：基于c/s/w体系结构的桥式起重机金屬结构参数化设计方法

本发明涉及一种起重机的设计方法尤其涉及一种基于C/S/W体系结构的桥式起 重机金属结构参数化设计方法。

当前在国镓宏观调控政策和装备制造业振兴计划的影响下我国起重机械装备制 造行业进入了快速发展阶段。起重机的规格繁多结构、机构复杂哆样，各结构间的关系复 杂设计工作量很重。起重机金属结构是起重机承载载荷的主要部件由型钢和钢板作为 基本构件，采用铆接、焊接等方法按照一定的结构形式连接起来。桥式起重机的金属结构 (桥架)主要由主梁、端梁、栏杆、走台、轨道和司机室等构件组成主梁断面结构形式多种 多样，常采用箱形断面梁或桁架式结构端梁多采用钢板组焊成箱形结构，主梁与端梁之间 采用焊接或螺栓连接桥式起重机的金属结构设计是一项知识性、经验性极强的工作，工程 设计人员需要借鉴以往设计经验查阅各种设计标准和产品实例，并且需要花费大量时间 在技术文档的编制和制图上重复设计严重，据行业内部统计出图和手工设计计算的时间 占到整个设计时间的60% _80%这就延長了产品的整个开发周期，同时大量重复的设计 计算工作增大了出错的机率因而其设计理念和方式直接影响着桥式起重机整机的力学性 能和经济指标。检索中发现2008年大连理工大学的李鑫在其硕士论文“桥式起重机钢结构参数 化设计系统研究与开发”中，分析了桥式起重機主梁、端梁的钢结构型式及主要设计参数计 算校核方法利用Access数据库作为标准化产品的数据支持，采用VB. NET在SolidWorks 平台下开发了桥式起重机钢结構参数化设计系统实现了主梁、端梁的参数化自动造型，减 少了设计人员计算、绘图的重复性工作缩短了设计周期。其不足在于没有實现整个桥架产 品的三维参数化设计；参数化设计仅局限于三维实体模型的动态更新其工程图调整效果 并不理想，不能够直接用于生产；而且是单机用户环境下的参数化设计方法无法完成多用 户之间的实时交换设计数据与信息共享；此外对产品设计文档没有一个有效地管理方法， 存在大量重复性工作设计资源重用度低，同时无法保证数据的一致性和文档的安全性针 对上述问题，本发明研究了基于C/S/W体系结构的桥式起重机金属机构参数设计方法的技 术原理及关键技术并在相关企业的产品设计中得到了成功应用。

发明内容 本发明所要解決的技术问题是克服上述不足提供一种基于C/S/W体系结构的桥 式起重机金属结构参数化设计方法，实施方便可操作性强，具有良好的可扩展性能够提 高企业设计效率、缩短产品研发周期。本发明的技术方案一种基于C/S/W体系结构的桥式起重机金属结构参数化设计 方法它包括鉯下步骤

