微型三角活塞旋转式发动机CAD系统设计

·162· 《机床与液压》2004．N0．11 微型三角活塞旋转式发动机CAD系统设计+ 魏崇光，贝绍轶，尤 飞，施卫，谭华民 (江苏技术师范学院机械工程系，江苏常州213001) 摘要：本文介绍了一种基于VB6．0平台的微型三角活塞发动机CAD系统，该系统可视化强，操作方便、快捷，与Au- tolisp程序设计相结合，绘图质量高。 关键词：三角活塞；发动机；cAD 中圈分类号：U464．2文献标识码：A 文章编号：100l一3881(2004)1l一162—3 CADSystemofMicmTriangleRotaryPistonEngine W_EIChong-guang，BEIShao-yi，YOUFei，SHIWei，TANHua-min (MechanicalEn舀neeringDepanment，JiangsuTeachersCoⅡegeofTechnology，Changzllou21300l，China) Abstr舭t：ACADsystemofminitri粕derotarypistonengineb船edonVB6．Os硪warewasintI_oduced，which0wllsm锄ychar- ac￡e矗sticssuchashigh“sualiza￡ion，f犯ilityandquicknessetc，combinedwitllAu￡0lisp酬f￡wa嘴，c肌pmducehi曲一qualjtydraw． ing． K州删州ls：Triandepiston；En舀ne；CAD 0 引言 三角活塞旋转式发动机是一种新型的发动机，它 以“双弧长短轴旋轮线”作为气缸体的内壁轮廓线， 以其派生出的三段包络弧线形成三角活塞的外形线， 三角活塞在气缸体内作偏心旋转运动，形成型腔变 化，完成进气、压缩、膨胀、排气过程。它从原理上 解决了往复式发动机高转速情况下惯性力可能增大而 影响正常工况的问。而且该类型发动机相对单位工 作容积功率大、单位功率质量小、工作振动小、结构 简单。在同压缩比条件下，可使用较低辛烷值的汽 油。国外一些发达国家在研究、设计和制造方面已取 得了成效。并被广泛应用于车辆、野外发电机、伐木 机、割草机等动力机械。 我国一些研究单位及相关院校也进行了相关的研 究，为了加快三角活塞发动机的设计开发应用，提高 设计质量，缩短设计周期，本课题以VisualBasic为 开发工具设计出了微型三角活塞旋转式发动机CAD 系统，通过软件接口，向AutocAD进行数据传递， 最后由Autolisp程序完成图样的自动绘制。 1 系统的组成 本系统主要实现微型三角活塞旋转式发动机的总 体结构设计、主要性能参数计算、主要零部件的强度 校核、图纸生成等功能。它包括一个主模块，简介、 工作原理动态演示、设计计算、强度校核等五个一级 模块，十四个二级模块，若干个三级模块(见图1)。 各模块相对独立，但主要设计数据可进行相互自动传 递。 2 系统的特点及功能 2．1该系统界面友好、操作方便快捷 系统利用VB6．0所提供的控件进行可视化设计， 通过使用各类按钮、调节杆及AutoCAD中的图标菜 单，用户可方便、快捷、精确地完成设计计算和绘制 图样。 2．2工作原理的动态演示 三角活塞旋转式发动机气缸体的理论型线为 “双弧长短幅外旋轮线”，用固定圆与滚动圆内切的 方法生成，滚动圆对定圆的互动关系复杂，而三角活 塞的周面曲线是缸体理论型线的内包络线。因此在输 主控模块 角 活 塞 旋 转 发 动 机 简 介 工作原理J l设计计算 缸 体 双 弧 外 旋 轮 线 动 态 生 成 角 活 塞 包 络 线 动 态 生 成 图纸生成l l强度校核 发 动 机 各 种 参 数 计 算 发 动 机 工 作 容 积 图 发 动 机 膨 胀 过 程 示 功 圈 耋|l霎ll重8耋耋㈣羹忙 ·基金项目：该项目属江苏省教育厅自然科研基金指导性项目 图 幅 基本绘图功能设计I 【三鱼塑塞旋转式发动机图纸LIsP摆鏖麴 驯医 图l系统模块分布图 万方数据 《机床与液压》2ID04．No．11 ·163· 入形状系数、创成半径、偏心距等参数后，根据计算 数值动态生成三角活塞在缸体中的工作过程(图2)， 缸体的型线生成过程(图3)及三角活塞的外型线生 成过程(图4)。使用户可获得生动、形象的动态认 识。生成过程由速度调节杆控制快慢，并通过按钮属 性caption的变化提示“停止”或“继续”以实现相 应的功能。 图2三角活塞发动机工作原理 图3气缸型线的生成过程 图4三角活塞外型线生成过程 2．3计算结果的可视化 三角活塞旋转式发动机的有关性能参数、强度的 计算需要若干个参数的输入及若干个计算结果的输 出。利用VB6．0的可视化功能在数据输入及计算结 果的图形与数据的结合方面进行可视化处理，特别是 对于实现发动机工作容积变化、压缩和膨胀过程的示 功图可视化动态显示(图5所示)。在该界面左侧共 图5发动机工作容积变化示意图 图6发动机示功图 布置有一个组合框、三个文本框、六个命令按钮，在 窗体的右侧布置了两个文本框。