腔式液体静压径向轴承的性能分析系统毕业论文.doc

腔式液体静压径向轴承的性能分析系统毕业论文目 录摘 要IAbstractII主要符号表11 绪论11.1前言11.2课题研究背景及研究意义11.3国内外相关发展状况31.4课题主要研究内容41.5论文章节结构42 课题基本设计理论52.1液体静压轴承52.1.1概述52.1.2液体静压轴承的分类62.1.3腔式液体静压径向轴承的工作原理72.1.4腔式液体静压径向轴承的结构、特点及应用82.1.5腔式液体静压径向轴承的设计计算过程82.2开发工具介绍122.3本章小结153 对话框设计163.1主对话框设计163.2子对话框设计223.3参数化绘图对话框233.4本章小结244 对话框驱动程序设计254.1性能计算驱动程序设计254.1.1驱动程序的编写254.1.2驱动程序的调试及实例验证274.2参数化绘图程序设计314.2.1确定图形基本参数314.2.2计算各点坐标324.2.3参数化绘图步骤364.3本章小结395 相关机械设计415.1应用场合的确定415.2轴承尺寸的确定416 总结456.1研究结果456.2今后的研究方向45致 谢46参考文献47附录A48附录B56附录C57附录D58附录E611主要符号表D 轴承直径G0 油膜刚度 N 油腔数 L 轴承宽度l1 轴向封油面宽度Pn 供油压力 油腔夹角1 周向封油面夹角m 油腔有效夹角 节流比 有效承载面积系数Cd 油垫流量系数A0 油箱有效承载面积 刚度系数h0 轴承的半径间隙Z 轴承壁厚t 油腔深度d01 毛细管节流器毛细管直径l0 毛细管长度Qj0 毛细管节流器流量Re 雷诺数a 小孔节流器流量系数d02 小孔节流器小孔直径dj 薄膜反馈节流器薄膜工作直径hj0 薄膜反馈节流器节流间隙西安工业大学学士学位论文1 绪论1.1前言轴承是机床和各种机械设备中的一个重要零部件。例如机床中的主轴、工作台或者内燃机中的活塞、连杆这类转动或移动的零件都需要支撑来构成相对运动富（摩擦副）。常见的就是所谓的滑动轴承和滚动轴承两大类。一般来说，滚动摩擦系数比普通的滑动摩擦系数小，前者为0.01的数量级，而后者为0.1的数量级。但是，如果能实现全液体润滑的滚动轴承，也就是相对运动的两表面之间完全被一层流体膜所隔开，是金属表面不直接接触，此时摩擦阻力只由流体膜的内摩擦所引起，其滑动摩擦系数比滚动摩擦系数还要小得多，为0.001，甚至更小的数量级。此外，滚动支承为点接触或线接触。大型、高精度的滚动轴承制造困难，而滑动支承为面接触，可以承受更大的载荷，如果设计得当，则回转精度高。因此，在广泛应用滚动轴承的同时，滑动轴承在机械设计中得到了越来越广泛的应用。回顾轴承的应用和发展历史，可以看到从古代的风车、磨盘、独轮车的木结构或铁结构的简单轴承，到今天的完善的液体滑动轴承，己经历了千百年的发展过程。所以，液压滑动轴承就能够较普追的为人们所认识和应用。大家也知道，液体滑动轴承只有在产生良好的动压效应时，才具有摩擦阻力小、抗震性好、有较高的刚度和承载能力、不发生轴和轴承间的直接表面接触及干摩擦等优点。但是要真正实现这种完全的动压效应，即实现具有刚性油膜的完全液体摩擦状态，在实践中是比较困难的。这与许多因素有关，象轴与轴承间的配合间隙、楔形比、相对运行速度以及配合面的表面光洁度等都有很大的影响。如，相对速度低，油膜压力不易形成，就会产生半干摩擦。这样在启动或停车时相对速度较低的情况下，轴与轴承表面间由于半干摩擦造成的摩擦损失，不可避免的就要降低轴承的精度和寿命。这显然是滑动轴承的一个重要缺点和局限性。液体静压轴承就是试图克服上述缺点而在滑动轴承的基础上发展起来的，因其无论载荷轻重，转速高低（即使没有相对运动）仍然可以形成全流体膜来承载而在机械中应用日益广泛。1.2课题研究背景及研究意义目前，液体静压轴承已经在各类机械产品中被广泛应用，归纳起来，其具有以下一些优点：第一，摩擦阻力小。由于实现了纯液体润滑，故主轴和轴承接触表面之间的摩擦阻力小，主要是由具有一定压力的润滑油层黏性所引起的。润滑油的黏性阻力，远远小于干摩擦和半干摩擦以及滚动摩擦的阻力。因为摩擦阻力小，所以在低速条件下由摩擦阻力造成的功率消耗小，传动效率高。第二，使用寿命长。主轴和轴承的接触表面由一层油膜隔开，使它们不直接接触。这样，无论是长期正常运转或频繁地启动、停止，接触表面都不会发生磨损，故能长期保持精度。由于接触表面不发生磨损，对轴承的材料要求较低。第三，转速范围广。在各种相对运动速度下（包括速度为零）都有较大的承载能力，相对运动速度的变化对油膜刚度影响小。主轴在低速或高速条件下，正反方向转动，均能获得良好性能。第四，阻尼大，抗震性能好。