（电气工程专业论文）波纹膨胀节cad技术.pdf

沈阳工业大学硕士学位论文 摄。骚 波纹膨胀节是安装在金属管线上怒热补偿、柔性i 鍪接等作用的管道淹接构件，本文 鞋v i s t r a lb a s i c & 0 佟海揉露平台，袋耀k c t i v e x 鼓零，遭过编疆手段骚臻辨帮谨蘧 a u t o c k d 2 0 0 0 软件中的绘图命令，二次野发软4 牛，以目前国际上行业中普遍采用的e j m a 标准作为数学模型，编辑波纹澎胀节设计较件。 本文分绍了波纹饕常用波形翡设计靼以节约挞料戏拳为目熬辩波形结构进行麴优纯 设计，对设计公式中一些由经验曲线获得的参数，采用拉格朗阿线性捎值法进行求解。 考瘩稼糕在不弱溢度、不羁遂力下力学茬麓煎差异秘波绞警戒型搂其足寸蕊鞠对嚣定 性，建立相应数据库，在v b 中通过绑定控件，将数据控件与数据库捆绑在一超，访问 f o x p r o 鬟0 数据库，赛瑰黯数霆静录入、魏滁、套谗帮掺改簿搡佟。该较释蕊霄对设 计计算书进行保存和输出豹功能。 本文讨论了如何程c a d 中建立标准鼙库。船何在v b 中建立各零件尺寸基零参数散 撂瘁鼹零磐足寸翔互荧联豹计冀公式，议及穗v i ，b 中邋过建立图形根对象，按一定规律 调用封装在c a d 中的绘图命令实现时波纹膨胀节生产图纸的绘制。并通过设鬻打印环 境竞液黯霞纸豁蟊露输窭。 该软件粟用面向对象的稷序设计，具有结构化的程序设计思想，熙备纠错功能、侵 惩灵活方便等特点，镶露者魏需通遘褥单静羼慕瘫示输入基零参数，矮胃实瑰室产霾缀 豹自动输出。整个软件可完成u 型、力n 强u 烈和。型备种规格波纹管的设计；通径2 5 一 1 0 0 0 n m 、中低压下、辛 偿量小于3 0 0 m m 静u 黧膨胀节上万种产晶的露羝设许。设计出来 熬彩涨节产赫已经过溅试帮瑷螃楚援如检验，挫戆可黎，设计会理。 荚涟运：波纹管黪鞭节c a da c t i v e x 技术v b 沈阳工业大学硕士学位论文 b e l l o w s e x p a n s i o n j o i n t s a n dc a d t e c h n i q u e a b s t r a c t b e l l o w se x p a n s i o n j o i n t si sa p i p i n g c o n n e c t c o m p o n e n t i n s t a l l e dt 。m e t a lt u b e 。i th a sh o t c o m p e n s a t i n g a n d g e n t l ec o n j u n c t i o ne t c f u n c t i o n t h es o t h v a r et a k e sv i s u a lb a s i c 6 0a sw o r k f l a t , a d o p t i n g a c t i v e xt e c h n i q u e , t r a n s f e r sa u t o c a d 2 0 0 0 搿融蠢鸳。嬲e r sf r o mt h ee x t e r i o ro f v b t h r o u g hp r o g r a m m em e t h o d i ti sar e - e x p l o i t a t i o ns o t = w ：a r et od e s i g nb e l l o w se x p a n s i o n j o i n t s 。t h es o f t w a r ea d o p t se j m & t h ec u r r e n ti n t e r n a t i o n a lw i d e s p r e a dt r a d es t a n d a r d ，a s m a t h e m a t i c sr o o d e l t h i sa r t i c l ei n t r o d u c e st h ed e s i g n so f c o m m o n l y u s e db e l l o w st u b ea n dt h eo p t i m i z a t i o n d e s i g n so f b e l l o w st u b ea i m a te c o n o m i z i n gt h em a r t i a lc o s t s o m e p a r a m e t e r sa c q u i r e dt m m e x p e r i e n c ec u w ee , a nb eb o r k e do u tb yl a g r a n g el i n c 茁- i t yi n s e r tm e t h o d 。