汽车工业的振兴各大汽车生产企业对汽车燃油箱的需求呈明显增长趋势。汽车油箱作为一种常见的零件其作用是在运输工具上存储汽油。在汽油的供给系统中作为能源部分。汽车油箱的位置一般是在车的中间靠后的地方轿车油箱一般都在轿车尾部的尾箱下面。油箱容积表示汽车能够携带燃油的体积油箱容积的大小一般与车辆的级别和油耗有关级别比较高的油箱的容积也相对比较大。这样的设计也是考虑到当一辆纯燃油车加满油后可以保证其拥有四、五百公里以上的续航里程。如果是混动车型续航里程还会有一定程度的增加。大体按汽车加满油后可行驶500公里左右为限油耗大的油箱就大油耗小的油箱就小。一般汽车的油箱容量微型车油箱容积通常为30升例如 QQ奥拓、路宝、 SPARK等小型车油箱容积通常为35升例如飞度、雨燕、乐骋、马自达2等中型车油箱容积通常在55升左右例如帕萨特、凯美瑞、雅阁、迈腾等大型车油箱容积通常为70升上下例如奥迪A6、奔驰E、宝马5系等卡车货车油箱容积通常为100L-500L左右例如重型的卡车。

本工程所针对的汽车油箱所针对的种类是刚性薄板进行加工出来的卡车油箱。其几何结构基本不变这种几何结构尤其适用于参数化设计只需要改变其中的几个主要的参数就能达到随意更改达到理想油箱的设计。

1课题主要研究内容

本设计在进行二次开发研究的理论基础上建立了基于油箱设计原理的二次开发系统的开发完成了油箱参数化设计的系统开发。

其中主要内容如下

1首先进行二次开发技术的发展的研究确定二次开发技术的基本框架和选择的基本方法并且在箱体零件进行二次开发的研究过程进行探索。

2 由于零件的本身特点采用特征建模的方法学习参数化设计方法、特征化设计方法、对论文研究建立理论基础。

3 根据汽车油箱箱体零件的结构特点重点对油箱个部分零件的特征结构进行划分为汽车油箱结构的创建建立基础。

4通过二次开发实例进行油箱参数化建模实例的开发并且研究VB开发技术进行开发相关实践分析。

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2总体方案设计

2.1汽车燃油箱零件分析

汽车油箱作为一种常见的零件其作用是在运输工具上存储汽油。在汽油的供给系统中作为能源部分。

汽车油箱经常采用的材质有两种是薄钢板和工程塑料。如下图2.1,2.2所示。

图2.1金属油箱 图2.2工程塑料油箱

其中金属油箱经常使用在卡车上工程塑料油箱由于其零件的加工时采用模具注塑成型的加工工艺对于汽车结构的紧凑设计有着重要意义。本设计中所针对的油箱设计是金属油箱 由于其主要参数较少加工工艺较简单采用电焊焊接的加工工艺进行焊接。

汽车在行驶过程中为了防止行车过程中车的震荡在油箱内部装有隔板同时为了实时监控油箱的油量要将油箱预留出液位传感器的接口。油箱底部设计放油螺塞用于在长时间不使用后将油箱内的油放出。预留出油箱的加油口用于燃料的加入。还有进油管和回油管用于在燃料的使用过程中油料的供应和多余燃料的回流。

对于焊接油箱其零件其主要结构如下图2.3 2.4所示

图2.3汽车油箱结构

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,

图2.4汽车油箱加工图

油箱的箱体采用薄板焊接成型为箱型零件零件的四周均布有圆角并且在箱体的上部预留有液位传感器进油回油口等接口。并且在箱体上有四条凸起用于油箱的安装过程中钢带的绑扎。油箱的短板为轴向两端用于封闭整个油箱其在进行焊接后要在油箱边缘进行翻折与油箱互为咬合状态防止燃油的泄露。防波板适用于在震荡过程中燃油的波动导致其整体转动惯量较大使油箱震动从而导致油箱脱落。使用防波板将整个油箱隔开成几个部分降低了每一部分的质量通过防波板上的孔使油箱中油在经过孔时油箱的动能降低起到阻泥的作用。

