Помощь студентам в учебе
Автоматизированное конструкторское проектирование электромеханических систем
|
Введение 4
1 Проблематика автоматизированного конструкторского проектирования, цель
и задачи работы 7
1.1 Проблематика конструкторского проектирования на примере
электромеханических систем 7
1.2 Индукторные двигатели двойного питания как объекты конструкторского
проектирования 8
1.2.1 Конструкция и особенности индукторных двигателей двойного
питания 8
1.2.2 Системы конструкторского проектирования 14
1.2.3 Технология сквозного проектирования на примере
электромеханических систем 17
1.2.4 Системы автоматизации расчётов 17
1.3 Цель и задачи работы 21
Выводы по разделу 1 22
2 Автоматизация конструкторского проектирования электропривода 24
2.1 Разработка программ для расчетов и моделирования 24
2.1.1 Математическая модель индукторного двигателя двойного питания 24
2.1.2 Программа предварительного геометрического моделирования 27
2.2 Конструкторское проектирование 30
2.2.1 Общее описание конструкции двигателя 30
2.2.2 Ротор 33
2.2.3 Ведущий вал 35
2.2.4 Кольцо статора 38
2.2.5 Кольцо ротора 42
2.2.6 Передняя крышка 44
2.2.7 Задняя крышка 48
2.2.8 Фиксирующее кольцо статора
2.2.9 Фиксирующее кольцо ротора
2.2.10 Формирование сборки
2.2.11 Сопряжение компонентов сборки
2.2.12 Принципы использования параметризации
2.3 Организация взаимодействия между расчётной и конструкторской
частями комплекса
Выводы по разделу 2
3 Примеры проектирования индукторного двигателя двойного питания различных типоразмеров
3.1 Математическая модель. Вариант 1
3.2 Конструкторское проектирование варианта 1
3.3 Математическая модель варианта 2
3.4 Конструкторское проектирование варианта 2
3.5 Конструкторское проектирование варианта 3
Выводы по разделу 3
Заключение
Сокращения и обозначения
Список использованных источников
ПРИЛОЖЕНИЕ А Параметры опытных экземпляров ИДДП
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Программа в среде MathCAD 14 для расчёта эффекта
электромагнитной в зубцовой зоне ИДДП
ПРИЛОЖЕНИЕ В Фрагмент программы в среде MathCAD 14 для расчёта процессов в ИДДП
ПРИЛОЖЕНИЕ Г Программа в среде MathCAD 14 для предварительного расчёта зубцовой зоны ИДДП
1 Проблематика автоматизированного конструкторского проектирования, цель
и задачи работы 7
1.1 Проблематика конструкторского проектирования на примере
электромеханических систем 7
1.2 Индукторные двигатели двойного питания как объекты конструкторского
проектирования 8
1.2.1 Конструкция и особенности индукторных двигателей двойного
питания 8
1.2.2 Системы конструкторского проектирования 14
1.2.3 Технология сквозного проектирования на примере
электромеханических систем 17
1.2.4 Системы автоматизации расчётов 17
1.3 Цель и задачи работы 21
Выводы по разделу 1 22
2 Автоматизация конструкторского проектирования электропривода 24
2.1 Разработка программ для расчетов и моделирования 24
2.1.1 Математическая модель индукторного двигателя двойного питания 24
2.1.2 Программа предварительного геометрического моделирования 27
2.2 Конструкторское проектирование 30
2.2.1 Общее описание конструкции двигателя 30
2.2.2 Ротор 33
2.2.3 Ведущий вал 35
2.2.4 Кольцо статора 38
2.2.5 Кольцо ротора 42
2.2.6 Передняя крышка 44
2.2.7 Задняя крышка 48
2.2.8 Фиксирующее кольцо статора
2.2.9 Фиксирующее кольцо ротора
2.2.10 Формирование сборки
2.2.11 Сопряжение компонентов сборки
2.2.12 Принципы использования параметризации
2.3 Организация взаимодействия между расчётной и конструкторской
частями комплекса
Выводы по разделу 2
3 Примеры проектирования индукторного двигателя двойного питания различных типоразмеров
3.1 Математическая модель. Вариант 1
3.2 Конструкторское проектирование варианта 1
3.3 Математическая модель варианта 2
3.4 Конструкторское проектирование варианта 2
3.5 Конструкторское проектирование варианта 3
Выводы по разделу 3
Заключение
Сокращения и обозначения
Список использованных источников
ПРИЛОЖЕНИЕ А Параметры опытных экземпляров ИДДП
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Программа в среде MathCAD 14 для расчёта эффекта
электромагнитной в зубцовой зоне ИДДП
ПРИЛОЖЕНИЕ В Фрагмент программы в среде MathCAD 14 для расчёта процессов в ИДДП
ПРИЛОЖЕНИЕ Г Программа в среде MathCAD 14 для предварительного расчёта зубцовой зоны ИДДП
Актуальность. Технология автоматизированного проектирования является неотъемлемой частью процесса разработки технических устройств, включая электромеханические системы (ЭМС) автоматики. Разработка ЭМС включает разнообразные процессы — в соответствии с составом проектируемых устройств. ЭМС содержат электродвигатель определенного типа, а также другие блоки.
