（机械工程专业论文）轴系零件结构参数化设计与开发.pdf

。y u q o u v 塾至至堡苎塑兰塑兰堡1 计量茎垄 轴系零件结构参数化设计与开发 专业机械制造 工程硕士研究生杨彩风指导教师马咏梅刘存友 摘要 轴是组成机械的重要零件之一，轴是支撑轴上零件、传递运动和动力的关 键部件，机器的工作能力和工作质量在很大程度上与轴有关，轴一旦失效，有 可能造成严重后果，轴的设计很重要，其设计不同于一般零部件的设计，它包 含两个主要内容：强度设计和结构设计。为了保证安装在轴上的零件能正确地 定位和固定以及轴的加工和装配的要求，必须合理地定出轴各部分形状和结构 尺寸，也即进行结构设计。实际设计中，强度计算和结构设计互相关联、互相 影响，需要不断地交互。我所进行的轴系参数化设计的重点则放在结构设计， 用户通过使用软件，熟悉轴系结构设计和轴系结构分析：熟悉并掌握轴、轴上 零件的结构形状及功用、工艺要求和装配关系；熟悉并掌握轴、轴上零件的定 位与固定方式；了解轴承的类型、布置、安装及调整方法，以及润滑和密封方 式。 本论文是在分析和研究减速器轴结构设计的基础上，应用数据库技术、特 征建模技术、参数化驱动技术和自动装配技术、对设计轴系结构的资源库和与 软件系统的开发进行了研究。论文在理论和实践中的主要成果和特色如下： ( 1 ) 以参数化设计思想为依据，利用d e l p h i5 0 语言，开发了用对话框形 式进行人机对话的轴系参数化设计系统，介绍了设计思路和实现手段。 io a 8 b ax 轴系零件结构参数化设汁与开发 ( 2 ) 详细介绍轴系设计的一般步骤，在满足强度、刚度和装配、加工等 要求的条件f ，轴的结构应设计得越简单越好，在减速器传动轴系常用的传动 方案选择2 0 种进行此次的设计，列举出轴系结构设计实验方案和设计方案结 果。 ( 3 ) 论文阐述了软件设计的基本思路和设计目的，在分析系统目标和系 统需求的基础巴，论述了系统的总体方案设计，对系统的总体结构和功能模块 以结构图和文字晓明的形式进行论述，并提供了软件界面设计的部分程序。 ( 4 ) 阐述了数据库设计技术的基本理论和方法，详细介绍d e l p h i5 0 编程 软件的特点，详细论述了用利用d e l p h i5 0 自带的d a t a b a s e d e s k t o p 仓1 建轴系结 构资源数据库的过程及利用d e l p h i5 0 建立数据库共享的方法。 ( 5 ) 讨论了轴系结构参数化设计建立的关键技术。介绍参数化造型的主 要技术特征和轴系零件自动装配中的尺寸驱动原理及自动装配的含义。详细讨 论了对s o l i d w o r k s 一- 次开发的方法，及s o l i d w o r k s 的特点：如特征造型、参数 化驱动、动态模拟功能、特征管理器和动态约束检查等。详细介绍利用 s o l i d w o r k s2 0 0 4a p i 函数控制图形绘制的过程。 ( 6 ) 本文最后通过实例展示了系统的实际运行效果和用户界面的使用， 并对进一步的研究工作进行了讨论。 关键词：轴系结构参数化设计数据库二次开发 辘黎零譬 结擒参数证设待每哥发 p a r a m e t r i cd e s i g na n dd e v e l o p m e n to f a x l e s y s t e mc o n s t r u c t i o n m a j o rm e c h a n i c a lm a n u f a c t u r i n g p o s t g r a d t ey a n gc a i f e n g s u p e r v i s e o r m ay o n g m e il i uc u n y o u a b s t r a c t a x l ei so n eo ft h em o s ti m p o g a mp a r t so fm a c h i n e s i tp r o v i 曲sb a s e sf o rp a r t s w h i c hi sa s s e m b l e do ni t i t p a s s e sp o w e ra n dm o t i o n s t h ea b i l i t ya n dw o r k i n g q u a l i t yo fa m a c h i n ea r em a i n l yd e p e n d e do na x l e s o n c ea x l ef a i l s ，s e r i o u sp r o b l e m s m a yo c c u r s ot h ed e s i g no fa x l ei sv e r yi m p o r t a n ta n dd i f f e r e n tf r o mt h ed e s i g no f g e n e r a lm a c h i n ep a r t s c a x l ed e s i g ni n c l u d e st w oc o n t e n t s ：s t r e n g t h r t e s sd e s i g na n d c o n s t r u c t i o nd e s i g n i no r d e rt oa s s u r et h ec o r r e c tp o s i t i o no ft m r t so na x l ea n dm e e t w i t lt h er e q u i r e m e n to fa x l em a k i n ga n da s s e m b l i n g i ti sn e c e s s a r yt od e s i g nt h e s h a p ea n dc o n s t r u c t i o ns i z e so fa x l ec o r r e c t l y ，t h a ti sc o n s t r u c t i o nd e s i g n d u r i n g a c t u a ld e s i g n i n g ，s t r e n g t h n e s sd e s i g na f f e c t sc o n s t r u c t i o nd e s i g ns oi t i s a b s o l u t e l y n e c e s s a r yt oc o n s i d e rt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e ns t r e n g t h n e s sd e s i g na n dc o n s t r u c d o n d e s i g n if o c u s e do nt h ec o n s t r u c t i o nd u r i n gm ya x l es y s t e md e s i g n c u s t o m e r sc a r lu s e s o f t w a r et og e tf a m i l i a rw i t ht h ec o n s t r u c t i o nd e s i g na n dc o n s t r u c t i o na n m i z a t i o no f a x l e ；c o n s t r u c t i o na n df u n c t i o no f a x l ea n do t h e rp a r t so na x l e ；t h ef i tw a yo f p a r t so n a x l e ；t h et y p e s ，t h ea d j u s t m e n t ，l u b r i c a t i o n ，a n ds e a l i n gw a yo f b e a r i n g s t h ee s s a yi ss t u d y i n gt h ed a t a b a s ea n ds o f t w a r es y s t e md e v e l o p m e n to fa x l e s y s t e mb ya p p l y i n gw i t hd a t a b a s et e c h n o l o g y , t h et e c h n o l o g yo ff e a t u r i n gm o d e l i n g ， p a r a m e t r i cd r i v et e c h n o l o g ya n da u t o m a t i ca s s e m b l yt e c h n o l o g y t h ee s s a ym a i n l y c o n t a i n st h ef o l l o w i n g ： ( 1 ) b a s e d o nt h e d e s i g n i n gc o n s i d e r a t i o n ，u s i n gd e l p h i5 0 ，d e v e l o p t h e d e s i g n e r t o c o m p u t e re x c h a n g i n gd e s i g ns y s t e m ，i n t r o d u c et h ed e s i g np r o c e d u r ea n d t h em e a nt or e a l i z e ， 轴系零件结构参数化设计与开发 ( 2 ) e x p l a i ni nd e t a i lt h eg e n e r a ls t e p so f a x l es y s t e md e s i g n i ti st h eb e s td e s i g ni f t h e a x l ec o n s t r u c t i o nd e s i g ni st h es i m p l e s ta n da tt h es a n l et i m ei tc a r la s s u r et h a tt h ea x l e m e e tw i t ht h er