胡 彬，田 磊

(河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 南陽 473000)

0 引言

近年來，在農(nóng)機(jī)生產(chǎn)制造工業(yè)中，通過引進(jìn)國外較為先進(jìn)的CAD、CAM和CAPP技術(shù)，使計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)制造在農(nóng)機(jī)裝備研發(fā)過程中得到了廣泛的應(yīng)用。Pro/E軟件是業(yè)界強(qiáng)大的三維實(shí)體軟件，除了強(qiáng)大的建模功能界面外，還具有可以二次開發(fā)的API接口，可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化和數(shù)字化虛擬應(yīng)用。隨著JAVA技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用開始由以前的被動接受向交互式控制轉(zhuǎn)變，設(shè)計(jì)人員可以通過網(wǎng)絡(luò)交互功能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過程的交流與合作，并利用虛擬建模和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫將零部件進(jìn)行數(shù)字化和標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)化，然后利用網(wǎng)絡(luò)共享進(jìn)行規(guī)范化的管理，有利于提高農(nóng)機(jī)設(shè)計(jì)的效率，對于現(xiàn)代化農(nóng)機(jī)設(shè)計(jì)的意義非同一般。

1 基于Java的拖拉機(jī)液壓零件設(shè)計(jì)系統(tǒng)

在拖拉機(jī)液壓零件的設(shè)計(jì)過程中，如果能通過仿真軟件和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將零部件的設(shè)計(jì)數(shù)字化和標(biāo)準(zhǔn)化，將有效地提高拖拉機(jī)零部件研發(fā)和制造的效率。拖拉機(jī)的液壓機(jī)構(gòu)有部分是標(biāo)準(zhǔn)件，可以直接在仿真軟件的零件庫中調(diào)用；有部分是非標(biāo)準(zhǔn)件，則需要計(jì)算尺寸后利用軟件建模。本次選用Pro/E作為建模軟件，完成拖拉機(jī)液壓系統(tǒng)零部件虛擬模型的構(gòu)建，最后構(gòu)建出零件庫網(wǎng)站平臺。對于零件庫網(wǎng)站的建設(shè)，其靜態(tài)部分可以采用Dream Weaver MX和PhotoShop來完成，動態(tài)部分主要由Java、JSP和Servlet組成的MVC(模型-試圖-控制器)來設(shè)計(jì)，開發(fā)環(huán)境基于Windows 7系統(tǒng)。

基于Java的拖拉機(jī)液壓零件設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要分為兩部分，一部分是液壓零件素材的資源模塊，另一部分是資源和系統(tǒng)的維護(hù)管理模塊，其總體設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 拖拉機(jī)液壓零件設(shè)計(jì)系統(tǒng)

零件系統(tǒng)可以通過前臺進(jìn)行登錄，方便系統(tǒng)維護(hù)人員對液壓零部件信息的上傳、下載、修改和刪除等操作，對于系統(tǒng)的功能還可以利用Java和插件技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)充，如3D模型的上傳和下載、虛擬拆裝圖、液壓回路及動態(tài)模擬、工作原理動畫、標(biāo)準(zhǔn)件和非標(biāo)準(zhǔn)件圖紙的獲取等，這些都需要通過三維仿真軟件和Java數(shù)據(jù)庫進(jìn)行構(gòu)建，在下節(jié)中將詳細(xì)說明。

2 基于三維仿真和Java的建模和數(shù)據(jù)庫技術(shù)

參數(shù)化建模是指在參數(shù)化造型過程中，通過記錄建模過程和其中的變量及用戶執(zhí)行的三維仿真軟件建模的功能操作，實(shí)現(xiàn)快速建模的一種方法，在液壓件設(shè)計(jì)時，結(jié)構(gòu)類似的件可以通過參數(shù)化建模來實(shí)現(xiàn)。

圖2表示采用Pro/E三維建模軟件建立的拖拉機(jī)液壓構(gòu)件的三維模型。利用參數(shù)化建模的優(yōu)勢在于其建模速度較快，在完成建模數(shù)據(jù)庫后，通過輸入零部件的尺寸和位置等信息，便可以很快地創(chuàng)建零部件的構(gòu)建，還可以實(shí)現(xiàn)構(gòu)建的參數(shù)化仿真，如圖3所示。

圖2 拖拉機(jī)液壓構(gòu)件三維建模

圖3 參數(shù)化動態(tài)仿真

零部件參數(shù)化設(shè)計(jì)的意義不僅在于可以快速實(shí)現(xiàn)建模功能，還可以對模型進(jìn)行參數(shù)化仿真，通過輸入動態(tài)仿真數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)對裝置性能的分析。在拖拉機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，液壓閥的設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵，一般來說，液壓閥體設(shè)計(jì)遵循的過程如圖4所示。

圖4 液壓閥體設(shè)計(jì)過程

圖4中，一些模型的設(shè)計(jì)和原理可以建立成數(shù)據(jù)庫的形式，方便以后設(shè)計(jì)直接瀏覽或者調(diào)用，而模型和數(shù)據(jù)庫的接口可以采用Java的JDBC來實(shí)現(xiàn)。JDBC(Java Database Connectivity) 是Java 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫訪問的API(Application Programming Interface)，JDBC主要是對數(shù)據(jù)庫存放的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，且具有一系列和數(shù)據(jù)庫進(jìn)行交互的接口，如數(shù)據(jù)庫連接、SQL 語句、結(jié)果集和元數(shù)據(jù)等。