2.2参数化设计主要参数的确定

总体方案设计三维造型的软件有很多。譬如auto cad、 So lid Works、 Pro/E、 UG、CATIA等。此次绘制零件三维图使用的软件是Solid Works。该软件优点是上手比较简单属于中端软件界面结构也很清晰造型时工作效率高可以对草图进行实体修改等。

其中主要参数总体尺寸有油箱尺寸的长L、宽W1、高H、油箱的圆角尺寸R1 。根据设计油箱的体积来设计油箱的三个主要参数。

油箱箱体上要进行焊接加油管加油管直径由于油箱的大小不同也设计成不同大小。所以加油管参数为R2。

油箱的上方预留出三个圆形接口便于焊接进油口、回油口和液面传感器。该圆得半径为R3。

油箱下方预留有排油口排油口的直径为R4。

端板在加工过程中箱体的两端与短板进行焊接处理将油箱焊成一个封闭的主体端板和油箱焊接时端板和油箱焊接预留量为W2。

防波板在设计时首先从工艺上考虑防波板也要与油箱进行焊接所以也预留焊接宽度为W2防波板的作用是在燃油晃动时减小燃油的动能其原理是通过油箱上防波板与燃油的阻尼作用所以在防波板上开有4个孔和4个倒角倒角的长度和油箱圆角的半径一致为R1 防波板上均布4个孔空洞的半径为主要参数R5。

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图2.5主要参数二维图

3二次开发策略及驱动原理

3.1二次开发技术研究

3.1.1二次开发的策略

二次开发的策略现在研究大概有以下几种

都是选择特定的开发环境对各种计算机辅助软件进行开发。

相对大型的开发研究其研究主体主要是各种科研机构具有基金支持在行业内部规定容易的研究。在研究的后期进行软件的推广和应用。为了避免进行重复的研究和劳动制定了统一的行业规定和内容。

根据平台的软件结合软件所提供的环境对软件二次开发其中包含设计所需要的功能其主要功能完全由软件的主体实现但是对软件功能进行重新划分。

针对某种特定零件进行开发达到满足开发需求的各种参数化设计针对某一特定工作进行简化操作。达到应用目的。

3.1.2设计计算系统开发工具的选择

VB语言是基于Windows的可视化的编写程序得工具改变了之前程序的设计模式利用可视化工具与人更好的交互采用面向对象的理念简化编程人员的工作量从而强化了程序的质量。

而且开发出来的程序是外挂式采用宏录制功能将更简化对二次开发的专业程序的编写而且进行可视化界面编写方便。VB的二次开发方面的缺点相对于c++和VBA开发的缺点是现在VB语言过于老而且在与三维软件的结合方便 由于语言结构的原因 VB相对反应较慢。但是由于其开发周期短可视化效果好等优点并且提供了

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大量的Act iveX控件支持减轻了程序员的开发负担。本设计采用VB作为开发语言。

3.1.3三维建模系统开发工具的选择

三维造型的软件有很多。譬如autocad、 Solid Works、 Pro/E、 UG、 CATIA等在此我们用于绘制零件三维图的使用的软件是Solid Works。该软件优点是上手比较简单属于中端软件界面结构也很清晰造型时工作效率高可以对草图进行实体修改等。

三维造型中solid Works的精度完全能够满足建模的需求而且solid Works二次开发时考虑到现在该软件的应用广泛在进行二次开发时其空间的应用的适应性也比较强。另外该软件的软件构架也比较适合进行二次开发。并且提供宏录制命令在该命令下能够更好的了解图形绘制的命令。