e q u i r e m e n to fs t r e n g t h n e s s ，r i g i d n e s sa n da s s e m b l i n ga n d a n u f a c t u r i n g ( 3 ) t h ee s s a ye x p l a i n st h eb a s i cc o n s i d e r a t i o nw a ya n dt h ea i mo fs o f t w a r ed e s i g n b a s e do nt h ea n a l y z a t i o no fs y s t e ma i m sa n d r e q u i r e m e n t ，p r o v i d i n gt h eg e n e r a l d e s i g nw a y i ta l s oe x p l a i n st h eg e n e r a lc o n s t r u c t i o no f t h es y s t e ma n df u n c t i o n m o d u l e sw i t hc o n s t r u c t i o ng r a p h i c sa n dw o r d sa n dp r o v i d e ss o m ep r o c e d u r eo f s o f t w a r ed e s i g n ( 4 ) m ye s s a yg i v e st h eb a s i ct h e o r ya n dw a yo f d a t a b a s ed e s i g nt e c h n o l o g y i n t r o d u c e i nd e t a i lt h ec h a r a c t e ro fd e l p h i5a n dt h ep r o c e d u r eo f h o wt ou s ed a t a b a s ed e s k t o p o f d e l p h i5t oc r e a t ea x l es y s t e mc o n s t r u c t i o nd a t a b a s ea sw e l la st h ew a yo f h o wt o u s ed e l p h i5t ob u i l dd a t a b a s e ( 5 ) t h ee s s a yd i s c u s s e st h ek e yt e c h n o l o g yo fa x l es y s t e md e s i g n i n g i n t r o d u c e st h e m a i nc h a r a c t e r so fp a r a m e t r i cm o d e lb u i l d i n ga n dt l l em e a n i n go ft h e t e r m s - - p a r a m e t r i cd r i v e p r i n c i p l ea n da u t o m a t i ca s s e m b y i n g i ta l s od i s c u s s e sd e t a i l y 血ef l l r t h e rd e v e l o p m e n tw a yo fs o l i d w o r k sa n dt h ec h a r a c t e ro fs o l i d w o r k ss u c ha s f e a t u r i n gm o d e l i n g p a r a m e t r i cd r i v e ，t h ef u n c t i o no f d y n a m i cs i m u l a t i o n ，f e a t u r e m a n a g e ra n dd y n a m i c a l l yd e t e c t i n go fi n t e r f e r e n c eb e t w e e nc o m p o n e n t s e x p l a i n st h e p r o c e s so f c o n t r o l l i n gg r a p h i c sb yu s i n gs o l i d w o r k s2 0 0 4a p i ( 6 ) f i n a l l y , t h ee s s a ys h o w st h ea c t u a lr e s u l to ft h es y s t e ma n dh o wt ou s et h es y s t e m a n dh o wt oc a r r yo u tf u r t h e rr e s e a r c h k e y w o r d s ：c o n s t r u c t i o no f a x l es y s t e m ，p a r a m e t r i cd e s i g n ，d a t ab a s e ，f u r t h e r d e v e l o p m e n t 旧川大学t 程硕卜学位论文 第一章绪 论 1 1 轴系零件结构参数化设计的目的 轴是组成机械的重要零件之一，它是轴系零件中的主要零件，轴是支撑轴上 零件、传递运动和动力的关键部件，机器的工作能力和工作质量在很大程度上 与轴有关，轴一旦失效，有可能造成严重后果，轴的设计很重要，其设计不同 于一般零部件的设计，它包含两个主要内容：强度设计和结构设计。