基于ASP模式的軸承CAD系統研究

摘要：針對中小企業在軸承設計中面臨的資金不足、技術薄弱的問題，研究了在ASP模式下，建立遠程的軸承CAD設計系統的構建思路和主要環節，并介紹了該系統中軸承的設計過程數據流的處理方法。

關鍵詞：ASP 軸承 CAD系統

0 引言

軸承是機械運動的關鍵部件，被廣泛應用至機械領域，它既能承受軸向荷載又能承受徑向荷載，有效地減小了載荷的摩擦系數，保護了機械設備。隨著我國制造業的不斷發展成熟，企業對軸承產品的精度、性能、可靠性、壽命等的要求也越來越高，因此，企業在設計軸承時，必須綜合考慮各方面因素，保證軸承產品的實用性。但目前針對軸承的實用CAD系統開發較為復雜，需要設計人員合理調整設計結構，不斷優化設計方案。同時，企業要想做好產品開發，就必須為設計人員提供用于計算、繪圖、應力分析的多種具體應用軟件和信息準備，這對于我國普遍存在資金短缺、信息技術人才缺乏等問題的中小企業是比較困難的。

Application Service Provider——應用服務提供商，簡稱ASP，是在互聯網得到廣泛應用情況下的一種以服務為核心的軟件應用和運作模式。與其他運作模式相比，ASP模式具有成本低、便于管理、操作簡單等優勢，受到了中小企業的廣泛歡迎。對中小企業而言，采用ASP模式，不僅可以省去購買主機服務器、大型數據庫以及ERP軟件的費用，還可有效地提升設計效率，一舉兩得。在ASP模式下，客戶通過Internet租用服務，隨時隨地與遠程設計系統進行交互，完成軸承設計。

1 系統總體框架設計

基于ASP模式的軸承CAD系統在對客戶提供開發支持時，必須考慮到用戶在開發環境和應用條件方面的差異性，相應地提升其協調能力和兼容能力，以保證系統開發的高效穩定進行。因此，在進行軸承CAD系統設計時，設計者必須充分考慮以上因素，使得其在總體結構上具備以下特點：

①服務功能的系統性 系統的架構必須具有較強的統一性，即能夠為用戶提供統一優質的服務，同時還要兼顧用戶的實際需求，能夠為用戶提供相應的個性化服務。

②資源的統一集成 在進行設計時，設計者要合理配置不同區域內的資源，實現資源的高效整合，不斷完善系統功能，更好地滿足用戶需求。

③良好的接口 良好的接口是保證各用戶操作系統、硬件設施、軟件設施有效連接的重要保證，它不僅支持異構的系統開發，還可以用于數據信息交換。

④系統運行的安全性 網絡化的CAD系統在進行信息傳遞與交換時，不可避免地會出現各種網絡安全問題，造成數據丟失、泄漏、破壞，影響用戶正常使用。因此，系統運行的安全性是系統總體框架設計應該考慮的重要因素。

通過分析軸承CAD的結構和需求，本文將軸承CAD系統劃分為數據層、應用層、客戶層，其系統結構詳見圖1。

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圖1 軸承CAD系統結構

數據層位于軸承網絡CAD系統的最底層，包含數據存儲和與它交互的組件或服務，是支撐應用層開展業務服務的重要保證。

應用層是整個系統的核心，它由一個或多個組件服務構成。在進行業務處理時，應用層依據一定的業務規則和程序邏輯對數據進行處理，同時它還具有信息排序和組件管理等能力。

客戶層直接負責與用戶進行交流互動，它既可以將返回的信息及時傳回中間層進行再處理，也可以將中間層的信息及時傳送給用戶。CAD應用者通過網絡瀏覽器向系統發送其設計請求。