4二次开发原理及VB界面的搭建

二次开发选择的方法是采用VB和Solid Works建立通讯通过在VB界面预先设定solid works进行建模时所欲要的主要参数然后通过Solid Works宏录制进行在油箱设计时所进行的特征的编写API程序。然后通过主要参数可以通过控件计算油箱的容积在这个容积的计算下看是否能够满足。然后通过调整主要参数改变容积的大小最后确定主要参数。然后将所有编写的程序进行程序的编写。

4.1 VB界面的搭建

本设计中的人机交互界面采用对话框的设计对话框作为一个插件简单易懂。而且VB和Solid Works进行通讯时可以使用VB直接完成对Solid Works所有程序的直接执行。也可以将Solid Works的宏命令作为整个文件保存然后通过VB调用文件调用所要执行的命令。这时候在建立界面时要进行两个界面设计而且进行两个界面设计时是因为其中一个界面过于复杂而且对于用户需求的欢迎界面。所以针对我们所用的油箱参数化设计界面采用两个界面通过绘制按钮将整个绘图程序编写在这个按钮上然后形成编写界面如图4.1、 4.2所示。

5

图4.1界面首页 图4.2油箱参数化设计编辑器界面

4.2各参数模块功能及界面程序代码

界面首页欢迎使用界面代码如下

Private Sub Command2_C lick()

End

End Sub

Private S ub commond 1_C lick()

欢迎使用.Hide

编辑器.Show

End Sub

主窗体其中涉及了几个部分分别调用了几个函数其中可以分为主要参数模块、数据库模块、容积计算模块、 图形绘制模块其中每一部分的功能如下

其中主要参数模块下涉及了油箱的长宽高和四条边的圆角进油口直径和预留出油管直径还有油箱防波板的质量。

油箱参数化设计编辑器界面这几个参数主要程序代码为

Private Sub P icture 1_C lick()

End Sub

Private Sub Combo1_Change()

Dir1.Path="E:\2019\so lidwo rks"

End Sub

Private Sub Command1_C lick()

Dim LAs Double'定义变量长

Dim W As Double'定义变量宽

Dim H As Double'定义变量高

Dim R1 As Double'定义变量油箱圆角

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Dim R2 As Double'定义变量进油孔直径

Dim R3 As Double'定义变量油管直径

DimN As Double'定义变量防波板数量

L=CDb l(Text1.Text)/ 1000

W=CDb l(Text2.Text)/ 1000

H=C Db l(Te xt3.Te xt) / 1000

R1=CDb l(Text4.Text)/ 1000

R2=C Db l(Te xt5.Te xt)/ 1000

R3=C Db l(Te xt6.Te xt)/ 1000

N=C Db l(Te xt7.Te xt)

Set swApp=CreateObject("sldworks.app lication") '接口语句创建应用对象

Dim swPart1 As Object

Dim swPart2 As Object

Dim swPart3 As Object

在数据库模块下在界面上可以直接先命名保存文件夹的名称其中会调用Windows的AP I函数。新建文件夹和重命名文件夹的命令都是建立在磁盘中的数据库模块下还可以选择文件的保存位置在文件的保存位置所调用的函数是文件移动命令的函数将上面需要进行保存的文件夹保存到指定位置。

容积计算模块在这个模块下油箱的容积可以通过主要参数来进行计算可以计算出油箱的容积方便进行开发和后期涉及人员的调整。

通过如下公式计算

VW2

式中

H为油箱高度

W为油箱宽度

L为油箱长度

R1为油箱圆角半径

其中分别代表油箱侧面积成长度侧面积的求法是将整个零件分割将整个侧面分解为三部分其中包括一个大的矩形 四个小矩形和四个四分之一圆。

本设计的一些其他参数比如参数中的零件的钢板的厚度、焊接预留出的尺寸长度都在设计过程中设计为默认值。在设计过程中的建模程序中可以更改。

4.3 VB与Sol id Works建立通讯

用VB进行基于Solid Works的油箱参数化设计系统开发时首先要将VB与SolidWorks连接起来这需要两个步骤[9] 

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