为了保证 其足够的工作能力，一般必须对轴进行强度计算，必要时还要做刚度计算、振 动稳定性计算等；为了保证安装在轴上的零件能j 下确地定位和固定以及轴的加 工和装配的要求，必须合理地定出轴各部分形状和结构尺寸，也即进行结构设 计。实际设计中，强度计算和结构设计互相关联、互相影响，需要不断地交互。 我所进行的轴系参数化设计的重点则放在结构设计，用户通过使用轴系参数化 设计软件，能够熟悉轴系结构设计和轴系结构分析。熟悉并掌握轴、轴上零件 的结构形状及功用、工艺要求和装配关系；熟悉并掌握轴上零件的定位与固定 方式：了解轴承的类型、布置、安装及调整方法，以及润滑和密封方式。 1 2 本文研究的内容与安排 本课题的设计思路是 1 根据给定的轴系布置简图、轴承固定方式，轴承型号，轴承跨度要求及 轴上零件的类型和数量，确定轴系的装配方案； 2 根据轴上零件的轴向、周向定位要求，安装要求以及工艺要求等设计轴 的合理结构，查阅相关的设计手册，确定轴系结构尺寸； 3 对尺寸输入的正确性进行判断，输入两次错误，软件会提示并自动输入 正确尺寸： 4 根据输入轴系尺寸，按照尺寸自动驱动的原理，在三维造型软件 s o l i d w o r k s 生成轴系三维结构，轴和轴上的零件进行自动装配： 四川大学工程硕上学位论文 5 制作轴系装配体安装拆卸动画，录制成a v i 视频多媒体格式，可以用多 媒体播放器播放，通过演示，进一步加深对轴系结构拆装顺序的了解、对轴的 结构及轴上零件结构的了解、对轴承组合结构的了解。 本程序采用d e l p h i5 o 作为编程环境，利用d e l p h i5 0 自带的d a t a b a s e d e s k t o p 建立数据库，利用s o l i d w o r k s2 0 0 4a p i 函数控制图形绘制。 数据库中数据显示是利用数据集组件t t a b l e 、数据源组件t d a t a s o u r c e 和 数据感知组件t d b g r i d 将数据表中的信息显示在屏幕上。首先设置数据集组件 的d a t a b a s e n a m e 属性指定数据库所在的路径，以及设置数据集组件的 t a b l e n a m e 属性指定要进行显示的数据表：其次设真数据源组件的d a t a s e t 属 性，指定与其连接的数据集；然后设置数据感知组件的d a t a s o u r c e 属性指定所 连接的数据源。这样就把数据感知组件和要显示的数据表联系起来，在程序运 行过程中就可以看到我们所需要的数据资料了。 软件界面信息有设计条件、轴尺寸输入、资料查询、传动类型、轴承固定 方式，界面清晰明了，使用方便。在设计条件显示页面内，提供了各种已知条 件，包括实物彩图、轴系布置简图、传动件图、以及轴上各装配零件的资料。 在“轴系零件”表内，双击鼠标左键，则相应的零件资料以表格和图片的形式 提供给用户；在“资料查询”页面内，提供了设计所需的标准零件资料。在确 定轴的尺寸时，可通过查阅这些资料获得答案。在“轴尺寸输入”显示页面上， 按照轴结构图中的标注内容，在各个编辑框中输入相应尺寸。在确定轴尺寸时， 可参考“设计条件”和“资料查询”页面上的内容。 阴_ | | | _ 1 人学f r 程颂卜学位论立 第二章轴系的结构设计 2 1 结构设计 轴的结构设计没有一个固定的程序，它是根据轴上载荷大小、方向和分布 情况，轴一l 零件的布置和固定方法，以及轴的加工和装配方法等而灵活决定的， 以轴上零件装拆方便、定位准确、固定牢靠等来衡量轴结构设计的好坏。设计 轴的结构时，往往可以先拟定几种不同方案进行比较后加以取舍。在满足强度、 刚度和装配、加工等要求的条件下，轴的结构应设计得越简单越好。轴的结构 设计包括定出轴的合理外形和全部尺寸。 轴的结构主要取决于以下因素：轴在机器中的安装位置及形式；轴上安装 的零件的类型、尺寸、数量以及和联接的方法；载荷的性质、大小、方向及分 布情况；轴的加： 工艺等。由于轴结构的因素较多，且其结构形式又要随着具 体情况的不同而异，所以轴没有标准的结构形式。设计时，必须针对不同情况 进行具体的分析。但是，不论何种具体条件，轴的结构都应满足：轴和装在轴 上的零件要有准确的工作位置；轴上的零件应便于装拆和调整；轴应具有良好 的制造工艺性等。 下面来讨论轴结构设计的几个主要问题。 2 1 1 拟定轴上零件的装配方案 拟定轴上零件的装配方案是进行轴的结构设计的前提，它决定着轴的基本 形式。所谓装配方案，就是预定出轴上主要零件的装配方向、顺序和相互关系。 拟定装配方案时，一般应考虑几个方案，进行分析比较与选择。 