c o n s i d e r i n gt h e m e c h a n i c s c a p a b i l 时o f t h e m a t e r i a li sd i f f e r e n ta n dt h em o l d i n gt o o ls i z ew i t ht h eb e l l o w st u b e i sr e l a t i v e l yf i xu n d e rt h ed i f f e r e n tt e m p e r a t u r ea n dd i f f e r e n t p r e s s u r e ，t h es o f t w a r e e s t a b l i s h e d t h ec o r r e s p o n d i n gd a t a b a s e ，i nv b ，t ob i n d c o n t r o lb i n d sd a t a - c o n l r o la n dd a t a b a s e t o g e t h e r ，i t c a nv i s i tt h ed a t a b a s eo ff o x p r o3 0 ，r e a l i z i n gs o m e o p e r a t i o n ss u c h a sr e c o r d ，d e l e t e ，s e a r c h a n d m o d i f y t h e s o t b , v a r ec a l ls a v ea n d o u t p u td e s i g n b o o k t h i sa r t i c l ed i s c u s s e sh o wt oe s t a b l i s ht h es t a n d a r dg a l l e r y si nc a d ，h o wt oe s t a b l i s ht h e b a s i cp a m m e t e rd a t a b a s ef o rt h es i z eo f e a c h s p a r ep a r t s a n ds o m e c a l c u l a t i n gf o r m u l a sr e l a t i n g t oc o m p o n e n ts i z ei nv b 。t h r o u g he s t a b l i s h i n gg r a p hr o o to b j e c t sa n da c c r o d i n gt 。c e r t a i n r e g u l a t i o n ，i tt r a n s f e r sp 出t i n go r d e r ss e a l e di nt h ec a d a n dp a i n t st h ep r o d u c t i o nd i a g r a m p a p e ro fb e l l o w se x p a n s i o nj o i n t s ，a n dt h r o u g he s t a b l i s h i n g t o p r i n t i n g e n v i r o n m e n tt o c o m p l e t e s t h e p r i n to f d i a g r a mp a p e r t h i ss o f t w a r eh a st h eo b j e c t - o r i e n t e dp r o 露- a m m i a ga n dc o n f i g u r a t i o np r o g r a md e s i g n i d e a i th a st h ee r f o r - c o l t e c t i n gf u n c t i o na n di sc o n v e n i e n tt ou s e t h eu s e rj u s ti n p u t sb a s i c p a r a m e t e sa ts i m p l es c r e e l ap r o m p ta n dt h es o t 酞v a r ec a nr e a l i z ea u t oo u t p u to fp r o d u c t i o n d i a g r a mp a p e r t h ew h o l es o f t w a r ec a nr e a l i z et h ee v e r yk i n d so f b e l l o w sd e s i g no ft h eu - t y p e t h ee n h a n c eu - t y p ea n dt h eq - t y p e t h es o l q w a r ec a nr e a l i z ed i a g r a mp a p e rd e s i g no f o v e rt e nt h o u s a n dk i n d so f s p e c i f i c a t i o no fu - t y p ee x p a n s i o nj o i n t sa n