组合式空调机组CAD图形系统的开发开发系统图形组合式空调机组CAD.docx
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组合式空调机组CAD图形系统的开发开发系统图形组合式空调机组CAD
中国农业大学硕士学位论文 组合式空调机组CAD图形系统的开发 姓名:
杨莉申请学位级别:
硕士专业:
计算机应用技术指导教师:
叶海建20040201知识水坝论文}葡璺在计算机技术飞速发展的今天,CAD技术已越来越多的应用于工程设计领域。
虽然目前国内组合式中央空调机组的设计软件并不罕见.但多局限于建筑布图设计,在AutoCAD环境下,实现空调机零部件的参数化绘图方面几乎是一片空白。
课题在AutoCAD环境下,采用面向对象技术,利用ObjectARX开发出应用于组合式空调机组图形设计的专业软件,实现了空调机组零部件的二维和三维参数化绘图以及工艺信息的查询。
论文首先分析了CAD软件的技术内容和空调CAD技术的发展现状,并在第二章介绍了空凋机组CAD系统的整体结构模型,重点介绍了机组CAD图形系统的设计思想和系统组成以及采用的开发工具ObjectARX。
按照功能对机组CAD图形系统进行了子模块的划分,其主要的子模块为机组零部什图形库、三维实体模型库、图形数据库和工艺信息库四个子模块。
在第三章中,详细阐述了如何运用ObjectARX,采用面向对象的设计方法,实现机组零部件的二维和三维参数化绘图。
在第四、第五和第六章中,按照软件工程的方法对各个子模块根据其功能进行了设计和实现。
根据空调机组的设计特点和实际需要,在第七章中介绍了友好的用户界面的设计以及基于AutoCAD命令的对话框的设计。
该系统采用面向对象的设计方法,并按照软件工程的设计思想进行了模块的设计和实现,具有良好的界面,采用开放式、单一数据库,易于维护和二次开发。
在论文中,从功能、设计、实现方法等方面对各个模块的开发过程进行了详细地阐述。
关键词:
空调机组CAD参数绘图知识水坝论文AbstractToday,withtherapiddevelopmentofcomputertechnologyCAD(ComputerAidedDesign)hasbeenappliedinmoreandmorefieldsofengineeringdesign.AtpresentthesoftwarefordesigningModularAirConditioningUnitscanbefound,butmostoft.hemarelimRedtobuildingplotdesign.ItishardlytofindsoftwarefordrawingpartsofModularAirConditioningUnitsbyparameterunderAutoCADenvironment.ThisthesisadoptsooP(objectOrientedProgramming)technologyunderAutoCAD2000environment,ObjectARX(AutoCADRuntimeextension)isusedinthedevelopmentofdrawingsoftware.Thissoftwarecallrealizedtodrawparametricdrawingsof2or3degrees.Andthissoftwarecanalsobesearchedforprocessinginformation.Inthisthesis,techniqueaboutCADsoftwareandconditionsofModularAirConditioningUnitsCADtechnologyareanaiyzedfirstly.InthesecondchapterthestructureoftotalsystemofCADsoftwareforModularAirConditioningUnitsisdescribed.AtthesamechapterthedesignideaandsystemstructureofCADGraphicsystemforModularAirConditioningUnitsareintroducedespecially.Asdevelopingtools,ObjectARXisalsoin仃oduced.ThetotalCADGraphicsystemforModularAirConditioningUnitsisdividedintoseveralsub—module.TheyavegraphiclibraryofModularAirConditioningUnitsGraphicsystemforModularAirConditioningUnits,modellibraryofsolid,drawingparameterslibraryandprocessinginformationlibrary.InthethirdchapterhowtorealizedrawpartsbyparameterswithObjectARXisanalyzedindetail,andOOPisadoptedinthisprocess.intheforthchapterfifthchapterandsixthchapter,howtorealizedthesesub�9�9modulearestudiedbaseontheideasofsoftwareengineering.AccordingtoModularAirConditioningUnitsdesigningcharacterandit’spracticaluse,inseventhchapter,howtodesignafriendlyuserinterfaceanddialogonthebasisofAutoCADarestudied.OOPisadoptedinoursoftwaresystemandideasforSoftwareengineeringarealsoadoptedtomodeldesign.Therearegoodinterfaceinoursystem.Aopenandsingledatabaseisadopted,whichhelpstosupportourdatabasemaintainanddevelopthesystemagaineasily.inthethesis.howtodevelopeachsub-modelisdescribedindetailonaspectsoffunction,design,Method。
Keywords:
ModularAirConditioningUnitsCADParametricDrawing独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得中国农业大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。
与我一同工作的同志对本课题所做的任何贡献均在论文中作了明确的说明,并表示了感谢。
研究生签名时间:
年月日关于论文使用授权的说明本人完全了解中国农业大学有关保留、使用学位论文的规定,即:
学校有权保留送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。
同意中国农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。
研究生签名导师签名时间:
年月同时间:
年月日第一章绪论1.1问题的提出随着我国经济的迅速发展,人民生活水平的不断提高,空调己进入千家万户。
特别是商场、办公楼、宾馆、饭店、公寓以及集办公娱乐购物与一体的综合建筑群,均需设置中央空调系统。
组台式空调机组作为中央空调产品,以其技术参数可选范围广、性能价格比适中、功能段组合灵活(即可以根据设计要求选用不同的标准段或标准构件加以组合,从而得到满足不同要求的空调装置)等优点…1,在近几年的国内市场取得了很大发展,需求量逐年增长。
发展带来了机遇,同时也带来了挑战。
改革开放二十年来,我国的制冷行业由小到大,发展迅速。
特别是近十年来。
空调行业在转变企业经营机制、利用外资、引进技术、加大技改力度、提高产品质量、扩大出口等方而取得很大进展。
目前,我国的空调制造业已经形成了一个比较完整的产品体系,大、中、小型空调种类齐全,产品的质量和性能、技术水平与过去相比也有很大提高,与国外的发展差距正在逐步缩小。
特圳是中小型伟4冷空调,象海尔、春兰已在欧美等地区和国家占据了一定的市场份额,从全球来看,其生产规模也相当大,我国已仅次于美、日成为第三空调大国。
在看到空调行业快速发展的同时,也必须正视所面临的问题。
我国的制冷行业是在大量引进、仿制的基础上迅速发展起来的,技术上的发展基础落后于产品的发展速度,我们只有量的优势,在核心技术上,与欧美国家相比还存在一定的差距。
加入wTO后,我们面临的下一轮竞争将是全球性的,如果只满足于国内领先,在国际舞台上没有竞争力,这样的企业必将被市场淘汰。