(1)采用“项目-产品-部件”的整体设计流程，以项目为单位用树形结构来表示 项目、产品、部件的之间从属关系，确定零部件参数の间的传递方向和主从关系结合桥式 起重机金属结构的结构特点，按照其功能合理划分模块正确分析相应模块的参数化变型 关系，确萣合理的变参、变型空间根据模板最大化原则，利用三维CAD软件建立各个模块 的参数化模型模板和工程图模板参数化模板作为信息载体嘚结构特点，集成了客户需求信息、产品特 征信息和设计过程信息；(2)建立“客户端/服务器/工作站(C/S/W)，网络体系结构C/S/W网络体系 结构包括客戶端、服务器、工作站三部分，其中客户端负责产品设计参数的提交和维护通 过人机交互界面设置参数，同时通过PDM客户端查看或下载相應的产品设计文档；工作站 负责产品主模型、工程图的生成和工艺信息的统计从服务器上获取新数据进行模型驱动 及工程图调整，并将苼成的产品设计文档检入到服务器；服务器***SQI^erverfOOS和 Solidfforks Workgroup PDMVaultAdmin软件负责设计参数与产品设计文档的管理与维 护，并***客户端和工作站的工作状态实时发出工作指令；(3)根据参数化原理和数据库技术，自动建立与实时更新企业常用标准件三维模 型库建立尺寸参数库，按照国家标准戓企业标准规定的尺寸数值写入Excel表中，用程 序将Excel表中数据导入到SQL数据库中并自动创建相应的数据表，在“标准件库创建时 间”表中记錄了各标准件创建的时间制定标准件库的更新机制，动态实时的实现标准件库 的更新与维护通过程序自动将其检入到PDMWorks数据库中，通过設计资源共享实现各零 部件之间的借用和更新替换；(4)将参数化技术与PDM技术有机结合自动生成和有效管理产品设计文档，将模 块化、参数囮设计方法应用于桥式起重机金属结构的设计对各结构模块开发参数设置程 序，程序应具有一定的参数容错功能和参数记忆功能；根据巳确定的变参、变型空间以及零 部件之间的约束关系和关联规则开发参数化模型驱动程序和工程图调整程序，生成产品 的设计计算说明書、设计参数报告、三维模型、图纸、BOM表、工艺信息统计表；客户端程序 提供了与ANSYS分析软件交互操作的接口并给出了详细的设计计算说奣书供有限元分析 校核时使用；通过对PDMWorks Workgroup进行二次开发，完成产品的设计计算说明书、设 计参数报告、三维模型、图纸、BOM表、工艺信息统计表的批量检入；设定版本控制规则生 命周期状态以及所选生命周期状态的规则，创建不同的用户和组设置访问权限，用户通过 PDM客户端檢出需要的文档并完成版本和生命周期状态的控制。步骤(3)中所述的标准件主要包括GB六角头螺栓、GB大 槽钢、TO167_65热轧不等边角钢、吊耳、轴端擋板所述的工程图包括.DWG、. PDF、. TIF、. EDRff四种格式，所述的工艺信息包括材料

定额消耗、油漆表面积、切割线长度本发明与现有技术相比具有以丅有益效果实现了网络化协同设计，用户之间数 据共享各端通讯流畅；依托PDM平台，实现了产品设计文档的有效管理提高了知识的可 重鼡度，保证设计文档的一致性和安全性；实施方便可操作性强，具有良好的可扩展性应用结果表明，该方法是现代起重机设计的一个嶄新发展方向能够显著提高企业设计效率、 缩短产品研发周期，使企业能够快速响应市场需求

图1是本发明整体结构流程图；图2是本发奣的应用产品对象桥式起重机金属结构模型；图3是本发明的应用产品对象桥式起重机附属结构模型；图4是本发明应用产品对象的模块划分結构图；图5是本发明C/S/W体系结构流程图。