带有“功率”标签 的组合框放置有三个功率数值，选择其一，即可在该 控件下面的三个文本框中显示发动机的创成半径、偏 心距、气缸宽度。然后单击命令按钮“已知条件”， 在屏幕右侧显示区左边显示一文本框，在该文本框中 将显示出计算三角发动机性能参数所必需的已知条 件。单击“计算结果显示”命令按钮，在屏幕右侧 显示区的右边出现另一文本框，在该文本框中将显示 根据已知条件所计算出的三角发动机的性能参数。示 功图形显示：分别单击“工作室容积变化图”、“压 缩示功图”、“膨胀示功图”三个命令按钮，将在屏 幕右侧下方的显示区中分别显示相应的图形。若选择 “在新窗口中同时显示三张图”命令按钮，将在新的 窗口中把三个图形同时由上而下地显示出来，如图6 万方数据 ·164· 《机床与液压》2004．No．1l 所示。 2．4 VB6．O与AutoCAD平台链接 图形生成模块基于AutoCAD平台，而本软件的 主界面是在VisualBasic6．0平台上制作的。因此， 要进行发动机的图形自动生成，首先必须进入Au眇 cAD环境，也就必须设计VB与cAD之间的接口。 本系统设计VB与cAD之间的接口，是通过引用Au— tocADR14对象类型库，执行Activex部件功能来实 现的。Activex是基于部件对象模式(COM)的微软 公司提供的一个技术(以前称之为对象链接与 嵌入0LE)。AutoCADR14支持Activex技术，可以 作为server程序。AutocADR14作为服务程序，其暴 露给客户程序(client)的对象、属性和方法保存在 类型库中，即位于AutocADR14的目录中的库文件 Acad．db．tlb。在系统设计中，首先引用AutoCADR14 的对象类型库——AutocAD0bject“brary；然后声明 AutoCAD的对象变量，包括应用程序、优先设置、文 档、图纸空间和模型空间五个对象变量；最后将对象 引用赋予变量，启动AutocAD系统装载图形自动生 成软件。AutocADR14应用程序、文档等对象引用赋 予变量的程序如下： Setacad印p=createObject(”autocad．application”)’ 如果不再运行，起动AutoCAD Setacaddoc=acad印p．ActiveDoeument Diminspnt(0To2)AsDouble inspnt(0)=4 inspnt(1)=4 inspnt(2)=0 DimtextstrAsString textstr=”welcome!” Dimtexth殍AsDouble texthgt=l# DimtextobjAsObjem Settextobj=acaddoc．ModelSpace．AddText(textstr， inspnt，texth殍) 2．5强度校核 在系统中设有强度校核标签，完成性能参数计算 后，对于发动机的主要零部件的重要强度指标如：轴 的刚度校核、弯曲强度校核、疲劳强度校核及齿轮的 强度校核等。如校核结果不符合要求，系统将发出警 示，需改变参数或材料重新计算，直到提示合格为 止。 2．6数据采集与传递 由VB6．0生成的主界面的“图纸生成”标签进 入AutocAD环境必须具备两个条件：发动机功率和 AutocAD软件执行路径。发动机功率由文本框接收， 并判断其值是否为真来决定是否满足进入AutocAD 环境的条件。在AutocAD环境中，发动机主要零部 件主要由参数化(Autolisp编写的程序模块)生成图 形。因涉及到的参数很多。如果将所有的参数通过主 界面相应对话框输入或选择，那么不仅操作繁琐，而 且很容易出错。因此，设计中将大量的数据整理规格 化后，形成二维线性数据文件。由主系统根据操作者 输入的发动机功率，自动输出参数文件da饥lsp。图 形生成模块启动后，自动读取参数文件data．1sp进行 赋值，从而完成数据的采集与传递。所绘图形如图7 所示。 图7三角活塞旋转发动机装配图 3结束语 (1)该系统操作方便、快捷、可视化程度高、 可靠性强，较大地提高了设计效率。 (2)该发动机的cAD系统中缸体内型腔曲线 “双弧长短幅处旋轮线”及三角活塞周面三弧包络线 的数学模型的建立，给数控加工提供了方便。 (3)该系统具有开放性及模块化设计，为其设 计的修改和增、减留下了一定空间。 参考文献 【l】交通部交通运输科学技术情报研究所．国外三角活塞 旋转式发动机．上海科学技术情报研究所出版， 1970．10． 【2】陈家瑞．汽车构造()．机械工业出版社， 2001．1． 【3】魏崇光等．AutocAD及二次开发．化学工业出版社， 2001．6． 【4】刘瑞新主编．VisualBasie程序设计教程．电子工业出 版社，2000．3． 作者简介：魏崇光(1945年一)男，汉族，江苏技术 师范学院机械系主任、副教授。主要从事cAD、汽车检测 与维修方面的研究。电话：0519—6999635，E一脚j】：we- icg@jstu．edu．cn。 收稿时间：2003—10—16 万方数据