實(shí)現(xiàn)上述JDBC基本功能的3個步驟程序示例如下

connection

con=DriveManager.GetConnection("jdbc:odbc: ghq,"root","password"):

//數(shù)據(jù)庫連接接口建立

Statement stmt=con.createstatement();

//語句對象建立

ResultSet rs=stmt.executeQuery("SELECT a,b FROM Table")

2.3 無形成果 圈員自品管手法、解決問題的能力、溝通協(xié)調(diào)能力、責(zé)任心、自信心、積極性、團(tuán)隊(duì)凝聚力及和諧度共8項(xiàng)對QCC實(shí)施前后進(jìn)行評分，每項(xiàng)每人最高5分，最低1分，經(jīng)統(tǒng)計(jì)對比，各項(xiàng)總分及平均分提高明顯，見圖5。

//執(zhí)行SQL命令請求，返回需要查看的數(shù)據(jù)

while (rs.next()){

int x=getInt("a");

//獲得數(shù)據(jù)庫表記錄a項(xiàng)的值

}

一般來說，建立數(shù)據(jù)接口的過程主要分為3步：首先，是與需要查閱的數(shù)據(jù)庫建立數(shù)據(jù)連接；然后，發(fā)送SQL命令請求，實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的操作；最后，返回處理結(jié)果，如圖5所示。

圖5 Java數(shù)據(jù)接口建立流程

Java應(yīng)用程序利用JDBC應(yīng)用編程接口，采用純Java JDBC驅(qū)動程序與數(shù)據(jù)庫客戶機(jī)庫建立連接，通過命令語言訪問數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。當(dāng)然根據(jù)服務(wù)的不同類型，還可以有其他流程

3 拖拉機(jī)液壓構(gòu)件參數(shù)化建模和Java數(shù)據(jù)庫構(gòu)建

圖6 拖拉機(jī)模型

拖拉機(jī)可以作為前臺登錄的展示圖片，進(jìn)入網(wǎng)頁系統(tǒng)后可以對液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和原理以及模型等進(jìn)行瀏覽，其數(shù)據(jù)接口采用Java Applet來實(shí)現(xiàn)，Applet是Web文件的一個重要組成部分，可以利用JDBC訪問數(shù)據(jù)庫。其原理和流程如圖7所示。

圖7 Applet通過JDBC訪問數(shù)據(jù)庫流程

在數(shù)據(jù)的訪問過程中，Web瀏覽器會從Web服務(wù)器下載Applet并執(zhí)行其字節(jié)碼，當(dāng)Java發(fā)出訪問語句時，Applet將服務(wù)請求發(fā)給服務(wù)器上的JDBC，JDBC向數(shù)據(jù)庫發(fā)送SQL請求，最后JDBC將處理結(jié)果直接返回給Applet。

如圖8所示：本次主要以千斤頂?shù)囊簤合到y(tǒng)為例，對其閥體零部件和液壓回路進(jìn)行參數(shù)化建模和原理動態(tài)仿真，并將模型圖和動態(tài)原理圖上傳到系統(tǒng)中，可以直接通過數(shù)據(jù)接口進(jìn)行瀏覽。

圖8 拖拉機(jī)液壓部件作業(yè)示意圖

如圖9所示：采用仿真軟件還可以對液壓回路進(jìn)行動態(tài)仿真模擬進(jìn)行仿真，仿真過程以動畫形式保存后，可以發(fā)布到數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，通過瀏覽器數(shù)據(jù)接口可以對動畫過程進(jìn)行瀏覽，了解液壓回路的動作過程和裝置的原理。

圖9 液壓回路動態(tài)仿真

圖10表示系統(tǒng)中生產(chǎn)的裝配圖。采用Java構(gòu)建的數(shù)據(jù)庫可以直接對其進(jìn)行瀏覽，包括零部件的關(guān)鍵信息、尺寸數(shù)據(jù)和參數(shù)化設(shè)計(jì)的主要參數(shù)等，還可以以爆炸圖的形式進(jìn)行展示，如圖11所示。

為了裝配圖零部件展示的更加清晰，裝配體的各零部件使用爆炸圖的形式展示出來，還可以配備相關(guān)的裝配動畫，是液壓零部件的設(shè)計(jì)參數(shù)和功能展示的更加生動和形象，從而可以為零部件的設(shè)計(jì)提供較有價值的參考。

圖10 液壓零部件缸體裝配圖

圖11 液壓零部件缸體爆炸圖

4 結(jié)論

在進(jìn)行拖拉機(jī)液壓系統(tǒng)和零部件的設(shè)計(jì)時，將Java技術(shù)和三維建模與仿真技術(shù)引入到了設(shè)計(jì)過程中，通過三維參數(shù)化建模和Java數(shù)據(jù)接口的建立，有效提高了設(shè)計(jì)效率。以拖拉機(jī)千斤頂液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)為例，對該方案進(jìn)行了可行性驗(yàn)證，利用三維參數(shù)化建模實(shí)現(xiàn)了液壓系統(tǒng)閥缸體的裝配圖和爆炸圖的設(shè)計(jì)，利用參數(shù)化動態(tài)仿真實(shí)現(xiàn)了回路的模擬，最后利用Java Applet實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)接口的訪問，為現(xiàn)代化拖拉機(jī)零部件的設(shè)計(jì)制造提供了一種全新的數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化方案。