[发明专利]基于Pro/E的绞吸式挖泥船绞刀切削土壤的仿真优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于Pro/E的绞吸式挖泥船绞刀切削土壤的仿真优化方法，属于疏浚工程领域。

背景技术

Pro/E(全称Pro/ENGINEER)操作软件是美国参数技术公司（PTC)旗下的CAD/CAM/CAE一体化的三维软件。Pro/Engineer软件以参数化著称，是参数化技术的最早应用者，在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位。Pro/Engineer作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广，是现今主流的CAD/CAM/CAE软件之一，特别是在国内产品设计领域占据重要位置。Pro/E经历十几年的发展和完善，已经有了20多个升级版本，并且功能也延伸到CAM及CAE领域，成为多功能的3D软件，广泛应用于机械、电子、航空航天、产品设计、模具设计等各行各业。Pro/E功能强大，融合了零件设计、大型组件装配、模具开发、加工、饭金件设计、铸造件设计、造型设计、自动测量、机构仿真设计、有限元分析、数据库管理、电缆布线以及印刷线路设计等功能与一体。其中最擅长的是实体造型、加工以及大型组件装配、管理和模具结构设计，这些方面的应用在全球得到普及并且拥有极大的优势。

Pro/E具有如下特点和优势：

参数化设计和特征功能：Pro/E是采用参数化设计的、基于特征的实体模型化系统，工程设计人员采用具有智能特性的基本特征功能去生成模型，如腔、壳、倒角及圆角，可以随意勾画草图，轻易改变模型。这一功能特性给工程设计者提供了在设计上从未有过的简易和灵活。

单一数据库：Pro/E是建立在统一基层上的数据库上，不像一些传统的CAD/CAM系统建立在多个数据库上。所谓单一数据库，就是工程中的资料全部来自一个库，使得每一个独立用户在为一件产品造型而工作，不管是哪一个部分的。

全相关性：Pro/E的所有模块都是全相关的。这就意味着在产品开发过程中某一处进行的修改，能够扩展到整个设计中，同时自动更新所有的工程文档，包括装配体、设计图纸，以及制造数据。全相关性使得在开发周期的任一点进行修改，却没有任何损失，使并行工程成为可能，所以能够使开发后期的一些功能提前发挥其作用。

基于特征的参数化造型：Pro/E使用用户熟悉的特征作为产品几何模型的构造要素。这些特征是一些普通的机械对象，并且可以按预先设置很容易的进行修改。例如：设计特征有弧、圆角、倒角等等，它们对工程人员来说是很熟悉的，因而易于使用。装配、加工、制造以及其它学科都使用这些领域独特的特征。通过给这些特征设置参数(不但包括几何尺寸，还包括非几何属性)，然后修改参数很容易的进行多次设计叠代，实现产品开发。

数据管理：加速投放市场，需要在较短的时间内开发更多的产品。为了实现这种效率，必须允许多个学科的工程师同时对同一产品进行开发。开发研制的数据管理模块，专门用于管理并行工程中同时进行的各项工作，由于使用了Pro/E独特的全相关性功能，因而使之成为可能。装配管理：Pro/E的基本结构能够使用户利用一些直观的命令，例如“啮合”、“插入”、“对齐”等很容易的把零件装配起来，同时保持设计意图。高级的功能支持大型复杂装配体的构造和管理，这些装配体中零件的数量不受限制。

易于使用：菜单以直观的方式联级出现，提供了逻辑选项和预先选取的最普通选项，同时还提供了简短的菜单描述和完整的在线帮助，这种形式使得容易学习和使用。

绞吸式挖泥船产品的设计与生产过程是非常复杂且经常改动，参数化建模比较复杂，现有的通过Solidworks对绞刀进行建模，但是过程相当简洁，省略了许多步骤，目前还没有发现有利用Pro/E软件对绞吸式挖泥船绞刀进行建模的技术。

发明内容

为了弥补现有技术的缺陷，本发明提供了一种基于Pro/E的绞吸式挖泥船绞刀切削土壤的仿真优化方法，运用Pro/E可以实现快速参数化建模，实现运动仿真，并且可以根据切削受力分析，在原模型的基础上进行精确改动以优化绞刀模型。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

基于Pro/E的绞吸式挖泥船绞刀切削土壤的仿真优化方法，包括如下步骤：

1）根据挖泥船船体要求配置绞刀规格并计算绞刀参数，所述绞刀参数包括绞刀直径，绞刀转速和绞刀功率，

所述绞刀直径D的计算公式为：Q＝60×ρLDcosV_m，

式中：L＝αD，D为绞刀直径，L为绞刀高度，α为绞刀长度与直径比系数，ρ为绞刀前移距系数，V_m为横移速度，Q为所设计挖泥船船体的挖泥量；