基于Visual Lisp的滑動軸承設(shè)計

摘 要:為了提高滑動軸承設(shè)計效率并規(guī)范其基本設(shè)計流程，開發(fā)了一套滑動軸承的CAD系統(tǒng)。在AutoCAD環(huán)境下完成了滑動軸承的設(shè)計計算與校核，給出滑動軸承的計算參數(shù)，并以壓力供油徑向圓柱滑動軸承為例，對軟件進行了驗證。結(jié)果表明，該系統(tǒng)可滿足滑動軸承輔助設(shè)計計算的需要。利用該系統(tǒng)，可減少滑動軸承設(shè)計中的重復性工作，提高設(shè)計的準確性和效率。

關(guān)鍵詞:滑動軸承AutoCADVisual Lisp二次開發(fā)

中圖分類號:TH133.31文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)09(b)-0123-01

滑動軸承雖然結(jié)構(gòu)簡單，但其標準化、系列化生產(chǎn)卻難于實現(xiàn)，滑動軸承的結(jié)構(gòu)及動力參數(shù)設(shè)計與計算是一項繁瑣的工作。滑動軸承的設(shè)計一般靠查機械設(shè)計手冊并用手工計算完成，在結(jié)構(gòu)方案確定后，大量的參數(shù)計算與校核，所以設(shè)計周期長、分析計算繁雜且計算結(jié)果不準確、無法實現(xiàn)最優(yōu)化參數(shù)設(shè)計，圖紙數(shù)量較多，有時僅變動個別參數(shù)，也必須重新繪制一系列圖紙。手工繪制圖紙效率很低，不便于圖紙的管理，也不便于借鑒設(shè)計，增加了產(chǎn)品研發(fā)周期，常常無法滿足生產(chǎn)的需要。

在機械設(shè)計中利用計算機技術(shù)，實現(xiàn)滑動軸承的計算機輔助設(shè)計和計算，優(yōu)化軸承參數(shù)，將會大大減輕設(shè)計人員勞動強度，縮短產(chǎn)品設(shè)計周期[1][2]。本文以《機械設(shè)計手冊》為設(shè)計依據(jù)，基于AutoCAD的Visual Lisp二次開發(fā)環(huán)境，開發(fā)了一套符合工程設(shè)計習慣滑動軸承設(shè)計CAD系統(tǒng)，將設(shè)計工作中的計算等程序化、規(guī)范化，以便于提高設(shè)計效率，提高設(shè)計資源利用率。以此系統(tǒng)為基礎(chǔ)，通過與CAPP、CAE的集成，還將改善軸承產(chǎn)品的設(shè)計參數(shù)和制造工藝 [3]。

1系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能

1.1 系統(tǒng)設(shè)計目標

改變傳統(tǒng)滑動軸承設(shè)計設(shè)計周期長、分析計算繁雜且計算結(jié)果不準確、無法實現(xiàn)最優(yōu)化參數(shù)設(shè)計的缺點，由計算機完成計算和參數(shù)優(yōu)化，并輸出繪制好的圖紙，從而高效、快速地設(shè)計出參數(shù)最優(yōu)的軸承產(chǎn)品。具體地說，應實現(xiàn)以下四個目標:

(1)用戶輸入?yún)?shù)后，系統(tǒng)自動進行相關(guān)計算;(2)系統(tǒng)自動根據(jù)計算結(jié)果和國家標準選擇公差等相關(guān)值;(3)自動進行圖樣的繪制，生成零件圖和裝配圖;(4)能夠管理尺寸參數(shù)和圖樣[4]。

1.2 系統(tǒng)具體工作要求

開發(fā)滑動軸承CAD系統(tǒng)時需要完成的具體工作包括:(l)收集整理滑動軸承設(shè)計資料，對設(shè)計公式進行修正、優(yōu)化;(2)收集整理相關(guān)工程師的設(shè)計知識，建立設(shè)計方法知識庫;(3)對有關(guān)設(shè)計參數(shù)圖、表中參數(shù)進行數(shù)字化處理，錄入數(shù)據(jù)庫中;(4)處理設(shè)計公式及設(shè)計參數(shù)，完成計算知識庫的設(shè)計;(5)開發(fā)基本數(shù)據(jù)輸入程序，實現(xiàn)人機交互，為調(diào)用相關(guān)計算程序提供足夠的信息;(6)設(shè)計參數(shù)計算程序，確立最優(yōu)設(shè)計參數(shù)，并用數(shù)據(jù)進行測試、修正;(7)設(shè)計圖形處理程序。