2 1 ，2 轴上零件的定位 为了防止轴上零件受力时发生沿轴向或周向的相对运动，轴上零件除了有 游动或空转的要求除外，都必须进行轴向和周向定位，以保证其准确的工作位 四川人学t 程硕二b 学位论文 置。 1 零件在轴上的轴向定位：零件在轴上的轴向定位方法，主要取决于它所 受轴向力的大小。此外，还应考虑轴的制造及轴上零件装拆的难易程度、对轴 强度的影响及工作可靠性等因素。 轴上零件的轴向定位是以轴肩、套筒、圆螺母、轴端挡圈和轴承端盖等来 保证的。 2 零件的周向定位 周向定位的目的是限制轴上零件与轴发生相对转动。常用的周向定位零件有 键、花键、销、紧定螺钉以及过盈配合等，其中紧定螺钉只用在传力不大之处。 2 1 3 各轴段直径和长度的确定 在零件的定位和装拆方案确定后，轴的形状便大体确定。各轴段所需的直 径与轴上的载荷大小有关。初步确定轴的直径时，可按轴所受的扭矩初步估算 轴所需的直径。将初步求出的直径作为承受扭矩的轴段的最小直径然后 再按轴上零件的装配方案和定位要求，从反。处逐一确定各段轴的直径。 有配合要求的轴段，应尽量采用标准直径；为了装拆方便，并减少配合表面 的擦伤，在配合轴段前应采用较小的直径。为了使与轴作过盈配合的零件易于 装配，相配轴段的压入端应制出锥度；或在同一轴段的两个部位上采用不同的 尺寸公差。 确定各轴段长度：主要根据轴上配合零件毂孔长度、位置、轴承宽度、轴承 端盖的厚度等因素确定。应尽可能使结构紧凑，同时还要保证零件所需的装配 或调整空间。 2 1 4 提高轴的强度的常用措施 轴和轴上零件的结构、工艺以及轴上零件的安装布置等对轴的强度有很大 的影响，为提高轴的承载能力，减小轴的尺寸和机器的质量，降低制造成本， 所以应在这些方面进行充分考虑： 1 合理靠置轴上零件以减小轴的载荷； 4 四川大学丁程硕t 学位论文 2 ，改进轴上零件的结构以减小轴的载荷； 3 改进轴的结构以减小应力集中的影响： 4 改进轴的表面质量以提高轴的疲劳强度。 2 1 5 轴结构的工艺性 所谓轴的结构的工艺性，是指轴的结构应尽量简单，有良好的加工和装配 工艺性，以利减少劳动量，提高劳动生产率及减少应力集中，提高轴的疲劳强 度。 1 为减少加工时换刀时间及装夹工件时间，同根轴上所有圆角半径、倒角 尺寸、退刀槽宽度应尽可能统一：当轴上有两个以上键槽时，应置于轴的同一 条母线上，以便一次装夹后就能加工。 2 轴上的某轴段需磨削时，应留有砂轮的越程槽；需切制螺纹时，应留有 退刀槽。 ， 3 为去掉毛刺，利于装配，轴端应倒角。 4 当采用过盈配合联结时，配合轴段的零件装入端，常加工成导向锥面。 若还附加键联结，则键槽的长度应延长到锥面处，便于轮毂上键槽与键对中。 5 如果需从轴的一端装入两个过盈配合的零件，则轴上两配合轴段的直径 不应相等，否则第一个零件压入后，会把第二个零件配合的表面拉毛，影响配 合。 2 2 轴系零件结构设计实验方案 减速器传动轴系有单级齿轮减速器输入输出轴，二级齿轮减速器输入输出 轴，二级齿轮减速器中间轴，在常用的传动方案选择如下2 0 种进行此次的设计： 人学工程硕士学位论立 轴系结构设计实验方案 方设计条件 案序方轴系布置简图 轴承轴承l传动件 类号案 崮代号 齿带联 型号 定方m m轮 轮轴 器 堕 两 级 阏 端 齿0 11 1 固 6 2 0 69 5aa 轮定 减结 速构 器两 输 跚 端 入0 21 2固7 2 0 6 c9 5ab 轴 定 结 构 0 31 3 一 两 端 固3 0 2 0 69 5 ab 定 结 构 四川大学工程硕士学位论文 两 端 固6 2 0 61 4 5ba 二 郅噩i l l定 级 齿0 42 1 轮 一一_ 减结 速构 器 输两 入 星曰要 0 端 轴0 52 2固7 2 0 6 c1 4 5bb 定 结 构 口 b m 两 端 0 62 3 卞【= ：l l 罕叫 固3 0 2 0 61 4 5b c 定 结 构 两 端 固6 2 0 61 3 5b c 二 潮 l l i 定 级 齿0 74 一l 轮 - 一一_ 减结 速构 器 7 叫j i l 大学t 程碳l 学位论文 器 秘岭 两 中 端 间0 84 - 2固3 0 2 0 61 3 5b 轴定 结 构 传动件结构及相关尺寸 齿轮带轮 abcab 5 ns矗2 2 8 盟 ， 塑遂一j f f 】 1 鼎 、 、l 、气 过 t 一1 ；1 0 砀 c u 坜 l 一伢 湃 联轴器 a bc 3 8 3 8 l 竺 玉 荔 芯慝 j 拳1 l 哑 一1 ：1u i叫i 屹坳巡 k = = = 5 k z z j 口 8 p q 川大学工程硕0 学位论文 轴系零件结构设计方案 方 设计条件 案序方轴系布置简图轴承同l =传动件 类号案 定方式m m 型号 轴承代 一端固 蜗 一i - i 博i 定1 6 8 杆 减 0 93 1 速7 2 0 6 c 毋一：丑器一端游 】3 0 输 动6 3 0 6 入 蜗杆 轴 1 03 2 一l j 一端围 定 1 6 8 3 8 i 憾 l 7 2 0 6 c 口= c 口 一端游 蕊愚 动 n 3 0 6 。1 叫 滔r 漱 弋：邂 l l3 3和爷 一端固l 。 