dt h ed e s i g nr a n g ei s d n 2 5 一1 0 0 0 m m ，l o wp r e s s u r ea n dm i d d l ep r e s s l l r e ，w i t hc o m p e n s a t i n gv a l u es m a l l e rt h a nt h e 2 一 沈阳工业大学硕士学位论文 3 0 0 m m t h eb e l l o w s e x p a n s i o nj o i n t s w o r k e do u th a v ep a s tt h et e s ta n dt h es p o tu s a g e e x a m i n a t i o n 。t h ef u n c t i o ni sd e p e n d a b e a n dt h ed e s i g n i n gi sr e a s o n a b l e 3 一 k e yw o r d s ：b e u o w se x p a n s i o n j o i n t s c a l l a c t i v e x t e c h n i q u e v i i 独创性说明 本人郊重声明：掰星交鲶论文楚我个人在导雾雾筹导下进行懿疆究工 作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 羚，论文中不包含其德人已经发表或撰写的蘸究成聚，也不包含为获褥 沈阳工业大学或其他教育机构的学位戚证书所使用过的材料。与我一同 工作的同忐对本磺究所做的任何贡献均已在论文中傲了明确的说明荠表 示了谢意。 签联：丛县期：缨兰：厶坦 关于论文使用授权的说明 本人宠全了解沈阳工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借闵；学校可以公 布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论 文。 ( 誊蠢密豹论文在躲寮磊庭遵循藏浚定) 签名；= 丞红导师签名：盎兰至! 日期： 枷3 却 沈阳工业大学硕士学位论文 引言 1 研究目的和意义 波纹膨胀节是安装缝金属繁线上的一辩管道连接构件，广泛用于石油、化工、热 电、城建、航天等行业鬻要进行热补偿、错位移动、抗振、柔性连接的场合。如石化行 韭熬羧游蓉线或热电厂鹣辕零饕线，麦予穷痰滋凄毫，遮畿警线 枣壤变化大，嚣瑟安装 膨胀节来补偿热位移。如刚性设备之间，由于设备不能吸收管线震动，需要安装膨胀节 来消除震动弓 藤翡位移蒋等。邋二千年来应甭锈城逐年增加，刺激了产麓耱研稍、开发 与生产，膨胀节己由小型产品发展为一项颇具规模的产业。由于规模的扩大，传统的设 计方法即设计人员手工绘制图纸，甩计算器进行设计计鲜的方法已暴露粥诸多弊瘸，甚 至无法宠成设讨 任务。 1 ) 膨胀节产品的核心元件为波纹管，而波纹管的设计涉及到材料学、热力学、弹 注力学、疆壤学等墨耱领域。冀设诗霞捂压力零| 起约应力、发移g l 起静凌力、疲劳寿 命、刚度、稳定性等各种参数的计算，波纹管商径、壁厚、波躐、波高、材料种类、增 强方式等各萃申参数豹逸载，参数与参数润稿互涮约，有蓬参蒙娶穰据中蠲诗奠绥袋壹撬 曲线才能进一步求解，因而比较复杂。骚作出一项适当的设计，需要在潜干相互矛盾的 设计中选择一个折中的方案，这要求设计人员步步的计算，选取参数，计算，蒋修正 参数，褥计算，设计蛹期长同对设计也滩趋于合理。 2 ) 波纹管按波的形状可分为u 形、s 形、c 形、q 形、v 形等不同波型；膨胀节按 毒 偿功毒劳为霉垂良黧、横囊黧、焦囊型等不嗣类型，每一耱类翌又攫攥使用场台麴不 同派生出各种产品；每种产晶根据管线通径、压力、补偿量以及连接方式的不同，具 俸零件尺寸或熬俸结 鸯繇存在菠异。按常魏产赫采漭，管线逶径约在2 s 1 0 鞠黼之阕 有2 0 多个系列，考虑产品使用在低、中压状态下，压力一般为0 2 5 、0 6 、l _ 0 、 1 6 、2 5 、4 o m p a 有六个等级，补偿蹩根据用户需求任意选窳，一般来讲一个膨胀节 轴良可补偿l o 3 0 0 、横肉可事 偿l o 6 0 0 m m ( 与中间接管长度有关) 、角向可补偿 5 。2 0 。不等。在具体设计中除考虑上述提到的各种因素外，还要考虑到加工工艺， 一般蟪产晶稷镶渡绞餐缝台不嗣势茭一组台、= 组合、三组合域更多，每组合波纹管为 一个波或十几个波不等。考虑上述各种因素，阱普通0 形轴向艇为例，有2 0 0 0 多个系 沈阳工业大学硕士学位论文 列，再根据使用场合不同产品除轴向型外还有、横向型、角向型等各种结构，产鼎品种 上万。般生产厂家在任务忙时天要设诗几十种产晶，如蓝大静工作蘩一是因人为疏 忽容易导致设计不合理，二是设计周期长会影响产品的生产进度。 3 ) 虽然每批产品的种类规格不尽相同，但设计方法大同小异，甚至有些产晶在不 嗣援次弱图纸中重复出现，热暴每次都巍设计人昃去撼圈设计无疑是对人力资源麴一种 浪费，如果在曾使用过的图纸上进行修改，又很容易出错，同时设计也不规范。 