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基于Web的远程液压传动系统设计模式研究
[ 作者: 人气:2142 日期:2008/7/1 15:10:46 ]
    
    在科学技术迅猛发展的今天,计算机技术、网络技术、通信技术等现代化信息技术正对人类的生产生活产生着前所未有的影响。这些信息技术的进步,为今后制造业的发展,设计方法与制造技术模式的改变指明了方向,为数字化设计资源与制造资源的远程共享,进一步提高产品开发效率奠定了基础。这一点已经引起了学术界的广泛关注,并且有很多科研学者已经投入到了这方面的研究。目前在液压领域中,特别是中小企业在进行液压传动系统的设计时,存在着零部件种类繁多、系统集成复杂、参考资料缺乏等一系列困难,而远程设计服务可以解决这些问题。为减轻液压设计人员的工作负担,实现现代化设计模式的转变以及设计资源、技术资源和产品信息的共享,本文提出了建立基于Web的远程液压传动系统设计的新模式。
   
    1、系统的体系结构
   
    基于Web的远程液压传动设计系统采用B/S(浏览器/服务器)模式的体系结构,见图1。服务器端上存放了所有与设计计算相关的应用程序,以及用户信息数据库、产品信息数据库与专家知识数据库等。用户在使用该设计系统时,只要客户端具备上网功能(即安装了IE浏览器并接通网络)即可访问使用。这样的体系结构具有它独特的优势:克服了传统单机版应用程序只能单机操作的局限性,实现了设计与技术资源的跨区域、跨平台共享,使设计人员的工作变得简单方便,提高了工作效率。

    2、系统的工作流程
   
    用户在客户端启动IE浏览器进入系统初始界面,这里提供了关于远程液压传动设计系统的介绍。如果用户想提交设计任务,则可以注册并填人相关信息,然后登录进入操作页面。首先,用户要选择一种工作模式:过程全自动化智能处理模式或人机交互模式。这两种模式的主要区别在于:用户选择前者时,只要在一开始提交设计的任务要求、基本参数以及设计计算过程中需要用到的一些参数即可,其余的工作都由系统自动完成,直到最后生成设计方案供用户审核;而后者,就是指系统在分析、计算过程中每次需要选择参数或方案的时候,都要询问用户的意见,由用户来做出选择。如果提供的众多参数或方案中没有用户满意的,或用户自己有特殊要求,可以自行指定。因此,该工作模式适合于高级用户或有特殊要求的用户使用。接下:来,用户便可按照所选工作模式的流程来完成设计工作。整个系统的工作流程见图2。

    3、系统的主要功能模块设计
   
    该系统按功能可分为以下几个主要模块:
   
    (1) 数据库信息管理模块
   
    该模块的主要功能包括各个数据库中相关数据的录入、修改、管理与日常维护。存放在服务器上的数据库主要有:用户信息数据库、产品信息数据库、专家知识数据库与成功案例数据库等。用户信息数据库
    中存放用户的信息,包括登录系统的用户名和密码、客户的联系方式、设计任务的内容,提交日期等;产品信息数据库中存放液压器件提供商所提供的液压元件信息,包括液压泵、电动机、液压阀、密封元件等产品的规格、型号等;专家知识数据库中存放了多年来一直从事液压设计领域研究的相关专家提供的新知识体系、新评价标准、新决策方法等前沿知识与技术,供设计计算时应用程序参考调用;成功案例数据库中存放了目前在工程上已经成功应用的一些方案,供相关应用程序参考调用。
   
    (2) 电子商务模块
   
    该模块主要就是负责向客户收取设计费用,包括向用户提供价目表,让用户选择费用支付方式,签订电子合同等。
   
    (3) 数据输入输出处理模块
   
    该模块可分为两部分:一部分负责处理用户提交上来的信息数据,将其存人数据库或交给设计计算模块进行处理;另一部分负责将最后生成的液压系统图以及一些技术文件以HTML页面形式输出到客户端,或以附件形式供用户下载。
   
    (4) 设计计算模块
   
    该模块是整个液压设计系统的核心部分,所有的设计、分析与计算工作都在该模块完成。该模块又分为多个子模块,分别完成不同的功能。简述如下:
   