2 軸承設計系統

2.1 滑動軸承設計模塊

滑動軸承設計是一項系統性很強的工作，它包括經驗參數選取、數據計算、結果驗證處理等環節，需要不斷重復進行。其設計計算的步驟如下：

①根據用戶所輸入的軸承在使用時的受力情況，利用載荷分析功能模塊計算出滑動軸承載荷值F，選擇所設計的軸承類型。

②根據采集到的工況條件，結合轉速n選擇寬徑比B/d的值。寬徑比B/d的選用原則是：B/d越大，軸承的承載能力越大，但油不易從兩端流出，散熱性差，油溫容易升高；B/d越小，承載能力小，但兩端泄漏量大，軸承溫升小。高速重載軸承升溫速度快，其寬徑較易取小值；低速重載軸承基于整體剛性考慮，其寬徑可以取大值；高速輕載軸承的寬徑取值主要取決于軸承的剛性要求，若無過高要求，則可以取小值，若剛性要求較高，則取較大值。

由于設計時，一般已經知道軸頸直徑d，轉速n，因此可利用選定寬徑比計算出軸承寬度B。其公式為：

B=（B/d）×d

③根據軸承載荷和轉速，計算軸頸圓周速度和軸承工作壓力。其中軸頸圓周速度的計算公式為：

v=■

軸承工作壓力計算公式為：

p=■

對比金屬軸承材料許用條件，在保證p≤[p]、v≤[v]、pv≤[pv]的條件下選擇適合的軸承材料。

④根據載荷和速度選取相對間隙值Ψ。速度愈高，Ψ值應愈大；載荷愈大，Ψ值應愈小。此外，直徑大、寬徑比小，調心性能好，加工精度高時，Ψ值取小值，反之取大值。

由相對間隙值Ψ計算直徑間隙Δ，確定軸承的配合關系。

Δ=Ψd

⑤由轉速n估算潤滑油相應的運動粘度值，對比常用工業用油參數，選定潤滑油的牌號。

2.2 滾動軸承設計模塊

滾動軸承設計過程需要查閱很多圖表，以確定參數。其設計過程是：

①根據軸承工作載荷的大小和方向、轉速的高低及回轉精度的要求、調心性能要求、安裝空間大小、裝拆方便程度及經濟性等選擇軸承的類型，并確定支承方式。

②根據軸所受載荷的大小和方向，確定軸頸直徑。

③根據工況條件和載荷情況，進行壽命校核。若軸承不符合要求，可以返回重新選擇軸承，直到滿足要求為止。

3 數據流的處理方法

在軸承設計過程中常需要根據使用條件來確定采用的軸承類型，設計者應根據用途輸入一些已知條件，包括負荷、轉速、精度、可容空間、剛性要求、噪聲要求、安裝與拆卸條件等。系統在控制主界面訪問權限的同時，還可以設置相應模塊以引導用戶快速進入。當客戶選擇完軸承的種類信息之后，即可通過超鏈接網址進入功能模塊的主界面，再根據頁面信息提示輸入原始數據，最后提交數據信息。由于數據流的復雜性并需要適時交叉查表，編程時用VBscript和ASP代碼綜合控制訪問者填寫表單的順序以保證設計過程的正常進行。

在軸承的整個設計過程中，其各步驟階段化明顯。為了便于系統操作，設計人員可以根據軸承所處作業條件的差異，將各設計步驟進行功能化和模塊化處理。

軸承設計中經常需要查閱表格和圖形，才能確定某參數值。在系統中，將表格中的數據以數組的形式存儲和檢索，直接編在解題的程序中。如對開式滑動軸承寬度尺寸值B的數列為34、45、50、55、…180共14個值，若將計算所得的軸承寬度尺寸值B圓整最接近標準值，則應先將標準寬度值放入數組，再依照大小順序進行計算值比對，最后從2個臨近值中選取最接近的一個。在服務器的CAD系統中，不同類型的軸承作為獨立的模塊被調用，并通過參數化的方式更新CAD輸出。CAD模塊在得到設計模塊給定的最終參數后，更新CAD圖形，并與參數一起提交客戶層，反饋到用戶。

4 結語

將傳統的CAD系統向基于Web的CAD平臺轉移是CAD發展的必然趨勢。企業在整合軸承CAD設計資源，提高其信息化程度與產品設計能力額的同時，也應該進一步提升其文檔管理的規范性，逐步優化設計流程，提高設計質量。

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