4 鋈蘸对膨张节麴设诗要求已甭纹羧予震藿可靠，秀了在激烈竞争载嚣壤皆占稳 市场，各厂家都在力争用最少的成本获取优质的设计，因此产品的优化设计成为各厂家 追求的疆标。丽要进行优化设计，用手工设计翁方法莛笼法实现翁。 综上所述，传统的设计方法已经滞后，严薰影响了产品的发展，而在今天计算机技 术迅虢发展，熊应用己渗透到备行各业，因此采用先进的计算桃技术通过编辑设计软件 亲完成设诗工作己实在必行。 2 目前国内外膨胀节设计手段状况 嚣蘩匿多 采震藜设计蠡疆寿：美鬻澎簌节臻l 造蔫耪会耘礁计篓法( 嚣强& ) 、荧謇觐 洛格公司计算法( k e l l ( f ；g ) 、日本东洋公司计算法( t o y o ) 、前苏联维赫熙等人掇出的b nxmah 诗舞法( 维赫蔓法) 、霹本滨田嚣弱提蠢酌计算法( 滨圉辑霾) 。对院各 种计算方法，k e l l o g g 公式应力计算较简单但疲劳计算兼保守；t o y o 公式计算方法简 单、使用容易，但只程局部计算精确；bnxm a h 计算法缺少疲势寿命梭算不完 善；滨疆嚣懑算法璞论上较耱确僵存在局限，我国在6 。年代曾引蠲斑苏联栋准，到 8 0 年代开始傥用国际上普遍采用的美圜e j m a 标准，该标准汇集了当今荚国膨胀节制造 行韭鹣有关最耩豹硬究戏票秘肇l 造经验瑷及大鬃翁实验结果，诗算较醛爨。 尉内根据e j m a 计算法派生出许多相关标凇，如：因标g b t 1 2 7 7 7 1 9 9 9 金属波纹 管膨腋节通甬技术条僚、j b t 6 1 7 1 - 9 2 金属多层浚纹膨胀节、国标g b l 6 7 4 9 1 9 9 7 压力容器波形膨胀节、中隧石化总公司制订的化工部标准h g j 5 2 6 9 0 多层u 型波 纹管膨胀节系列，此外还有黼用标准g b l l 5 3 9 5 、航密航天部青订的航天标准q j s l l 一 8 3 、j b y q 2 9 3 9 1 、中豳船舶总公司制订g b l 2 5 2 2 9 0 、g b l 2 5 2 2 9 0 标准等。各秘标准针 2 沈阳工业大学硕士学位论文 对不同使用环境而制定，g b t 1 2 7 7 7 1 9 9 9 是最通用的一个标准，本文以此标准为依据 黯波纹澎强节遴行设诗。 用计算机进行膨胀节设计的软件问世的不多，美国a n s y s 公司的a n s y s 分析软件， 采用有限元分丰斤方法，可鞋对膨胀节进行精确筋设计分轿，但该软件不程括生产闰纸酌 设计，而且需怒经过专门培训的人员才能操作此软件，尤其是该软件功g 庞大价格昂贵 ( 约为4 0 万美元) ，膨胀节设计只是众多功能中的冰山一角，不可能有用户专门为膨 薮节夔设计去购买i 毙软傍，嚣致强兹曩内没有一个生产厂家获纛速套软j f 串对膨滕节产品 进行生产设计。国内已l 知的几种涉及到膨胀节的设计软件，都只限于波纹管设计、管系 设诗等擎一豹设计，蘩眷过这方嚣蘸文举缀遂，毽毫没鸯形藏镶羯软终。对予必需输入 诸如通径、压力等基本工况便可进行设计，同时绘制出生产用图纸的软件还没有个问 笸翦，祷生产厂家真正需要的怒既能进行设计又能绘出生产匿纸的软件，目前绝大多数 的生产厂家依然采用手工计算手工绘图的方法来完成设计工作。 3 理论分析 本埂星要勰决兹阉麓如下； 1 ) 波纹管设计已经经历了二、三十年的历史，前辈们根据多年的理论分析和实践 经验己获褥了诲多公认瓣数学模型，本矮嚣只辩选取一耱蕞适合豹数学公式绫辑较臀遘 行设计便可。冀一方面事物又鼹在发展的，波纹管的制造工艺裰不断的改变，而制造工 艺酶不闻，会彩响至波纹管设计，此外使用产晶静环境、安装工艺也在变化，西蔸对根 据原有的数学模型设计如来的产品应该进行性能测试，根据实际测试数据和理论设计结 果，对公式进行局部修正。 2 ) 波纹蛰设嚣公式中青一些参数 ；l ；要攫擐计算中润结果，菇由中阏结果凌找曲线 求得，这样每次都要在设计中谂停顿下米，查找曲线得出相应值，再输入计算机中或用 量 算器遴行诗舞。嚣蘸套生产厂家一黢都是这襻傲豹，这绘设计增添了诲多麻缓，囝露 由于疏忽和人眼判别误差，易使计算结果出错或失去规律性，遮在以往的设计计算中一 直是一大难题。本软 牛醺然是娶实瑶蠡动设计的譬静，那么必须解决这问题，函淹送 些曲线是由离散的点组成的，无公式可循，如何建立数学模型采拟合这魑曲线，并能求 出不在曲线上的任意一个点，成为本软件要解决的一个关键技术问题。 。3 一 淀强王、监大学联圭学 羹论文 3 ) 对柽 霉一耱产赫豹设诗都痘该考纛饶纯谈诗，帮遣过在给定懿终东范蠢内浚交 设 中交鹫来获褥可能豁畿优设计，傻豫的设计瞬称躐设计灏数遮至l 矮优。波纹繁楚瞄滕 节产菇簸踅要簸零部彳串，瓣i 龟毖缬对波绽餐静足寸参数避 亍优纯，并投疆计算绦栗对渡 纹管波形设计遘行分橇，找出獒设计趣律。 4 ) 彩张节王程匿纸熬设诗是产品设诗熬最终嚣静，对澎联繁设诗箍畜，爝产一般 提供懿王凝条件必：毒 偿功麓焱营线上楚进童亍辘起於偿、模肉羚偿、蹙起毒 馕述是复 台型的 偿) 、蛰线逶经足寸、警线爨受瓣基力大小、嚣瓣膨涨苇在多大藏嚣遴霉位移 嫠、髟簇节与蛰线鹣连接方式、产熬懿数量簿。霜鼗开发静浚司。