    ① 液压系统负载特性分析子模块。该模块的主要功能是生成液压执行元件的负载图与速度图。

    ② 液压系统方案设计子模块。该模块的主要功能包括油路循环方式、油路组合方式、调速方案、油源方案以及液压基本回路的分析与选择。

    ③ 液压执行元件参数设计子模块。该模块的主要功能包括选择液压执行元件的类型、确定执行元件的结构参数、计算执行元件在不同工作阶段的P(压力)、Q (流量)、P (功率),以及生成液压执行元件的工况图等。

    ④ 液压系统原理图生成子模块。该模块的功能是自动生成液压系统原理图,即先将所选的各种液压回路组合在一起,然后检查、完善、修改并整理。

    ⑤ 液压元件选用与设计子模块。该模块的功能包括液压泵、电动机、油箱、过滤器等能源装置的设计选用;各种压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀等控制元件的选用;密封装置与密封元件的设计选用等。

    ⑥ 液压系统性能检验、动态仿真子模块。该模块的检验内容一般包括系统压力损失、系统效率、系统发热与温升及液压冲击等。对于要求比较高的液压系统,还要进行动态性能检验或计算机仿真等。

    ⑦ 设计结果生成子模块。该模块的功能是绘制液压系统工作图及编制技术文件,这是设计过程的最后一项。系统工作图包括液压系统图、各种装配图和各种非标准液压元件装配图及零件图等;技术文件包括设计计算说明书、使用说明书、零部件目录表、标准件、通用件和外购件总表及调试大纲等。
   
    (5) 工作模式参数处理模块
   
    该模块为设计计算模块解决参数选择问题。就是说,设计计算模块中的各应用程序在遇到选择方案或参数的问题时,会自动询问该模块如何处理。如果用户选择的是过程全自动化智能处理模式,该模块就会根据用户在初始阶段提交的要求进行智能选择,然后将选择结果返回设计计算模块;如果用户选择的是人机交互模式,该模块就会自动将候选参数或候选方案输出到客户端询问用户,让用户进行选择,并将用户选择的结果返回设计计算模块。
   
    4、系统实现的关键技术

    4.1 基于Web的信息安全策略
   
    互联网发展到今天,它带给人们的利益是显而易见的。然而,任何事物都具有两面性,都是矛盾的统一体。互联网也是如此,在它引导社会发展潮流的背后,充满了无数的安全隐患。由于该远程液压传动系统设计模式是基于Web的B/S模式,用户在使用时,向服务器端提交的信息很可能属于企业机密,需要对外界保密,因此一定要保证信息与数据交换的安全性和可靠性。为此必须采取一系列措施,利用数据加密、电子防伪、数字证书技术,信息认证技术等策略来保障网上通信的安全。
   
    4.2 液压系统CAD技术
   
    生成液压系统图是设计过程中至关重要的一个环节。整个设计方案的很多信息都包含在液压系统图中,是系统施工安装的图样,也是用户评价设计结果好坏的重要参考对象,而且液压系统图必须采用国家标准规定的图形符号绘制。液压系统CAD技术在国内外已经有一定的发展历史,并且自动生成液压系统图的技术也已经比较成熟。其中一些软件是对AutoCAD进行二次开发而成,一些是不依赖其它平台的自行开发的软件。因此,该基于Web的远程液压传动设计系统应借鉴或引用已相对成熟的技术,以使自身的功能更加完善、更加强大。
   
    4.3 液压系统仿真技术
   
    在对液压系统进行设计、分析和改进时,计算机动态仿真具有重要的价值。早在20世界50年代,Hanpun(1953)和Nightingale(1957)就已经开始了这方面的研究工作。70年代末期依赖,国外开发了许多精度高、速度快、功能方便的各类液压系统静动态特性通用仿真软件。主要有德国亚琛(Archen)工业大学液压启动传动及控制研究所开发的DSH程序系统;英国巴斯大学研制的液压系统自动仿真程序HASP;瑞典林平大学为液压系统和元件的仿真而开发的通用程序HOPSAN等等。
   
    5、结论
   
    本文提出了基于Web的远程液压传动系统设计模式,详细分析了系统的体系结果、工程流程、主要功能和实现的关键技术,为未来设计模式的转变做出了一定的探索。计算机技术与Web技术对人类社会的影响浪潮已势不可挡。在此推动下,现代设计技术与制造技术模式的转变已成必然。虽然目前基于Web的设计技术的研究与应用仍处于起步阶段,但是,只要广大科研学者不断进取,辛勤努力,勇于克服前进道路上的困难,基于Web的远程液压传动系统设计模式一定会变得更加成熟,基于Web的设计模式转变一定会有美好的明天。

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