В процессе проектирования необходимо в соответствии с исходными данными спроектировать электродвигатель, включая чертежи всех его деталей.
В настоящее время отсутствуют универсальные комплексные САПР, обеспечивающие все процессы проектирования и все необходимые проектные операции. Каждый процесс обеспечивается отдельным типом программ.
Расчеты часто выполняются с применением одной из универсальных математических программ (MathCAD, MatLab или др.) или с помощью специально разработанных программ на одном из высокоуровневых языков программирования.
Конструкторское проектирование осуществляют с помощью одной из предназначенных для этого программ (КОМПАС, SolidWorks, AutoCAD или др.).
Отдельной проблемой является разработка серий ЭМС с различными техническими характеристиками. Часто приходится разработку каждого типо-размера в серии выполнять полностью заново. В то же время, все программы (расчетные, схемотехнические, конструкторские) имеют возможность выполнять заложенные в них операции с различными исходными данными. Проблема заключается в том, что при передаче данных от одной программы в другую проектировщик должен их дополнительно интерпретировать, осмысливать, пересчитывать. Это приводит к тому, что уровень автоматизации проектирования снижается ввиду вовлечения в процесс проектирования человека.
В данной работе объектом проектирования является индукторный электропривод двойного питания. Электроприводы этого типа изучаются и разрабатываются в НУЛ САПР. Существует необходимость изготовления их с различными характеристиками для исследовательских целей.
Поэтому существует актуальная задача создания автоматизированного рабочего места для проектирования электромеханических систем на примере индукторных электроприводов двойного питания.
Объект исследования — технология автоматизированного конструкторского проектирования электродвигателей.
Предмет исследования — конкретные методы организации конструкторского проектирования с учётом необходимости автоматизированной разработки комплекта чертежей при изменении отдельных параметров объекта разработки.
Объект разработки — комплекс настроек программ для выполнения автоматизированного конструкторского проектирования электродвигателей различного типоразмера.
Цель работы — разработка методических рекомендаций и технологических приёмов автоматизированного конструкторского проектирования электро-двигателей одного типа и различных типоразмеров для электромеханических систем.
Задачи работы:
1 Выбрать программное обеспечение для расчётов и для конструкторского проектирования.
2 Разработать методические и технологические приёмы параметризации при конструкторском проектировании ИДДП.
3 Продемонстрировать возможность автоматического формирования чертежей ИДДП различных типоразмеров.
Основная идея работы. Создать автоматизированное рабочее место для проектирования ЭМС на основе объединения и сопряжения существующих программ, позволяющее проектировать различные типоразмеры электропривода, путем задания его требуемых технических характеристик, включая расчет электродвигателя, автоматическое формирование трехмерной модели и чертежей его деталей для последующего изготовления, моделирование процессов в электроприводе.
Методы, инструментальные средства и технологии. При получении результатов использовались методы системного анализа, теории систем автоматизированного проектирования, электромеханики и схемотехники. Программное обеспечение: MathCAD, Excel, КОМПАС.
Предполагаемая научная новизна работы:
- предложена методика организации конструкторского проектирования, обеспечивающая создание в автоматическом режиме комплекса чертежей и 3 d- моделей для различных типоразмеров двигателя при изменении ;
- выстроена и теоретически обоснована технологическая цепочка для автоматизированного проектирования ЭМС на основе сопряжения существующего программного обеспечения.
Значение для теории автоматизированного проектирования заключается в том, что разработаны методические рекомендации по организации автоматизированного рабочего места на основе сопряжения разнородного типового программного обеспечения, выполняющего отдельные проектные процедуры.
Значение для практики заключается в том, что разработанное автоматизированное рабочее место позволит проектировать различные типоразмеры индукторного двигателя двойного питания в рамках научно-исследовательской работы, выполняемой в НУЛ САПР ИКИТ СФУ.
Личный вклад и сотрудничество. Все основные результаты получены лично автором. Заимствованные промежуточные результаты снабжены соответствующими ссылками.
Список использованных источников содержит 16 наименований.
По результатам работы опубликован 1 доклад на конференции.
В процессе проектирования необходимо в соответствии с исходными данными спроектировать электродвигатель, включая чертежи всех его деталей.
В настоящее время отсутствуют универсальные комплексные САПР, обеспечивающие все процессы проектирования и все необходимые проектные операции. Каждый процесс обеспечивается отдельным типом программ.