疋1 6 8 联轴器 3 0 2 0 6 一端游 动6 3 0 6 9 四川犬学t 程硕1 i ：学位论文 一端固 _ 广t_ r 1 23 43 0 2 0 61 6 8 一端游 动 n 3 0 6 一端固 1 35 一l 定6 2 0 61 5 7争圳 一端游 动6 2 0 6 一端同 定6 2 0 6 1 5 7 1 45 2 划 ili l 一端游 动 n 2 0 6 轴系结构设计方案 方设计条件 案序方轴系布置简图轴轴承l传动件 类号 案承代号 齿联轴器 型号嘟m m轮 定 方 式 1 0 v t l 川大学t 程硕j 二学位论文 1 56 1 口冒印 两 端 同6 2 0 5 8 0 a 定 结 构 两 端 3 8 锥 u 叫l u 固6 2 0 58 0b 上= 齿 轮1 66 2 黎惑 减定 目 速 结 器 构鬯 k = 输一端嘲定 入 口澄 6 2 0 5 轴 1 76 3 一端游动8 0 a 6 3 0 5 两 门衫b 厂 端 1 86 4 u 皋l 伞l 固6 2 0 68 0a 定 结 构 两 r 1 衫冷厂 端 1 9 6 5 u l 命l 固 3 0 2 0 58 0 b 定 结 构 叫川大学t 程硕【学位论文 两 端 2 06 6 u 咒k 牮i _ 一l 闰3 0 2 0 57 5b 定 结 构 齿轮结构及相关尺寸 2 3 构思轴系零件结构确定轴的结构尺寸 1 根据齿轮类型选择滚动轴承型号； 2 确定支承轴向固定方式( 两端固定：一端固定、一端游动) ； 3 根据齿轮圆周速度( 高、中、低) 确定轴承润滑方式( 脂润滑、油润滑) ： 4 选择端盖形式( 凸缘式、嵌入式) 并考虑透盖处密封方式，( 毡圈、皮碗、 油沟) ； 5 考虑轴上零件的定位与固定，轴承间隙调整等问题： 6 根据轴系结构取得轴系尺寸 四川大学工程硕士学位论文 2 4 轴系零件结构设计方案结果 轴系结构设计方案结果 1 3 方 案 3 4 套杯 方 案 4 一l 端 轴承6 2 0 6至覆缀 盖厂。磊 f ，再 网 辫。照彩丝黝。 i l ；瞬s ； t r巨 s 婆 o ：漆 剖麟戮泸雹i 主、 ：! = r 陵 划萧同 圆摧齿轮 t ；一 荔渤 叫川i _ = 学工程硕 学位论文 2 5 轴系零件结构参数化设计的思路 以方案3 4 为例说明轴系参数化设计的思路 1 已知条件： 已知条件 方案简图 t囡l r 传动件 3 8 c c ：c 墨 态删 。1 c u j 蜗扦一 心遴 k = 2 提供轴上相关的零件 四川大学工程硕士学位论文 根据轴上的零件布置方案； 轴上零件 7 5 42 8且 l 。o 4 7 ， 霪 c u 喵蕊 薯一一掣 w ，v 圈 互型 、0 ! 丝 5 1 岫h e 一匿 睡 孔用档圈套杯端盖轴承3 0 2 0 6 1 6 叫川大学t 程预卜学位论文 己1 绷 1 9 i i 蓁 畿争 塑 一一弋d 刚 煞 形黝 h 1 3 己1 f 、d 浏 一 u 绷杉辫 轴承n 3 0 6轴用档圈 端盖 3 还需提供有关的手册： 腰燕壤麒( g b f i 2 9 7 9 4 摘录) - 。7鸳o4 i 苎1 l 厦凛 j i ， 捣一 煦 ，l i 弼o 酾1 安蓑r t ， 轴承 d d -d 0 -，* 代号 m mm #蚵nl “m l hm 耩 甘秉m 弋礤醛2 33 4*3 7zz 5ll 3 口2 叫 2 6蛆札暑 j s1l 扪3 t蚺 蛐4 8z0 51i 3 q 1 0 6 舶 3 7铅靳5 823 jli ，0 船埘6 6 71| 二1 ，i 5 。 3 0 2 0 昏订l 壁秘7 3s3t ls1 j 轴承n 3 0 2 0 6 4 给定轴的结构： 确定方案，参考有关的手册，结合经验公式就可以确定轴段的尺寸，如果 四川大学工程硕士学位论文 尺寸输入不f 确，会进行提示，三次输入不对，就给出正确尺寸。 5 根据给定轴端的正确尺寸，通过尺寸驱动和自动装配的原理，生成二维装配 图和三维装配图，并显示拆装动画。 到川i 大学t 程硕：t 学位论史 第三章轴系零件结构参数化设计的关键技术 3 1 系统结构 3 1 1 系统总体结构 图3 1 为本系统的总体结构示意图。本系统采用d e l p h i 自带的桌面数据库作 为数据库开发工具，建立起轴系参数化设计数据库，利用d e l p h i 的可视化组件 技术开发出友好的人机界面，程序运行时，通过人机界面浏览各项数据，在完 成数据项选择后，可以启动s o i d w o r k s 2 0 0 4 软件平台，将所选择的数据传入， 绘制出三维图形及装配拆卸动画。图3 1 为总体结构 图3 1 总体结构 3 1 2 人机界面 人机界面不但是用户浏览数据、图例等信息的途径，也是启动程序 s o l i d w o r k s 绘图平台，并将数据库中的数据传入s o l i d w o r k s 绘图平台的途径。 界面的设计应遵循用户界面友好的原则。应使用方便、界面熟悉、有灵活的提 示帮助信息、良好的交互方式、良好的出错处理等。界面如图3 2 所示。 1 9 四川火学工程硕士学位论文 左端为方案选择，在设计条件里有：轴系布置简图、传动件、轴系上的零件； 资料查询中有相关手册内容：在轴尺寸输入中有轴尺寸输入框图；在尺寸输入 正确后，点钮可进入s o l i d w o r k s 2 0 0 4 。 