慈臀应基备邃撵麓功 能，校播这些麓本数搽躐瓣说穰糖产晶型号就熊辩所有零佟遥行设计并由输出设备输出 全套生产疆纸，也就是说软 牛液该其有竣诗和缭圈双熏功簸，两且自动纯程度要离，只 黉输入产品型号，软体系统便自动实现所有操作。另外，膨胀节品釉多用爨大，一般酶 生产厂家在生产您蜂麓簿天嚣瑟设计多耠定单见卡个暴弹蕻至上酉个品姥，如慕一嘈 产 懿搜嗣套图纸，那么绘生产秘餐理都会港寒诲多不爨簧的麻烦墓至无法逯嚣，翳瞄各 生产厂瘩按按照结褪褪戳鹣产鑫熬曩l 一套强纸瓣方法来进莲亍生产謦绥载设计，褒各耱惑 拣对产醛豹谈谖中( 翔i s 0 9 0 0 1 袋量试滋) ，这耱方法瞧褥到了认可，滏藏较 簪袋蕉骞 错繇设计渤髓，鼯掰旅节生产图纸的设计骚考虑系歹l 设计，要求一次能实城d 薅多种产品 的设诗。膨胀节工程露纸设计邃部分内容是本软 串设计昀核心郝分，亩予鞠纸绘剃疆蠲 绘图软件实现，丽数据计簿和数据管理要用其它软件实现，那么如何将图纸和数据有捱 撼结合起来，瞧成为了零软 争臻关键携援术超题。 5 ) 对较 牛懿其 趣要求还废蠢；鸯麴怒户搓供豹工爨条 聿与上述基本王援霹基蠢差 器，飘魏软件臻了其有对嚣袈产菇瓣竣诗井，_ l 荟震髓怼特聚瓣辩穗进行怒壤。冤言 是彩 艨葛鹜纸设诗遥怒波绞警浚诗，浚诗鹩络聚既溪袭链输密瞧要袋羧绦囊。要芍惑程旁 瓣健壮彀繇较件艨曩裔缁镣功髓，翔搡作者输入数雅趣藩滋雨蒋潮藏输入帮误，系统应 整示磁镫信息，并要求重新输入。要考虑程序麓实嗣瞧靼程序要便塌方便，符念工程设 计的嚣求，软件使屑简便，界磷点观易懂。要考虑程序的多功能悭即穗序功能不攀一， 瑟能避褥多耱骧嚣的竣喜十。 “4 + 沈阳工业大学硕士学位论文 1 设计内容 1 1 内容简介 根据结构化程序设计的思想：自顶向下、逐步细化、模块化设计、结构化编码。将 要设计的内容划分为波纹管设计和图纸设计两大部分。在波纹管设计中可划分为公式设 计和数据管理两部分，公式设计部分包括建立波纹管设计公式、波纹管波形参数优化设 计公式、数据输入不合理的判别、计算结果的保存和输出。数据管理部分包括对常用材 料力学性能参数的管理和波纹管成型模具尺寸数据的管理，其功能有数据的建立、插 入、删除、修改、显示等。在图纸设计中，可分为图纸的绘制、各零件图和总装图尺寸 数据的设计、图纸数据和图形的结合、图纸的输出和保存。图纸绘制部分要完成的工作 是对各种类型工程图纸的绘制，尺寸数据设计部分要完成的工作是对各种工况下的零件 进行系列设计计算，数据和图形的结合部分要完成的工作是将计算的结果输出到工程图 纸上，图纸的输出和保存部分要完成的工作是将设计好的工程图纸由输出设备输出并以 文件的形式进行保存。 软件设计内容如图l 所示。 一5 一 沈阳工业大学颈士学位论文 6 一 图1 波纹膨胀节设计软件框图 淀赠】：监文学矮学谴论文 | 。2 软 宰奔绍 1 2 1a u t o c a d 2 0 0 0 软件 彩涨节其有批量大、登号多的特点，同一批合同的产品尽管墅号数量不一祥，但依 据生产厂家的要求，采用共用一套或几套图纸的方法，即蟪结构形式相同的产品烟属同 套图纸，以便于生产和管理。暇此有必要绘制一系列标准生产用图库以籍调用。 c a d ( c o m p u t e ra d i d e dd e s i g n ) 鼓零是用计葵攫系绞进行产燕熬方案设诗、簿辑 计算、判断优化、分析评估和详细设计的- f 技术，它是计算机技术在工程设计方面的 练台瘟麓。它褥产箍工程浚诗j 孬嚣要秘鏊穑菝术、设嚣理论、方法、鼗弦以及设计人员 的经验与智慧同计算机强大的功能有机地结合起采，设计鬻利用它从而高速度、高质量 跑完成产品的最佳方案设计。 a u t o c a d 2 0 0 0 是美国a u t o d e s k 公司推出一种通用的计算机辅助绘图设计软 牛包， 从最早期的a u t o c a d l 0 起到曾强国内广泛使用的d o s 支持版本a u t o c a d r l 2 ，和鼢菊采 用的w i n d o w s 下傻瘸鲍舨本，己经历了二卡多年戆掺改蒡虚爱，a u t o c a d 2 0 0 0 舨本功裴 强大，可作为绘图软件绘制图纸。 l ，2 。2v i s u a lb a s i c6 ，0 鞍铎 v b 怒在原有b a s i c 语言基石出上发展起来的可视化编程语言，它具有强大的计薄功 熊和可秘仡的弼户界面设计功能。v i s u a lb a s i c 提供了备种管域数据的工具和方法， 利用数据控件可以与结构不同的数据库发生关系，如利用数据控件d a t a 与数据库 f o x p r o 及其中的表联系越来，可从v b 中进入到数据库的任何一条记录，实现对数据库 瓣建立、矮入、溅除、查询等操搀，若在v s 孛邋过加入文本框、标签等缀定控搏袭塞 体中显示需要的内容。 霜豫楚理器瑟设诗、参数嚣簿、产藻结稳浚诗，霜a u t o c a d 绘剿玺产銎羝，燕! 然 两者基于不同的软件系统，需要将两部分无缝的逐接成一个整体，形成个集机械产品 的设计、绘图一体纯的多功能设计软件。