基于SolidWorks的道路信号控制机参数化设计

毛克成 沈旻昊

（南京莱斯信息技术股份有限公司，江苏 南京210007）

0 引言

随着我国道路交通的飞速发展、城市化水平的不断提高，道路交通管理对信号控制机的需求日益扩大，此外，不同地区、不同路段对交通信号控制机的性能要求也各不相同，因此需要研发多系列多型号的信号机以满足市场需求。

在多系列多型号信号机结构设计过程中，仅尺寸发生变化或可以共用的零部件都需重新建模，如此势必占用额外的存储空间，造成重复设计，导致效率降低。因此，本文基于Solid－Works研究道路交通信号控制机参数化设计的方法。

1 零部件参数化设计方法

SolidWorks是一套多功能的集成系统，可用于产品的设计、分析和加工等过程，此外还具有良好的功能扩充性和开发性接口。

基于SolidWorks的零部件参数化设计有以下3种方法：（1）通过自身配置功能并结合Excel建立系列零件设计表来完成参数化设计，其基本流程如图1所示；（2）采用宏技术通过内部编程操作原始模型，建立标准零件库；（3）利用尺寸驱动原理，采用外部编程平台（如VB、VC＋＋）在模型原有基础上改变尺寸参数，生成新的零部件。第一种方法灵活应用了自身参数化的设计功能，使用方便，不需外部软件开发，非常便于修改、维护和扩展，适用于简单形体的参数化设计。后两种方法开发、维护成本较高，适用于复杂形体的设计。

图1 基于配置的参数化设计

道路交通信号控制机的组成零部件不繁杂，结构形式也比较简单。综上所述，本文采用第一种方法对信号机进行参数化设计。

2 道路信号控制机结构的参数化设计

根据交通信号控制机的功能可将其分成机柜、组件箱、接口板组件、电源控制组件和接线端子排组件这五大模块，如图2所示。

对于各型信号机，相应模块的尺寸大小和空间分布不同，且没有一定的规律，但是结构形式相同。此外，大部分模块采用插箱式结构。因而我们可采用分模块参数化设计，再手动增删修部分零部件，最后进行整体装配。如此对计算机性能要求不高，还提高了设计效率，降低了加工成本，便于维修和调试。

图2 交通信号机结构图

机柜模块是信号机的结构主体，因而首先对其进行参数化设计。机柜由机柜框架、门部件、内立柱、手控盒和机顶盖等组成，如图3所示。

图3 交通信号机机柜

在建模前，首先根据机柜的功能确定其总体设计参数，一般机柜的变型都是外形尺寸的改变或是增删零部件，因而将机柜高度、深度、宽度作为总体设计参数；其次确定自顶向下的模型树以及各零部件间的装配关系。

按确定好的模型树建立机柜模型，这里尤其要注意的是，对于有阵列特征的零部件，在编辑阵列特征时需勾选添加间距尺寸和显示实例记数。这样才能将阵列尺寸作为驱动尺寸，为之后的参数化建模奠下基础。然后对各零部件进行参数化设计。

由于各零部件参数化设计过程基本一致，因而这里仅详述机柜框架参数化设计的过程：（1）右击设计树的注解，勾选显示特征尺寸并查看尺寸名称；（2）重命名特征尺寸，遵循顾名思义的原则，例如将尺寸1 156mm命名为机柜高度，这样便于变型设计时尺寸参数的修改；（3）将相应的尺寸进行链接，以减少参数的个数；（4）在配置菜单列表下，创建并编辑系列零件参数表，定义各驱动参数，命名各配置名称并修改驱动尺寸；（5）显示所需要的零件配置。

在机柜各零件的参数化模型均建好后，在机柜装配体的配置菜单下创建系列零件设计表。设计表应包含各零件的相应配置及装配关系。其中应将各零件配置“＄状态＠零件”手动改为“＄配置＠零件”，然后在相应列填写该零件的配置名称。如此，机柜的参数化模型便建好了。

若对信号机进行变型设计，将机柜的宽度由原来的375mm改为450mm，高度由原来的1 156mm改为1 300mm，仅需修改设计参数。首先确定这两个参数对机柜的哪些零部件有影响，机柜宽度和高度的改变会影响机柜框架的宽度和高度、长加强筋的高度、机顶盖的宽度、机柜门的高度；然后对这些零部件的系列零件设计表进行相应尺寸的修改，从而生成新的配置，完成变型设计，如图4所示。

图4 信号机配置前后对比图

依此对信号机的其他模块进行参数化设计。在进行新型信号机设计时，驱动参数生成各模块的新配置，再手动装配各模块。若需增删零部件，再手动进行修改。

3 结语

本文根据交通信号机的功能对其采用分模块参数化设计，并详述了通过SolidWorks自身配置进行参数化设计的过程。随着参数化模块和标准零件库的建立，不仅可以继承已有的技术成果，减少重复设计，实现各型号共用；还能节省经费，缩短开发周期；而且可以提供一个变型设计平台，以满足用户的个性化需求，从而有利于保证型号研制的总体质量。

［1］石宇航.智能交通信号控制机［D］.北京：北方工业大学，2008.

［2］丁杰.基于SolidWorks的机械零件参数化设计方法［J］.甘肃科技，2009，25（3）：20－21.

［3］羊有道，毛忠峰.道路交通信号控制机结构设计［J］.机电产品开发与创新，2012，25（4）：157－158.

［4］吴明，范志刚，张珏.运用Pro／ENGINEER进行机柜参数化设计［J］.电子机械工程，2004，20（4）：57－60.