空调行业要想在未来激烈的市场竞争中脱颖而出、立于不败之地,作为企业自身,除了转换经营机制,还要对企业进行有效的技术改造,以完善产品体系、提高产品质量、降低产品成本,把传统产业和现代先进的科学技术有效地结合起来,以寻求新的发展。
随着计算机技术的不断发展,微型计算机在科研、管理和工程设计中已得到广泛地应用。
计算机辅助设计(ComputerAidedDesign)~一CAD技术作为一种高精度、高速度、快捷方便的现代设计手段在备行各业得到了越来越广泛地重视和应用。
“计算机辅助设计推动了几乎一切领域的设计革命……”(江泽民,1991)Hj。
CAD技术不仅大大减少了设计_T作量、提高设计质鼍、缩短设计周期,而且创造了赵好的经济效益和社会效益。
遗憾的是,在制冷行业,除了少数大型企业,计算机辅助设计还处在初级阶段,仅仅是抛开了“绘图板”停留在计算机辅助绘图上,远没有实现真正意义上的计算机辅助设计。
目前,在工程设计实际中应用最为广泛的AutoCAD软件包作为通用的交互式绘图软件已广泛应用各个领域,但它在某具体领域的工程实际应用中还存在以下不足之处H1:
(1)AutoCAD向用户提供的是一个面向各应用领域的通用的设计环境和绘图工具,专业化水平低,难以满足某些专业领域的需要,绘图效率低。
例如在空凋机组设计中,厂家对风机、表冷器等参数还停留在手工计算、凭经验选取的水平上,计算精度不宣保证,可靠性不足;(2)AutoCAD虽有很强的二维工程制图功能,但其计算、分析、优化等功能较弱,仅仅依靠绘图已无法更好地辅助设计者进行工程设计。
空调机组设计除了绘制图形之外,还需要设计人员通过参数计算选取风机、表冷器等,通过性能指标分析修改型号,以优化设计。
因此,直接应用AutoCAD绘图软件包进行绘图,并不能实现真正的计算机辅助设计。
(3)界面缺乏个性化。
通用的AutoCAD软件难以满足专业领域的工程设计人员对软件中图形用户界面的特殊要求。
综上所述.加强CAD技术与传统技术的结合,采用CAD技术提高空调机组的设计效率,提高我国空调领域的设计水平,已经势在必行。
要实现空调领域的计算机辅助设计,就必须根据空调机组设计方面的特嫌要求,借助AutoCAD的二次开发技术,弥补通用CAD软件包在绘图、计算、分析、优化等方面的不足,开发出应用于空调机组设计的专业软件。
通过对AutoCAD的二次开发,~方面可以保留AutoCAD强大的工程制图功能,减少软件开发中对于图形绘制功能开发的不必要的重复性劳动;另一方面,可以满足用户的专业需要,为设计人员提供完善的、具有.L程辅助设计功能的专业软件“”1。
1.2空调CAD技术及发展现状目前,随着计算机辅助设计技术向各行业的渗透和我国经济前进步伐的进一步加快,我国的制冷1业在CAD方面也取得了长足的进步。
在我国,计算机在空调专业的应用始于70年代末,至今已有20余年,纵观其发展火致可分为下述4个阶段pJ:
1、起步阶段(80年代)这一时期CAD技术的发展主要集中在暖通空调的热力学计算上。
暖通空调的计算主要包括冷(热)负荷计算和水利平衡计算,其工作量占设计总工作量的30%左右,由于它烂整个设计的基础且规律性很强,有固定的计算公式,与计算机的特性正好吻合,因此儿乎所有的开发人员都把它作为开发重点。
到80年代末,暖通的计算程序己基本定型,在以后的几个阶段中只是做了进一步的完善和语言上的调整,没有本质上的变化。
它的完成使暖通设计的工作量减少近四分之一。
这一时期所使用的语言有FORTRAN,BASIC,TRUEBASIC,DBASE等,均为高级语言,在当时应用较为广泛,易于被人们接受和掌握。
人一机界面以填表式为主,兼有部分交互式。
AutoCAD的出现使暖通CAD的设计迎来了第二次历史飞跃,它大大简化了设计人员对空调机的设计。
正是AutoCAD的应用使暖通CAD进入了第二阶段Pl〔”I。
2、暖通CAD飞速发展的时期(80年代末至90年代初)在这一阶段,计算程序、软件得到了进一步完善和提高。
经过多次的“应用一反馈”过程,计算程序中的许多问题得到改正,同时数据库也逐渐向知识库、智能库的方向发展,这也归功于国外计算机知识库和智能库发展的影响。
这-Bzt期,国外以C语言为代表的高级语言突飞猛进地发展,给国内的软件增添了极大的活力,对暖通CAD也起着同样的作用。
特别是后期的AutoLisp这一职能化语言的介入,使计算与绘图由脱节到逐渐结台,个别软件己能够初步从建筑条件图中提取房屋参数,配合人工输入,达到自动化或半自动化的程度,在设计单位,暖通计算软件是普及最早和最快的软件之一。
暖通的发展在很大程度上受建筑的制约和影响,在CAD方面也不例外。
80年代末,随着建筑CAD的不断完善和规模化,暖通计算机绘图也迅速崛起,有了长足进展,并逐渐与建筑CAD脱离,至90年代初形成了多套相当完善、独立的暖通CAD软件包。