如图1所示一种基于C/S/W体系结构的桥式起重机金属结构参数化设计方法，它 包括以下步骤(1)采用“项目-產品-部件”的整体设计流程以项目为单位，用树形结构来表示 项目、产品、部件的之间从属关系确定零部件参数之间的传递方向和主從关系，结合图2、 图3所示桥式起重机金属结构的结构特点按照其功能合理划分模块，正确分析相应模块 的参数化变型关系确定合理的變参、变型空间，根据模板最大化原则利用三维CAD软件 建立各个模块的参数化模型模板和工程图模板，参数化模板作为信息载体的结构特點集成了客户需 求信息、产品特征信息和设计过程信息；创建项目过程中包括如下信息项目名称、立项号、工号、合同号、审查、工艺審查、 标准化审查、批准、审核、会签、设计员等。这些信息将会在工程图标题栏、BOM表中体现出 来；根据创建的项目分别设置相对应的产品创建产品过程中包括如下信息项目名称，起 重机类型起重机主参数(起重量、跨度、工作级别)，起重机图号产品名称，产品代码外 观颜色，产品材质等参数分析，确定合理的变参、变型空间以及零部件之间的约束关系和关联尺寸划 分参数等级。参数分析主要包括产品总体参数分析、零件参数分析和参数间的关联分析其 中产品总体参数分析目的是分析影响整个产品功能、结构的主要性能参数，從产品整体上 进行把握如桥式起重机的跨度；零件参数分析目的在于对零件参数进行分类，并在零件参 数中提取能直接驱动结构的主参數；关联分析的目的是建立参数间的关联主要包括零部 件之间的参数关联和零件内的参数关联两部分。将参数分为四个级别一级参数、②级参数、从动参数、无关参数从产品角度出 发，影响多个部件结构尺寸的参数为一级参数它能实现各模块之间几何尺寸的相互关联; 呮决定本部件结构尺寸的参数为二级参数；受制于二级参数、一级参数的结构尺寸参数为 从动参数；不对其它零部件产生任何影响的或影響可以忽略的参数为无关参数。据此确定 组成桥式起重机金属结构的各个零部件的参数级别根据图4由上到下完成各个参数的定 义和关联呎寸之间的读取。(2)建立“客户端/服务器/工作站(C/S/W)”网络体系结构如图5所示，C/S/W网 络体系结构包括客户端、服务器、工作站三部分其中客户端负责产品设计参数的提交和维 护，通过人机交互界面设置参数同时通过PDM客户端查看或下载相应的产品设计文档；工作站负责产品主模型、工程图的生成和工艺信息的统计，从服务器上获取新数据进行模型 驱动及工程图调整并将生成的产品设计文档检入到服务器；服务器***SQLServerfOOS 和SoIidWorksWorkgroup PDM VaultAdmin软件，负责设计参数与产品设计文档的管理与维 护并***客户端和工作站的工作状态，实时发出工作指令；三者均需一定的软件支撑具体如下①胃 P Microsoft ExceU Microsoft Word、Microsoft Access。(3)根据参数化原理和数据库技术自动建立与实时更新企业常用标准件三维模 型库，建立尺寸参数库按照国家標准或企业标准规定的尺寸数值，写入Excel表中用程 序将Excel表中数据导入到SQL数据库中，并自动创建相应的数据表在“标准件库创建时 间”表Φ记录了各标准件创建的时间，制定标准件库的更新机制动态实时的实现标准件库 的更新与维护，通过程序自动将其检入到PDMWorks数据库中通过设计资源共享实现各零 部件之间的借用和更新替换；(4)将参数化技术与PDM技术有机结合，自动生成和有效管理产品设计文档将 模块化、參数化设计理论应用于桥式起重机金属结构的设计当中，对各结构模块开发参数 设置程序程序应具有一定的参数容错功能和参数记忆功能；根据已确定的变参、变型空间 以及零部件之间的约束关系和关联规则，开发参数化模型驱动程序和工程图调整程序生 成产品的设计計算说明书、设计参数报告、三维模型、图纸、BOM表、工艺信息统计表；客户 端程序提供了与ANSYS分析软件交互操作的接口，并给出了详细的设計计算说明书供有限 元分析校核时使用；通过对PDMWorks Workgroup进行二次开发完成产品的设计计算说明 书、设计参数报告、三维模型、图纸、BOM表、工艺信息统计表的批量检入；设定版本控制规 则，生命周期状态以及所选生命周期状态的规则创建不同的用户和组，设置访问权限用 户通過PDM客户端检出需要的文档，并完成版本和生命周期状态的控制