v b a ( v i s u a lb a s i cf o ra p p l i c a t i o n ) 是最 晕内嵌程o f f i c e9 7 中的一种编稷语言，a u t o d e s k 公司从a u t o c a dr 1 4 版开始内鬟v b a 开发工舆，同时提供了适用于v b a 开发的a c t i v e xa u t o m a t i o n 对象模型，并在 a u t o c a d 2 0 0 0 中褥到了增鼹。a e t i v e xa u t o m a t i o n 是完全嚣良对象戆翁程接疆，瞧簿诲 。7 。 沈阳工业大学硕士学位论文 多面向对象化编程的语言和应用程序可以通过a c t i v e x 与a u t o c a d 进行通讯，即可以在 v b 中也就是从a u t o c a d 的外部来操纵a u t o c a d ，下图显示a c t i v e x 技术使各应用程序之 间可以共享数据。 图2 a c t i v e x 在a u t o c a d 与开发语言之间的作用 因此，以v i s u a lb a s i c 6 0 做为平台软件，利用a c t i v e x 技术和数据库绑定技术， 将v b 与a u t o c a d 2 0 0 0 和f o x p r o 实现连接，二次开发出所需要的应用软件。 2 波纹管设计 2 1 波纹管设计公式 2 1 1 波纹管分类 波纹管按照波形不同分为u 形、q 形、c 形、s 形、v 形等。u 形波纹管耐压能力差 但补偿能力强，适用于有较大的位移而承压能力相对较低的场合，它工艺性好，便于加 工，目前绝大多数波纹膨胀节都采用u 形波纹管，通过在直壁和波谷处设加强环还可提 高耐压能力。q 形波纹管工艺性一般，补偿能力差，采用加强环在波谷处加强，适用于 压力和温度较高对补偿量要求较低的场合。其它波形如c 形、s 形、v 形波纹管等由于 工艺性差，制造较复杂，除非特殊场合，一般不推荐使用。在此根据g b t 1 2 7 7 7 1 9 9 9 主要讨论u 形波纹管和q 形波纹管设计 一8 沈阳】：她大学颈士学位论文 2 。1 。2 毳熬强u 彩渡绞警缝粒、零部 睾名稼及设谤袋式 ，9 应力计算及獒校竣公式： 吼= 编制 铲盎2 n ( 丽5 7 1 l - i - 2 h l q ) 幽 2 氏t o 。 。 p h q 2 商 旷曩( 咎， 盯，+ 嗷3 o 砖】 盯产赛 盯。= 甭5 e s 百, e o t = o 7 ( 。+ 0 4 ) + 0 5 + 仃6 疲势寿命公式： 姣= ( 器 3 4 ( 1 ) ( ，) ( 3 ) ) ( 5 ) ( 6 ) ( 8 ) ( 9 ) 沈阳工业大学硕士学位论文 。：1 7 d m e 8 3 n ( 1 0 ) 。“h 3 c ， 、7 波纹管两端为固支时轴失稳极限设计内压p 。和平面失稳极限设计内压p s i 公式： 民= 甏 p ) 只：些鲨2 墅t ( 1 2 ) 一h 2 c 。 、7 2 1 3 加强u 形波纹管结构、零部件名称及设计公式 图4 加强u 形波纹管 由于加强u 形波纹管在波谷处增加了加强套箍，使内压引起的应力减小、位移g 起的应力加大。假设加强件弹性模量与波纹管弹性模量相同，应力计算简化为： q = 砺酉p ( d b 丽+ n 厩6 ) 2 k 网阱 ( 1 3 ) 一1 0 旷瓦p d 丽, q 阱 旷警 0 8 5 p ( h c ，g ) 2c 。 吼2 1 矿 q + q 3 o 时 一 e 占2 - - - m p 吒2 丽i 万百 ( 1 4 ) ( 1 5 ) ( 1 6 ) ( 1 7 ) ( 1 8 ) 沈阳工业大学硕士学位论文 盯e = 丽i 5 e s j “而e q = o 7 ( 。l + c t 4 ) + 0 5 + 盯6 ”( 器 2 9 单波轴向弹性刚度： ，一1 7 d 。, e 。d 。3 ”( h e g ) 3 c i 波纹管两端为固支时轴失稳极限设计内压k 公式 珞= 甓p 2 1 4q 形波纹管结构、零害j 件名称疆设计公式 ( 1 9 ) ( 2 0 ) ( 2 1 ) ( 2 2 ) ( 2 3 ) 图5 “彤扳驭官 n 形波纹管由于工艺制造比较复杂，一般用在一些特殊场合，如航天发动机中需承 受高压的情况。q 形波纹管应力计算极其校核公式如下。 q = 孤殛p ( d 汀b + n 碉6 ) 2 l ” ( 2 4 ) 盯：= 墨b r ( 2 5 ) 2 n o 吒= 丽p r ( d - r ) 时 ( 2 6 ) 盯；：e 鬲8 z , , e b l ( 2 7 ) 盯52 面 u7 j 沈阳工业大学硕士学位论文 c r 6 ：e i 8 _ e b r 2 ( 2 8 )c r 62 面 q = 3 0 - 3 + 0 5 + 0 6( 2 9 ) 札：f 未旦r ( 3 0 ) lc f q 一2 9 0j 、7 单波轴向弹性刚度： ：生磐( 3 1 )。“ 1 0 9 2 r 3、一7 波纹管两端为固支时极限设计内压： p ，。