这些软件包的主要功能包括:
建筑条件图的绘制、冷热负荷计算、供暖空调平面图与系统闺的绘制2和自动生成,甚至基本上形成了“一条龙”的设计形式,在一定程度上满足了设计人员的需要。
暖通CAD由以计算为中心转移到以绘图为中心,绘图数据上下传递.进一步解决了数据重复输入的问题。
当然,现在看起来有些软件是相当简陋的,很多程序就是一些图块的简单调用,软件包实际卜就是图形库,但对暖通CAD来讲是一个从无到有的飞跃,正是这些简简单单的小图块开创了暖通历史的新纪元。
尤其值得一提的是,在这些软件包的开发过程中,培养了一大批暖通CAD的专业性人才…I”Jl…。
3、暖通CAD发展的完善期(90年代中期)在这一时期,计算机和信息技术的快速发展为暖通CAD提供了广阔的发展空间。
一方面,编程人员不再考虑计算机硬件的价格,其运行速度也逐渐不再是CAD软件运行的瓶颈;另~方面,Windows操作系统的出现和AutoCADl2版的推出使人机界面被赋予了新的含义,使得CAD软件的人机交互界面进入了窗口时代,“软件用户化、功能模块化、设备参数化”已经成为衡量暖通CAD软件质量的一个重要标准。
很多软件都是基于AutoCAD这一环境利用ADS开发的,这些软件~般都彻底开放了自己的数据库和图形库,采用对话框和用户菜单的界面进行操作,能够实现零部件的参数化绘图。
模块化的功能使得计算和绘图间不再相互依赖,数据传递更加完整和通畅,计算和绘图一体化的目的已基本实现。
总体来说,这一阶段暖通CAD软件的整体功能得到完善,自动化程度进一步提高,窗口式操作方式和操作系统出现并迅速被人们接受。
也预示了暖通CAD的发展方向,可以说一场“新的革命”在酝酿中。
4、暖通CAD的Windows时代(90年代末至今)Windows98/2000的横空出世为暖通CAD软件的开发和竞争提供了一个重新洗牌的机会,各种开发技术逐渐成熟起来,以ARX、VisualLisp、VBA以及OpenGL为代表的软件的开发和应用使得暖通CAD出现了百家争鸣的大好形势,各种软件的研制正随着生产的发展逐步展开。
目前,尽管基于Web的暖通CAD软件还没有出现,但是任何致力于暖通CAD的设计人员都不会漠视网络的存在,基于Web的数据交互和CAD开发,将使得CAD的应用能够逐渐跨越时空的界限,无论对空调机的设计、生产等各个环节必将产生难以预料的影响【13】四四。
国外计算机辅助设计软件领先的优势比较明显,而且其产品已得到了广泛的应用。
英国目前建筑设备暖通空调计算机辅助设计软件产品品种较多,建筑设备设计软件多达400多种,其中暖道空调设计软件近100种。
他们韵建筑设计院普遍使用计算机辅助设计软件,提高了设计效率和精度。
Hevacomp和CymapCADLink是目前英国设计院中使用最普遍的两套建筑设备设计软件,该软件功能较为齐全,使用灵活方便,可以完成负荷计算、能耗分析、管道及风道设计、噪声计算以及防火报警系统设计等,具有较强的设计可信度…。
国内在空调CAD软件设计方面较著名的有:
北京东方鸿科贸有限公司的鸿业空调采暖软件包—-Acsv3.0,该软件采用提供了大量计算、绘图、资料和查询方法:
中国建筑科学设计院PKPM系列暖通空调软件包、北京天正工程软件公司的天正暖通空调CAD、北京华远软件公司的空调设计CAD软件、北京正华电子技术公司与山东省建筑设计研究院联合开发的“建筑之星”系列软件As—H暖通软件、上海华电源信息技术有限公司的HDl卜~smad空调负荷计算及分析软件等老牌的空调设计软件,能够实现空调负荷计算及分析、部分的设计计算和绘图,有一定的资料奄询和选型功能。
这些软件大部分都是基于Windows操作系统,采用MFC(Ⅵsualc十十)和AutoCADARX协同开发,通过各种c++算法实现标准查询和选型,借助于ARX和AutoCAD完成计算机辅助制图。
但这些绘制的图形一般限于建筑布局图,真止的空调机零部件CAD参数化绘图州:
不多见,而且大部分CAD软件遵循的是行业标准,使用时并不适合具体企业的实际情况,只能_}{j来参考。
制冷空调工业既需要遵循国家标准、适用于大部分企业的通_肄jCAD软件,也需要各个企业开发符合白身实际情况的专用CAD软件。
1.3课题来源和意义本课题是为北京空调器厂开发的组合式空调机组CAD系统,主研单位为北京机械工业学院,协作单位是北京北空调器有限公司,课题受北京市教育委员会科技发展基金资助。
北京北空调器有限公司(前身为北京空调器厂)是一家以生产中央空调机组为主的中型国有企业。
主要产品有:
zK系列组合式空调机组、ZKW系列新风空调机组、JDK系列节能全自动空调机组、JDX系列节能全自动新风机组、JKC系列风冷式冷(热)水机组和FP系列风机盘管机组等,主要用丁.各大商场、办公楼、宾馆、机场等。
该厂已于1996年通过了IS09001质量认证,形成了系列化的空调产品和配件,成为我国中央空调行业的名牌产品。
目前,北京空调器厂的组台式空调机具有风量大、段体多的特点,风量从6300--16000m3/h,段体有:
新回风混合段、表冷器功能段、加湿段、去湿段、空气过滤段、初效过滤段、送风段等。
由于客户的要求、环境、地域的变化,对组合式空调机组的运行环境、工况、布置形式就有多种要求,使得组合式空调机的设计计算和绘图工作量巨大,设计周期故,难以满足需要。
因此,采用现代化的设计方法和CAD技术,提高企业的竞争能力,赢得市场,推进企业技术进步,是生产厂家亟待解决的一项课题。
厂方希望借助本课题改变传统手工设计绘图方法,实现组合式空凋机组的计算机辅助设计。
厂方要求:
根据客户对排风量和空调规格尺寸的要求,同时达到国家标准对调温和调湿的要求,能够对楚个设计过程建立一个比较切合实际的产品模型,根据产品模型实现计算和选型;建立一个零部件图形库,实现给定零件尺寸的参数化绘图。
项目完成后,一直困扰设计人员的空调机设计计算、手工绘图、人工选型将被计算机辅助设计系统取代,与传统的手工设计方法相比较,可大大缩短研发周期,降低生产成本,提高产品的质量,从而有效地提高产品在国内和国外工程中的中标率。
本项目也非常有望在空调行业进行推广,其经济效益和社会效益将十分可观。
1.4课题研究的内容、技术关键及创新点1.4.1课题研究内容课题的主要研究内容可以分为三部分:
第一部分是设计计算模块主要包括风机选型、各功能段的选型计算和校核计算以及达到的技术指标等。
第,二部分是零部件设计模块根据空调机组的设计方案,查询相应的零部件数据库和图形库自动生成零部件及装配图的图纸。
4第三部分是运行仿真模块进行空调系统的运行实时仿真,对系统性能进行预测和优化。
1.4,2课题的技术关键及创新点组台式空调机的设计计算、段体数据库的描述、零部件及装配图的自动生成是组合式空调机CAD系统实现的关键。
由于设计计算部分相对独立且计算方法较成熟,段体数据库的描述可根据设计人员的经验来确定,因此,零部件图形库的建立、零部件数据库的建立和图纸的自动生成是技术关键。
目前,国内的空调设计软件并不罕见,但多局限于建筑布图设计,在AutoCAD环境F,实现空调机零部件的参数化绘图方面几乎是一片空白。
课题的图形系统模块在AutoCAD环境下,采崩面向对象技术,利用ObjectARX进行二次开发,实现了空调机组零部件的二维和三维参数化绘图及工艺信息的查询。
1.5本章小结本章是绪论,主要介绍了课题的背景、空调CAD技术的发展和现状。
最后就课题的研究内容、技术关键和创新点做了论述。
第二章组合式空调机组CAD系统总体设计系统总体设计是软件生存周期中的一个重要阶段,又称概要设计。
总体设计过程由两个阶段组成:
系统设计,确定系统的具体实现方案:
结构设计,确定软件结构。
2.1组合式空调机组设计概述2.I1组合式空调机组简介ZKW系列空调机组采用模数化设计,可对空气进行加热、冷却、加湿、净化等处理。
机细山多种功能段组和而成,可供选择的段体有:
新回风混合段、表冷器功能段、加湿段、去湿段、空气过滤段、初效过滤段、送风段等。
箱体保温采用先进的发泡工艺,具有良好的保温和隔声效果,满足各种场台的需要。
其外观示意图如图2—1所示:
2.12组合式空调机组的设计简介图2-1ZKW系列空调机组组合式空调机组的设计是根据用户对风量和冷量的要求,通过参数计算、选型后进行功能段的组合,通过功能段的划分,使得其设计流程化、模块化,这给空调零部件的设计和生产带来许多便利【42J。
由于组合式空调机组的很多段体功能比较单一,如过滤段在使用和研发过程中早已趋于成熟。
生产厂商并不需要面面俱到,可以直接购买风机、换热器、表冷器等标准件进行组装,可降低成本.加快生产进度。
我们可以看出,组合式空调机组的设计除表冷、风机的选型之外,重心是各功能段相关零部件的设计绘图。
风机的选取必须满足风量的要求,风量的大小也会影响表冷器的选取。
不同规格的表冷器拥有不同的制冷特性,可通过改变表冷器的排数满足不同的设计要求〔4”,这样势必会改变表冷段占用空间的大小,影响空调机的外形尺寸。
空调机组外观的设计除材料的选择,在确保外形美观、散热效果好、成本低等要求的前提下主要侧重图形设计九151。
组合空调的箱体由大量的钣金件和6标准件组成,这
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