Расчеты часто выполняются с применением одной из универсальных математических программ (MathCAD, MatLab или др.) или с помощью специально разработанных программ на одном из высокоуровневых языков программирования.
Конструкторское проектирование осуществляют с помощью одной из предназначенных для этого программ (КОМПАС, SolidWorks, AutoCAD или др.).
Отдельной проблемой является разработка серий ЭМС с различными техническими характеристиками. Часто приходится разработку каждого типо-размера в серии выполнять полностью заново. В то же время, все программы (расчетные, схемотехнические, конструкторские) имеют возможность выполнять заложенные в них операции с различными исходными данными. Проблема заключается в том, что при передаче данных от одной программы в другую проектировщик должен их дополнительно интерпретировать, осмысливать, пересчитывать. Это приводит к тому, что уровень автоматизации проектирования снижается ввиду вовлечения в процесс проектирования человека.
В данной работе объектом проектирования является индукторный электропривод двойного питания. Электроприводы этого типа изучаются и разрабатываются в НУЛ САПР. Существует необходимость изготовления их с различными характеристиками для исследовательских целей.
Поэтому существует актуальная задача создания автоматизированного рабочего места для проектирования электромеханических систем на примере индукторных электроприводов двойного питания.
Объект исследования — технология автоматизированного конструкторского проектирования электродвигателей.
Предмет исследования — конкретные методы организации конструкторского проектирования с учётом необходимости автоматизированной разработки комплекта чертежей при изменении отдельных параметров объекта разработки.
Объект разработки — комплекс настроек программ для выполнения автоматизированного конструкторского проектирования электродвигателей различного типоразмера.
Цель работы — разработка методических рекомендаций и технологических приёмов автоматизированного конструкторского проектирования электро-двигателей одного типа и различных типоразмеров для электромеханических систем.
Задачи работы:
1 Выбрать программное обеспечение для расчётов и для конструкторского проектирования.
2 Разработать методические и технологические приёмы параметризации при конструкторском проектировании ИДДП.
3 Продемонстрировать возможность автоматического формирования чертежей ИДДП различных типоразмеров.
Основная идея работы. Создать автоматизированное рабочее место для проектирования ЭМС на основе объединения и сопряжения существующих программ, позволяющее проектировать различные типоразмеры электропривода, путем задания его требуемых технических характеристик, включая расчет электродвигателя, автоматическое формирование трехмерной модели и чертежей его деталей для последующего изготовления, моделирование процессов в электроприводе.
Методы, инструментальные средства и технологии. При получении результатов использовались методы системного анализа, теории систем автоматизированного проектирования, электромеханики и схемотехники. Программное обеспечение: MathCAD, Excel, КОМПАС.
Предполагаемая научная новизна работы:
- предложена методика организации конструкторского проектирования, обеспечивающая создание в автоматическом режиме комплекса чертежей и 3 d- моделей для различных типоразмеров двигателя при изменении ;
- выстроена и теоретически обоснована технологическая цепочка для автоматизированного проектирования ЭМС на основе сопряжения существующего программного обеспечения.
Значение для теории автоматизированного проектирования заключается в том, что разработаны методические рекомендации по организации автоматизированного рабочего места на основе сопряжения разнородного типового программного обеспечения, выполняющего отдельные проектные процедуры.
Значение для практики заключается в том, что разработанное автоматизированное рабочее место позволит проектировать различные типоразмеры индукторного двигателя двойного питания в рамках научно-исследовательской работы, выполняемой в НУЛ САПР ИКИТ СФУ.
Личный вклад и сотрудничество. Все основные результаты получены лично автором. Заимствованные промежуточные результаты снабжены соответствующими ссылками.
Список использованных источников содержит 16 наименований.
По результатам работы опубликован 1 доклад на конференции.
Сформулированные методологические принципы позволяют создать автоматизированное рабочее место для проектирования ЭМС на основе сопряжения разнородного программного обеспечения — в зависимости от задачи проектирования и предполагаемой степени его автоматизации.
Разработанные технологические приёмы использования параметризации для автоматизированного конструкторского проектирования ЭМС на примере индукторного электропривода двойного питания позволяет разрабатывать новые типоразмеры электропривода полностью автоматизировано, включая расчет параметров электродвигателя, моделирование процессов в электродвигателе, разработку 3-d модели и чертежей электродвигателя.
Разработанные технологические приёмы использования параметризации для автоматизированного конструкторского проектирования ЭМС на примере индукторного электропривода двойного питания позволяет разрабатывать новые типоразмеры электропривода полностью автоматизировано, включая расчет параметров электродвигателя, моделирование процессов в электродвигателе, разработку 3-d модели и чертежей электродвигателя.