3 2 轴系参数化设计资源数据库的建立 利用d e l p h i 提供的数据库管理工具d a t a b a s ed e s k t o p ( 数据库平台) ，创 建数据库，在数据库建立起来之后，通过d e l p h i 的数据访问组件将数据库和人 机界面中特定的数据感知组件联系起来，以实现程序运行时数据库信息的显示。 3 2 1 数据库技术 随着计算计技术和数据库技术的发展，数据库技术的应用范围正在从统计 、管理等领域扩大到实际工程中。要实现数据库的高效管理就必须采用数据库 心j i l 大学t 程颇l 学位论文 技术。因此，数据库技术是整个软件设计的基础，数据库设计的好坏：瞎影响整 个系统的运行。 数据库的基本含义：数据库是存储在某种存储介质上的相关数据有组织的 集合。就是蜕，数据库不是简单地将一些数据堆集在一起，而是把一些相互问 有一定关系的数据，按一定的结构组织起来的数据集合。 使用数据库可以带来许多好处：如减少了数据的冗余度，从而大大地节省 了数据的存储空间；实现数据资源的充分共享等等。此外，数据库技术还为用 户提供了非常简便的使用手段使用户易于编写有关数据库应用程序。 3 2 2 数据库系统的特点 1 实现数据共享 数据共享是指多个用户可使用多种语言来存取同一个数据，使数据库中存 放的数据可为企业或社会上各部门共同使用。 2 实现数据独立 数据独立是指数据库中存放的数据不依赖于具体的应用程序，程序改变了，数 据可保持不变。 3 减少数据冗余 数据冗余是指数据库中重复的数据。 4 避免数据的不一致性 由于数据库中的数据只有一个物理备份，数据的访问不会出现不一致的情 况。 5 加强了对数据的保护 数据库中加入了安全保密机制，可以防止对数据的非法存取。 3 ，2 3 数据模型 在数据库中用数据模型这个工具来抽象、表示和处理现实世界中的数据和 信息。通俗地讲数据模型就是现实世界的模拟。 四川人学工程硕卜学位论文 数据模型分成两个不同的层次： 1 概念模型，也称信息模型，它是按用户的观点来对数据和信息建模。 2 数据模型，主要包括网状模型、层次模型、关系模型等，它是按计算机系统 的观点对数据建模。 ( 1 ) 网状数据模型 是一种比层次模型更具普遍性的结构，它去掉了层次模型的两个限制，允 许多个结点没有双亲结点，允许结点有多个双亲结点，此外它还允许两个结点 之间有多种联系( 称之为复合联系) 。 ( 2 ) 层次模型 用树形结构束表示各类实体以及实体间的联系。每个结点表示一个记录类 型，结点之间的连线表示记录类型间的联系，这种联系只能是父子联系。每个 记录类型可包含若干个字段，这里，记录类型描述的是实体，字段描述实体的 属性。 任何一个给定的记录值只有按其路径查看时，才能显出它的全部意义，没 有一个子女记录值能够脱离双亲记录值而独立存在。 ( 3 ) 关系模型 关系模型是用二维表来表示实体集属性间的关系和实体之间联系的形式化 模型。数据以一张二维表的形式存储。 3 2 4 数据库设计 是指对于一个给定的应用环境，构造最优的数据库模式，建立数据库及其 应用系统使之能够有效地存储数据，满足各种用户的应用需求( 信息要求和 处理要求) 。 数据库设计的基本步骤： 1 需求分析阶段 需求收集和分析，结果得到数据字典描述的数据需求( 和数据流图描述的 处理需求) 。 雌川犬学王程硕。卜学位论文 2 概念结构设计阶段 通过对用户需求进行综台、翔纳与攒象，形袋个独立于其体9 b m s 的概念 模烈，可以用e - r 图表示。 3 + 逶辑结构设计阶段 将概念结构转换为某个d b m s 所支持的数据模型( 例如关系模型) ，并对其 遴行往纯。 4 数据库物理设计阶段 为逻耩鼗摇穰鍪选取一令最暹含应鬻繇凌戆耪蓬结构( 雹摇存继绪橡帮存 取方法) 。 5 数据露实燕除毅 运用d b m s 提供的数据语言( 例如s q l ) 及其宿主语言( 例如c ) ，根据 遴辫设计秘耪理滚诗熬续鬃建立数据痒，绦割与镳试应鼷程旁，缀织数据入痒， 并进行试运行。 6 数据露运行窝维护泠毅 数据库应用系统经过试运行厝即可投入f 式运行。往数据库系统运行过程 中毖矮不羧建对其送行谔徐、调整与骖羧。 3 ，2 ，5 数援痒戆遮立 轴系结构参数化设计采用的关系型数据模型，在关系型数据模型中，数据 黪藏是一系到媚关表匏鬃会，筠罄懿数攒痒可戆廷包含一个表，一般琶禽许多 相关的表，因此，创建一系列表，就是一个数据库。 裂鼹d e l p h i 撵供的数握库謦毽工具d a t a b a s ed e s k t o p ( 数撵摩乎台) ，可 以建立数据表格的结构，修改数据表格的结构，究成数据的输入以及其它对数 攒的操馋。d a t a b a s ed e s k t o p 是建立数撰痒应用程序中鬻瘸的工矮，缺蛰1 凑提 下可生成以d b 为扩展名的p a r a d o x 数据库。 下霹举铡创建p a r a d o x 数握袭。 1 启渤d a t a b a s ed e s k t o p 。