摘要：本文主要介绍基于面向对象的编程语言Visual C++6．0开发的双梁桥式起重机可视化设计软件。该软件能够将过去繁琐的人工设计计算过程，变成具有可视化环境、人机交互方便、设计过程简单快捷的计算机辅助设计过程，使设计效率大大提高，具有一定的实际意义。
关键词：桥式起重机；可视化设计；Visual C++6．0
桥式起重机广泛应用于工业生产过程中，随着科技进步、计算机技术的发展及市场竞争的日趋激烈，对起重机的设计质量和效率提出了越来越高的要求。传统上工程技术人员在桥式起重机设计，尤其是非标设计过程中需要大量的手工计算、绘图，设计过程反复多，周期长并且效率低；而通常的优化设计，亦不够直观，不好调整，往往不能满足系列设计或特殊要求的需要。我们可以将可视化技术引入起重机的CAD设计中，结合优化，通过程序设计，提高设计速度，缩短设计周期，在提高产品性能，降低产品的生产成本以及开发设计系列化产品和进行非标设计等方面都有重要作用。
1.双梁桥式起重机可视化设计的介绍
可视化是利用计算机图形学，将数据转换成图形在屏幕上显示出来，使处理过程直观可见的方法和技术。我们把可视化技术应用到双梁桥式起重机CAD软件设计中，使设计者可以直观地查看和控制各个参数的变化，将结构形状和尺寸以图形的方式直接显示在屏幕上，通过键盘或鼠标改变参数来实现对图形的控制，并调用几何尺寸模块和结构验算模块来分析计算或验算所得到的参数的合理性和准确性，并将改变后的图形和应力情况反馈给设计者。这样就可将繁琐的人工设计计算过程，变成具有可视化环境，设计过程简单快捷的计算辅助设计过程，使设计速度大大提高。图1为可视化设计的流程图。
双梁桥式起重机可视化设计是基于Visual C++这种面向对象的可视化程序设计语言来实现的，可以为设计者提供更加逼真的可视化设计环境，具有设计的准确性、过程性和界面的交互性等特点。所开发的双梁桥式起重机可视化设计程序具有较好的人机交互界面，能方便地看到设计指标的变化，从很大程度上改善设计效率和质量。
2.双梁桥式起重机可视化设计的技术实现
2．1可视化的界面设计
在双梁桥式起重机可视化软件的主界面上有 基本设计参数 、 扩展设计参数 、 桥机正视 、 桥机侧视 、 主梁截面 等菜单项，点击有关菜单项就可以进入到相应的设计环境中。图2为 桥机正视 可视化设计界面。
桥机的可视化界面的特点是图形、参数及设计指标集成在一个界面上。设计者在进行设计时，可以直接通过可视化输入界面来输入设计参数和基本尺寸参数，比如起重量、起升高度，跨度及工作级别等，在输入尺寸参数的同时系统会自动调用尺寸计算模块来保证各个尺寸之间的协调性。根据可视化界面的特点，输入参数的改变所引起图形的变化可以实时反映在屏幕上，这样根据设计要求和设计经验，设计者就可以对其尺寸比例来进行直观地初始设计。在输入参数时，可以选择键盘直接输入数据、键盘的上下箭头和控件的上下按钮3种方式来实现。
设计者可使用 桥机正视 、 桥机侧视 、 主梁截面 等可视化界面进行参数输入。在图3所示的桥机 主梁截面 可视化设计界面中，设计者需要对主梁高度、盖板宽度、腹板厚度等参数进行输入，调整数据所产生的变化会直接反映到图形上，非常方便设计者进行可视化操作。此外所输入的参数将直接影响起重机的强度与刚度，起重机的总重量和其他诸如外形形状、通过性和制造工艺性等也与这些参数有关。
2．2可视化设计强度验算
在设计参数都确定后，设计者可点击可视化设计界面的 验算 按钮，系统就可以自动调用结构验算模块对所输入的参数进行验算，验算内容包括结构静强度、疲劳强度、静刚度、动刚度、整体稳定性、局部稳定性等。验算结果如危险点的强度、疲劳强度、静刚度、整体稳定性等的验算值与许用值以及合格与否的判断，则通过表格的方式显示在界面上，便于设计者查看[1]。如果验算不合格，设计者可根据验算的结果重新调整输入的参数，一边改变参数，一边进行验算，直到找到一组满意的参数为止。例如，点击桥机 主梁截面 可视化设计界面的 验算 按钮就可以弹出桥机 参数验算 可视化软件界面，如图4所示。
2．3可视化设计结果输出
可视化设计的参数验算完成后，如果能够满足起重机强度、刚度、稳定性等方面的设计要求，设计者可通过点击主界面的 确定 按钮，就可以将所有更新的设计数据即可视化的设计结果输出到数据文件中。生成的数据文件可供生成二维工程图纸、三维实体模型以及抽壳式简化三维模型，此外计算说明书生成模块在运行时也可以直接读取该数据文件，调用其中相应的数据来生成计算说明书。图5为桥机可视化设计所输出的数据文件。
3.可视化设计及其与优化的结合
在双梁桥式起重机设计中，可视化设计可以进行独立的设计。设计者按要求输入设计参数，通过尺寸模块的调用来保证尺寸的协调性，在设计参数确定后调用结构验算模块进行强度、刚度、稳定性的验算，并依据验算的情况有选择的对所输入的参数进行合理调整，直至符合设计要求。这种方法的使用可以独立的进行设计，效率较高。
在双梁桥式起重机设计中，可视化也可作为优化设计的补充和后处理。传统的优化过程用户不可控制，结果固定，也不便于改动。而利用这种可视化界面进行的优化调整，设计者可以轻松地改变某些不符合要求的参数，进行系列设计，或满足某些特殊要求，克服了传统优化方法的不足，更加方便设计者进行设计工作[2]。
熟练掌握该软件的使用后，可视化设计可以用来完成简单的手工优化工作。由设计者改变设计参数，依靠计算机随时验算性能、应力和应变，进行反复调整，直到找到满意的参数为止。其中以起重机结构自重最轻作为优化的目标函数；以主梁的高宽、板厚等作为优化变量；以金属结构所应满足的强度、刚度、稳定性等条件作为优化的约束条件，优化设计的三要素俱全。只不过优化过程是由人工控制的，最终的优化结果取决于设计者在优化过程中的经验和判断。
4.结束语
采用Visual C++面向对象的编程方法开发的桥式起重机可视化设计程序，实现了在起重机设计过程中的人机交互和结果的可视化，设计过程简单快捷，实践中表明该可视化软件的使用可以全面提升产品的设计质量和速度，也同样适用于需非标设计的其他机械产品设计中，具有一定的推广价值。