1.3 系統(tǒng)功能模塊

根據(jù)軸承CAD要實現(xiàn)的基本功能，整個系統(tǒng)分為四個部分:(1)用戶管理子系統(tǒng);(2)知識庫管理子系統(tǒng);(3)參數(shù)計算子系統(tǒng);(4)繪圖子系統(tǒng)。各個子系統(tǒng)又包括若干功能相對獨立的模塊。系統(tǒng)的功能模塊如圖1所示。

1.4 系統(tǒng)工作流程

(1)建立系統(tǒng)知識庫。以《機械設(shè)計手冊》中滑動軸承設(shè)計計算公式為基礎(chǔ)，將滑動軸承設(shè)計計算公式、計算參數(shù)、圖表、公差配合標準等存入數(shù)據(jù)庫(如圖1）;

(2)開發(fā)設(shè)計計算程序及圖形處理程序，實現(xiàn)計算機輔助軸承產(chǎn)品的設(shè)計。開發(fā)設(shè)計人員進行新產(chǎn)品設(shè)計時，只須輸入軸承的工作參數(shù)，計算機自動進行參數(shù)選擇和設(shè)計計算，并根據(jù)計算結(jié)果自動生成軸承設(shè)計圖。

2系統(tǒng)設(shè)計流程

Visual Lisp是開發(fā)AutoCAD的重要工具，按設(shè)計需要形成對話框，在對話框中輸入特征參數(shù)，通過對話框驅(qū)動程序?qū)崿F(xiàn)其它參數(shù)的計算及其性能計算，在設(shè)計過程中會用到大量的圖表，所以在對話框中還可以調(diào)用幻燈片，進行查表等工作，實現(xiàn)友好的人機交互。

啟動AutoCAD軟件，進入系統(tǒng)初始界面，下面以壓力供油徑向圓柱滑動軸承設(shè)計計算為例進行說明。如圖2所示，在菜單中選擇“滑動軸承設(shè)計”→“壓力供油徑向圓柱軸承”→“單軸向油槽整體式”進入壓力供油徑向圓柱軸承設(shè)計計算界面。

3功能驗證

下面應用本系統(tǒng)進行《機械設(shè)計手冊》中汽輪機轉(zhuǎn)子的徑向軸承進行計算。

已知條件:轉(zhuǎn)子直徑d=300mm;軸承載荷F=65kN;軸頸轉(zhuǎn)速n=3000r/min;軸承選用剖分、調(diào)心式，載荷垂直向下，壓力供油，在水平剖分面開兩軸向供油槽，進油溫度控制在40℃左右。

啟動AutoCAD軟件，進入系統(tǒng)初始界面。在菜單中選擇“滑動軸承設(shè)計”→“壓力供油徑向圓柱軸承”→“單軸向油槽整體式”進入壓力供油徑向圓柱軸承設(shè)計計算界面，如圖3所示。在該界面中輸入設(shè)計條件，按系統(tǒng)工作流程和從上到下，從左至右的操作順序，進行順序設(shè)計計算，確定設(shè)計基本參數(shù)。

通過本軟件系統(tǒng)的計算，其結(jié)果與手冊中的手工計算結(jié)果相同。本設(shè)計系統(tǒng)具有較強的適用性，在運算時查表也極其方便，能快速計算繁瑣的數(shù)字，并且計算結(jié)果比較精確。解決了滑動軸承在設(shè)計中的難題，在本系統(tǒng)中采用了糾錯功能，可以提高人為輸入數(shù)值的準確性(如圖2）。

4結(jié)語

在Visual Lisp開發(fā)環(huán)境下，以《機械設(shè)計手冊》為依據(jù)，開發(fā)了滑動軸承設(shè)計的CAD系統(tǒng)。該滑動軸承CAD系統(tǒng)界面友好、直觀，操作符合工程設(shè)計人員的習慣，系統(tǒng)工作流程規(guī)范，符合我國機械行業(yè)傳動設(shè)計要求，系統(tǒng)中設(shè)計參數(shù)數(shù)據(jù)來自《機械設(shè)計手冊》，數(shù)據(jù)準確可靠，可有效提高滑動軸承設(shè)計計算精度，縮短產(chǎn)品設(shè)計周期，減少重復性勞動。本文系統(tǒng)開發(fā)所采用的方法也適用于其他類似設(shè)計。