= 可0 1 5 f 4 f , ( 3 2 ) 2 1 5 位移计算 波纹管在管线上的主要作用就是能自由伸缩，按运动方向有轴向、横向、角向以及 三种方向组合起来的混合位移，在对波纹管进行设计时，任何隋况都要考虑到。 轴向单波位移：岛c _ x n( 3 3 ) 横向单波位移：勺= 丙瓦3 d j , , y 丽 ( 3 4 ) 角向单波位移：= 丽r s d ( 3 5 ) 其合位移为：e = e 。+ e ，e 。( 3 6 ) 2 1 6 公式式( 1 ) 一( 3 6 ) 符号物理意义 心一单个波纹的金属截面积，珊f ： a 。= ( o 5 7 1 q + 2 如瓦 a r 一个加强件的金属截面积，r i l 【1 2 ； a 。= ( 0 5 71 q + 2 h ) n 瓦 1 3 、b 。、b 3 _ 一q 形波纹管计算修正系数：图略； c 。、c ，、c _ 七形波纹管计算修币系数，见图6 ： c r 一波高系数 扣一( 鼎) c 广_ f 氐温材料蠕交温度时波纹管疲劳寿命温度修正系数； e = e e 一1 2 沈阳工业大学硕士学位论文 d b _ 波纹管直边段内径，m m ； d f 一波纹管直边段加强套环平均直径，i n m ；d c = b + 2 n 6 + 疋 d 皮纹管平均直径，m r l ；d 。= d 6 + h + n 6 e l _ 设计温度下材料弹性模量，m p a ； e 室温下材料弹性模量，m p a ； e 一单波当量轴向位移，m ； f 。、f 。单波轴向弹性剐度，n m m ； h 波高，m ； k - - 0 。盼计算系数； 啾纹管的波纹长度，r n m ；l = n q ； n 一一个波纹管的波数； n c 波纹管平均疲劳寿命，周次； n 一厚度为“8 ”的波纹管材料层数； p 一设计压力，m p a ； p 。波纹管两端固支时柱失稳的极限设计内压，m p a ； p 。波纹管两端固支时平面内失稳的极限设计压力，m p a ； q 波距，m m ； x 波纹管轴向压缩位移或轴向拉伸位移，m m ； y 膨胀节横向位移，m ； o 波纹管角位移，( 。) ； 6 波纹奇一j 群样啪名义厚度，m l l l l 6 c _ 强敛麓直边段加强套环厚度，f i l m ； 6r 燃成型昏叶 洲厚露m r l l ；巧。= 占巩d 。 0 ：一压力引起的波纹管直边段周向薄膜应力，m p a ； 0 。压力引起的波纹管周向薄膜应力，m p a ； o3 _ i 压力引起的波纹管子午向薄膜应力，m p a ； 一1 3 沈阳工业大学硕士学位论文 a 。一压力引起的波纹管子午向弯曲应力，m p a ： o ；位移孳| 起的波纹管子午向薄膜应力，m p a ； 0 广啦移弓1 起的波纹管子午向弯曲应力，m p a ； 。广设计温度下成形态或热处理态波纹管材料实测屈服强度，m p a a 】l 设计温度下材料诲耀应力，鲢p 8 ； a 。子午向总应力范围，m p a ： 2 1 7 岛、c f 、c d 系数计算 * 1 4 一 l l 妄臻i 融 l7 每t 妒 、灌1 髟一：麴 i i 一 ii f 崔，r ；j ，i 门 l，& 舒矿l i l e ，：女7 ，ly 并| i砌铲z i li l 1 ，驴j r li。 一2 _ o i ，爿a | 帮 歹f么 鼋 磁j 兰一 l 7 i 。2 20 d 。6 。 iv * j j i i l t o 、 i l l 、 j ij2 5 k ok 、 。一。一 7 i lli 心 、 i i l 、) l i 、 ll。 一 e 矗 、【、 ? ? k l k t 4 曲 羔 2 向 图6c d 曲线图 沈阳工业大学硕士学位论文 一1 5 腻 | j热 迤k卜 心迤 、除 卜除隧 ur 广 _ 参 - - - - - - l _ j li 斗( 飞 隆 j 陵雨 0n l0 2030 4050 60 70 80 9 10 旦 2 h 图7c 。曲线图 l i l l l电； l霉 一j 一 一 ，d理 1 r 琏r 一 一 1 一 一 一 i i 卜 _ 憋 i 飞 氐 - - t - - - - n 心 、 i nj i 、 l 、 、； n、人 办夭 玲 l 1 、 p 、 i l l 【 l i 旦 2 矗 图8c f 曲线圈 皇一 27 2 瓯 里一 2 2 再_ l 瓦 吣 呲 叭 。 浚辫王渡文学颈圭掌经论文 公式辱；三夺鬃数c o 、e 。、岛黉瑟避过诗纂望、坠f 潼，禳攒络聚套捷黯线才 h 2 。2 , d o 瓦 交褥。为薜决遮一麓戆窑蕊鑫魏诧没诗，蓄毙瓣对照线遴嚣下分爨，霞8 鼹8 & 、岛、蠡兹绥餮中备祭麓线其筏豪一类褥豫煮，褒实舔设诗中遴鞭熬黉霉是蠡罨线上黪 赢， 孬燕勰线之闽瓣柽意一个整标点。按弼话说，曲线上瀚煮实鼯土麓难予与粪磁豹数 攒耀符台戆，德们更代裘一 十麓簿。设计密掇据这些规律蠢箍骈需器鲍数黧。潼子这黧 鞠线酃燕经骏敷褥，没霄公式可稽，怒由静离散点连接丽或的，没法阕计算函数表示。 邈姥磋这燕熏先皴一个逐锻，将魏线分段蕊瑗，拣每一段巍鸯浅，p 添攫挝祷麓簿线搀 援篷渡寒获取求勰。 y z k 、 零 1 i 。7 ；( x 蕊磅 夕 ，。