用户可以从开始菜单的程序组启动，也可以从 d e l p h i 蛉t o o l s 菜单躲“d a t a b a s ed e s k t o p ”选壤襄磁。然蘑，扶d a t a b a s ed e s k t o p 的f i l e 菜单中选撵n e w ( t a b l e ) 命令。 2 ，d a t a b a s ed e s k t o p 漤出一个对话撼，要求选择所怠g 建毅表的类型。缺省情 四川大学工程硕上学位论文 况下为p a r a d o x 7 就用次缺省值，单击“o k ”按钮。 3 d a t a b a s ed e s k t o p 弹出如图所示对话框，就可在上面创建表了，创建好之 后，单击s a v ea s 保存创建的表。 4 在弹出的对话框中输入相应的表名“v t r e e d b ”，单击保存，一个p a r a d o x 表就创建好了。表的结构创建好了，从d a t a b a s e d e s k t o p 的f i l e 菜单中选择o p e n 命令，打开v t r e e d b ，在输入前使它处于“e d i t ”状态，f 9 键可以进行“e d i t ”模 式转换，每一行输完，按向下箭头可进行下一行的输入，输入结构如图所示： 叫川大学工程颂i 学位论文 3 3 参数化设计技术的原理 参数设计是用一组参数来定义几何图形尺寸数值并约定尺寸关系，提供给 设计者进行几何造型使用。参数的求解较简单，参数与设计对象的控制尺寸有 显式的对应关系，设计尺寸的修改受到尺寸驱动。生产中常用于设计对象的结 构形状比较定型的产品( 实例) 的系列化标准件，参数设计系统的原理 如图3 3 所示。 图3 3 参数设计系统原理 3 3 1 参数化造型的主要技术特征 凹川犬筝：e n l r j ：学倥畦文 1 约束 约素黪概念是裁薅l 一些法粼或黻潮条彳孛来趣定稳戏实豁豹元素之阉静关 系。约束可分为尺寸约束和几何拓朴约束。尺寸约柬一般指对大小、角度、直 径、睾径、黧标霞鬟等这些胃酸其镕溺量静数萤量避霉亍限割；忍餐糕蛰鳕窳一 般指平行、瓣直、共线、相切等这些非数值的几何关系方面的限制；也可以形 残令麓擎戆关系式终索，巍一条逸与是一条迭藜长度穗等。全足寸鳕泰楚将 形状和尺寸联合起米考虑，通过尺寸约束来实现对几何形状的控制。造型必须 噬竞整麴足专参数必囊发( 全终柬) ，不戆瀑注尺寸( 欠绞索) ，不裁多注尺寸( 过 约束) 。 2 尺寸驱葫覆瑾 通过约束推理确定需要修改某尺寸参数时，系统自动检索出此尺寸参数 对疲鳃数撼缝穆，找窭耀关参数计算懿方程缀莛诗舞出参数，鞑动足舞图形形 状的改变。 3 。数握耀关 尺寸参数的修改导致其它相关模块中的相关尺寸得以全盘更新。采用这种 计算的理由农予：它期底克服了皇蠡l 建模的无约束状态，几舞形状均以尺寸熬 形式丽牢牢地控制往。如打算修改零件形状时，只需编辑一下尺寸的数值即可 实珑形状上的改变。尺寸驱渤在道蘧上容翳理解，挖英对于那些习惯看图纸， 以尺寸来描述零件的设计者链十分容易掌握的。 4 基于特征麴设计 将一些舆有代表性的平丽几何形状定义为特征，并将冀所有尺寸存为可调 参数，进聒形成实体，以此为基础来进褥更为复杂的几何形体的构造。形成实 体，以此为罄础来谶行更为簸杂的几何形体的构造。 5 。参数设计的基本要求 能够检查出约束条件不一敷，印怒否有过约束和欠约束情况出现。 算法可靠，即当绘定一组约束和物体的拓朴描述鼷能够解如存在的解。 交互操作的求解速度要快，每一步设计揉作都能得到及时的响应。 在构造形体的过怒中允许修改约柬。 成能容许广泛的尺寸约束炎鍪并飘容易为某些特殊应用鸯订入新的约束类黧。 能适用于= 维和三维几何造型的需要。 洲川大学工程硕 学位论史 能处理常规c a d 数据库中的图样，必要时允许人工干预。 3 3 2 轴系零件自动装配中的尺寸驱动原理 尺寸驱动是指在保持零件结构不变的情况下，将零件的尺寸标注视为变量， 给予不同的尺寸值，获得一系列结构相同而尺寸不同的相似零件的过程，它允 许用户在定义一个典型零件时，不必考虑零件中几何元素的准确位置，而只需 保证其拓扑结构正确，同时进行必要的尺寸参数标注，通过尺寸参数值的变化 来生成结构相同而参数不同的零件族，它在零部件的重新生成与修改方面显示 出极大的方便性。实现尺寸驱动比较容易，尺寸驱动关键是建立尺寸与图形之 间的对应关系，轴的结构相对比较简单，轴的尺寸驱动一般涉及轴向尺寸及径 向尺寸，故需建立轴向尺寸、径向尺寸与修改图形的连动关系下面简述自动装 配过程中轴的尺寸驱动。 3 3 3 自动装配的含义 ( 轴) 自动装配是指由用户确定零件在轴段上位罱，选择定位方式、贴台方 式，特征生成和装配合理性检查由计算机完成的装配过程。所以系统并不代替 用户完成所有工作，只是提供必要的参考信息，比如零件装配顺序是否合理、 定位方法是否合理等。轴自动装配的核心是建立一个数学模型，使得不同装配 体问的尺寸参数、装配层次和装配信息得到充分的描述通过对装配模型的分 析，必须能得到尺寸驱动的所有信息。 1 装配模型具备的特征 ( 1 ) 能够完整地描述信息，不仅描述装配件本身，而且描述装配件之间的装配 关系和拓扑结构； ( 2 ) 自动的参数推导机制。参数之间相互制约，一些参数由另外一些