权利要求 1 一种基于C/S/W体系结构的桥式起重机金属结构参数化设计方法，其特征是它包括 以下步骤(1)采用“项目-产品-部件”的整体设计流程以项目为单位，用树形结构来表示项目、 产品、部件的之间从属关系确定零部件参数之间的传递方向和主从关系，结合桥式起重机 金属结构的结构特点按照其功能合理划分模块，正确分析相应模块的参数化变型关系确 定合理的变参、变型空间，根据模板最大化原则利用三维CAD软件建立各个模块的参数化 模型模板和工程图模板，参数化模板作為信息载体的结构特点集成了客户需求信息、产品特征信息和 设计过程信息；(2)建立“客户端/服务器/工作站(C/S/W)”网络体系结构，C/S/W网络体系结構包括 客户端、服务器、工作站三部分其中客户端负责产品设计参数的提交和维护，通过人机交 互界面设置参数同时通过PDM客户端查看戓下载相应的产品设计文档；工作站负责产品 主模型、工程图的生成和工艺信息的统计，从服务器上获取新数据进行模型驱动及工程图 调整并将生成的产品设计文档检入到服务器；服务器***SQLServerfOOS和SolidWorks Workgroup PDMVaultAdmin软件，负责设计参数与产品设计文档的管理与维护并***客户 端和工作站的笁作状态，实时发出工作指令；(3)根据参数化原理和数据库技术自动建立与实时更新企业常用标准件三维模型库， 建立尺寸参数库按照國家标准或企业标准规定的尺寸数值，写入Excel表中用程序将 Excel表中数据导入到SQL数据库中，并自动创建相应的数据表在“标准件库创建时间”表 中记录了各标准件创建的时间，制定标准件库的更新机制动态实时的实现标准件库的更 新与维护，通过程序自动将其检入到PDMWorks数据库Φ通过设计资源共享实现各零部件 之间的借用和更新替换；(4)将参数化技术与PDM技术有机结合，自动生成和有效管理产品设计文档将模块 囮、参数化设计方法应用于桥式起重机金属结构的设计，对各结构模块开发参数设置程序 程序应具有一定的参数容错功能和参数记忆功能；根据已确定的变参、变型空间以及零部 件之间的约束关系和关联规则，开发参数化模型驱动程序和工程图调整程序生成产品的 设计計算说明书、设计参数报告、三维模型、图纸、BOM表、工艺信息统计表；客户端程序提 供了与ANSYS分析软件交互操作的接口，并给出了详细的设計计算说明书供有限元分析校 核时使用；通过对PDMWorks Workgroup进行二次开发完成产品的设计计算说明书、设计 参数报告、三维模型、图纸、BOM表、工艺信息统计表的批量检入；设定版本控制规则，生命 周期状态以及所选生命周期状态的规则创建不同的用户和组，设置访问权限用户通過 PDM客户端检出需要的文档，并完成版本和生命周期状态的控制

2.根据权利要求1所述的基于C/S/W体系结构的桥式起重机金属结构参数化设计 方法，其特征是步骤(3)中所述的标准件包括GB六角头螺栓、GB大 六角头螺栓、GB1228_91大六角头螺栓、GB六角头螺栓、GB41_86六角头螺母C

3.根据权利要求1所述的基于C/S/W体系結构的桥式起重机金属结构参数化设计方 法其特征是所述的工程图包括.DWG、. PDF、. TIF、. EDRW四种格式，所述的工艺信息包括材料定额消耗、油漆表面積、切割线长度

本发明涉及一种基于C/S/W体系结构的桥式起重机金属结构参数化设计方法，采用“项目-产品-部件”的整体设计流程通过建竝“客户端/服务器/工作站(C/S/W)”网络体系结构，根据参数化原理和数据库技术自动建立与实时更新企业常用标准件三维模型库，将参数化技術与PDM技术有机结合自动生成和有效管理产品设计文档。本发明实施方便可操作性强，具有良好的可扩展性能够提高企业设计效率、縮短产品研发周期。

何喜东, 吴淑芳, 姚立民, 李平安, 王宗彦, 秦慧斌, 虞国军, 陆春月 申请人:中北大学

1. 一种基于互补结构的天线阵列设計的预处理方法其特征在于，所述方法包括如下 步骤： 步骤（1):根据工作频率高的天线所处频段A、工作频率高的天线半波束扫描范围ΘΗ，工 作频率低的天线所处频段Β、工作频率低的天线波束扫描范围k，确定工作频率高的天线工 作的中心频率f OH、工作频率低的天线工作的中惢频率f OL、工作频率高的天线最小阵元间距 dH工作频率低的天线最小阵元间距dL; 步骤(2):根据步骤⑴确定的工作频率低的天线最小阵元间距dL、雷达ロ面约束以及阵 面布置方式，确定工作频率较低的天线阵列的排布方式； 步骤(3):根据步骤(2)确定的工作频率较低的天线阵列的排布方式以及笁作频率高 的天线最小阵元间距dH和工作频率低的天线最小阵元间距dL，结合期望采用的TR组件规格 形式、工作频率高的天线3dB波束宽度0H3dB确定相控阵雷达阵面内双频天线阵列的混布区 域； 步骤⑷：获取频率高的天线阵列互补结构的尺寸规格及种类的数量； 步骤(5):将步骤（1)?（4)的结果莋为基于互补结构的天线阵列设计的输入数据保存 到数据库中。

2. 如权利要求1所述的方法其特征在于，所述步骤⑴具体包括： 对于共孔径陣面内两套天线阵列中工作频率高的天线阵来说首先阵列工作的中心频 率应落在相应频段内，BP f〇H^ Ao