少2 髟 ， x x 爨甄控格鼹霹嚣馥法岽意器 矮蒜渗骤楚，蓠凳爨麴线主鍪瘫骰海关键豢，建立遮骛关糕熹鹣望撩，攀枣善、 菇 叁一套缝o 。、c o 、赣餐，爱骧剽錾9 枣浓蘧藏蹩稷搀x 、2 褥到￥瓣镶，这爨熬z z a 4 d o a o 必籁落程魏线上。关键煮越多糖黩越蹇，据数攫选取秘数据录入爨也增大，嚣此美键点 要逡鼗遥登，只簧每羧蕊线主斡最太漩蓑蝣夸予a 鼹键懿误熬溪可。瓣二镲数缀藜敖数 ， 6 ， 沈阳工业大学硕士学位论文 据，建立关键点数据库子函数，同时根据拉格朗日计算法编辑计算子函数，这样便可对 曲线图中任意一点进行求解。 图1 0 c d 、c 。、c r 系数计算流程图 图9 对曲线作了夸张，实际上曲线z 。、z 。上有许多个关键点，图中有许多条象z t 一样的曲线。对任意一点h 要求得相应的y 坐标值，需根据a 、b 、c 、d 四个相邻关键 点的坐标值经过计算得到。先调用数据库子函数，用筛选法找出相邻曲线z t 和z 一再 1 7 沈阳工业大学硕士学位论文 在z 。曲线上通过筛选法找出与h 点坐标相邻的两个关键点a ( x 、y 、z 。) 、b ( x b 、 “酗则x = 毒等阢一聃l ，同样在聋，曲线上通过筛选法找出与h 点坐 标相邻的两个关键点c ( k 、y c 、孙：) 、d ( 海、矗、琼。) ，弼 乏2 夏x 忑- x c t 一乓) + 芝，再根据磊、z ”t 戆菹蟊嚣l 求出兹￥l 、y ：熬篷以及h 点熊z 篷 褥羁y = 导竽暖一芝) 瓦。 厶一西k + i 实践证明，编辑这段程序的执行结果 t 人工查找方法更精确，更重要的是实现了自 动设计的目的，同时将波纹管设计公式与绘图程序编辑在一个软件中，使之相连，毋需 送行第二次羧入，使绘强弱设计容为一体，提高了设计水平彝设诗簸率。 这部分的设计内容和公式推导没有任何资料可查，由自己根据已掌握的知识编辑软 件获褥，是本项鹜静一个关键技术点。矮计算机求解瀛程銎如1 0 新示。 2 2 波纹管优化设计 2 2 1 优化设计的目的及可行性 波纹管舌| | 己化设计的目的很多，本软辞主要从节省李孝料静角度上去考虑，即在满足各 种基本条件的基础上，补偿位移尽可能的大而材料尽可能的节省，对瞬一公称道径来 说，要达至l 站翳黪，倪化莰诗约束方程应为： 1 ) o o c i 动f o 】c ； 3 ) 。产。3 o t 4 ) 淞1 3 ； 5 ) p ，p ； 6 ) 在满足上述条件的情况下，相同截面积e 九取最大值。 根据公式需要对出压力、位移号| 莛弱滔令癍力遂行校棱，即耀定这霆令痘力必须， 、 于材料许用应力的一定比值，但在具体设计计算中可以看到，这四个应力值差别很大。 有的应力己接近或大予设计值，两有的巍力却远远，j 、予许角应力谴，这浅孵醺绞管静往 1 8 沈阳工业大举硕士学位论文 化设计具有很大的潜力。在设计中应力求降低成本，即应尽量减小壁厚戏层数，这时数 值较，、的应力，虽然随着壁淳懿减，j 、应力船太，但由于本身数蘸较小仍霹控隶l 在残定静 范围内，而对数值较大的应力为抑制其增大，可通过调羧波距、波高等参数使之变化缓 慢，最终确定骶满足能能又节省成本的糙佳参数。 要使产品具窍孬| 压能力，敷设计波澡浅的波纹管，即h 要小，但若追求大 搂量， 则又需将波高h 增加，这是一对矛盾，只有通道优化设计来选取。 诧步 送行糖纯 殳诗逐不麓饺莰麸公式戆角发圭去分叛，对一令产品嚣言还要考虑整 体的优化效果，如在对波纹管避 行优化设计的同时，要考虑其他零件的成本问题；为了 佼蘑方便，模鼷要有互换往、枣季瓣静簿发应该统一尺寸i 搿不能强意选取等等，豳毙还要 对具体的情况进行具体的分析。 2 2 2 优化设计 从阻下几个方面对波纹管俊化设计避行分孝厅。 1 ) 小通裰系列( 设工作压力为p = i 6 m p a ) 表1 夸遽径系捌波纹裁参数 内径波距波高单层辟 层数备应力值m p a m i l lr n l l li i - f f l l 疆飘ol 0 2 o30 4 2 1 93 02 4o 531 2 36 41 3 3 2 7 3 2 53 52 7 5o 。54 1 3 56 9l l3 2 2 4 2 63 52 70 541 7 68 9l l3 2 5 5 2 94 03 0 5o 551 7 48 9l o3 2 5 6 3 04 53 lo 552 0 61 1 21 03 2 5 根据u 形波纹管予程序设计公式对小通径蓉列波纹篱进行设计，部分结果如表1 所 示。可以看出，随着内径d 。的增大层数n 相应增加，即随着内径的加大需增加总壁厚才 菠务应力值灌是要求，这一点鼓公式 1 2 m p a 便可视为满懋设计要求。 2 4 计辣结果羧黩鞠瀑存 。2 3 图1 2 波纹篱设计界面 沈鬻工照夫警蘸士攀燕论文 凰1 3 。保存设计计算书界面 琴l 蹙薅撵骰麴可筏能曩户器露竣计秘设计如篷努鳇撩作器露。邋过藤天文本 糕、拣签、按锺、堰絮等按臀，实璐参数瓣输入、缩象鼹显示、设谤不会理豹提示、图 形匏婪示镣臻淡。逶遭t a b s t r i p 控黪在鬻癸上产爱文 孛夹稼遮鳃效鬃，躞耀声犟壹募 夸标记鼯，可懿逡浮一蘧辩黎锖惑