与滑动轴承和动压轴承相比，不论载荷轻重，由于轴周围始终包围着一层压力油膜，有良好的吸振阻尼作用，使主轴运转平稳，抗振性好得多。第五，主轴回转精度高。静压油膜具有良好的纠正轴和轴承制造误差的作用，能有效地减小由于表面粗糙度及几何误差引起的径向和轴向跳动，从而提高了主轴的回转精度，或者说，在保证一定回转精度条件下，可以降低对轴和轴承制造精度的要求。第六，适应性好。适当选择油腔、封油面的结构尺寸和供油压力等参数，能使轴承的承载能力达到所要求的数值。合理选择节流形式、油膜厚度（轴承间隙）、供油压力和节流比等参数，能使轴承的油膜刚度很大，设计合理的静压主轴单元，油膜刚度一般都大于主轴的抗弯曲刚度。利用油膜厚度的大小和油腔压力的高低来控制工作状态，使之在最合理的条件下工作。静压轴承能够满足轻载到重载、小型到大型、低速到中高速各类机床和机械设备的要求1。基于以上优点，液体静压轴承的设计计算及绘制工作进一步受到了重视。虽然目前的AutoCAD软件具有较强的二维、三维绘图功能，但没有提供针对行业设计所必需的模块程序库。用户在实际使用时，不论开发一个多么小的应用产品都需要从设置线型、绘图比例、图幅、标题栏、标准件等一步一步从头做起，花费较多的时间和精力做一些重复性的基础工作。因此，有必要开发面向行业设计的通用模块程序库，提供辅助设计所必要的基本模块程序，便于用户在较短的时间内开发出应用产品。通常,在进行机械产品的设计过程中经常会遇到轴承的设计计算问题，针对这一情况，结合所学机械设计知识，利用现代的CAD技术，本课题拟研究开发出一种关于腔式液体静压径向轴承的计算机辅助设计模块，以提高工作效率，降低出错率，以缩短机械产品开发周期。1.3国内外相关发展状况静压轴承经历了100多年的历史。国外很早就对静压轴承进行了研究，最早可以追溯到1851年，法国人L.D.Girard在火车车轮轴承中第一次采用了静压轴承，其摩擦系数小到1/500，几乎没有摩擦与磨损。1878年巴黎国际博览会上展出了能灵活浮动的“近于无摩擦”支座。但是直至1947年D.D.Fuller连续发表了一系列关于静压轴承设计计算的文章，才推动了它的应用。1945年法国工程师P Gerard发明了向心静压轴承，并于1948年成功地应用于磨床砂轮主轴，提高了精度和寿命。在以后的几十年中，静压技术迅速发展，应用范围不断扩大，几乎追及整个制造业、军工和民用设备上。在低速重载设备中，最著名的应用实例是1938年美国加利福尼亚州Polomar山观察站的直径为5.08m的天文望远镜采用了静压轴承。望远镜原先考虑滚动轴承方案，但是即使取摩擦系数f=0.001时，摩擦力矩也很大，导致转动结构复杂，而且滚动轴承的摩擦阻力也不稳定。最后决定将镜身支承在三个静压油垫上，其摩擦系数低于0.000004！此外，还有1965年建成的美国西弗吉尼亚州国立无线电天文观察站的直径42.7m射电望远镜，整个结构支承在四个静压油垫上，承受径向和推力载荷。在高精密机床和测试仪器中，静压轴承也获得了广泛的应用，这是因为静压轴承无磨损，能确保加工精度和生产率，加工过程中抗振性好，且有均化作用，可获得很高的回转精度。例如日本丰田工机AHP50-32型超精密车床主轴轴承采用了静压轴承。在轴承试验机和测力计以及液压马达中也采用静压轴承。美国Texas公司生产的万能轴承试验机、美国Jupiter导弹空间计划中，火箭发动机的枢轴轴承实验台、英国SERC Daresbury实验室原子核能设备中的磁分析器均采用了静压轴承。总之，由于静压轴承的优越性，在低速重载机械或高速精密机床、测量仪器以及航天设备中，近半个世纪以来，静压轴承得到了很快的发展。目前，国内对于液体静压轴承的研究集中在高速精密的机械制造业中2。我国上海机床厂自1958年开始研究液体静压轴承，目前已用于各类精密机床。成都量具刃具厂利用静压轴承在设备改造中遍地开花。近年来 ,计算机辅助设计和绘图软件已广泛应用到机械设计和制造过程中 ,对提高机械的设计效率发挥了巨大作用 ,当前较流行的国内外软件有: PTC公司的 PRO/E 、Solidworks公司的 Solidworks 、Unigraphics Solutions公司的UG 、SDRC公司的 I- DEAS 、Dassult公司 CATIA、MA2TRA公司的 Euclid、CV公司的 CADDS5、Autodesk公司的 AutoCAD和 Inventor 、北航海尔的 CAXA等 ,但是在国内机械行业中应用最广泛的还是 Autodesk公司的 AutoCAD,Autodesk公司自 1982年推出 AutoCAD1. 0版本到 2006年推出AutoCAD2007版本 ,已成为事实上的计算机二维绘图标准 ,三维功能也不断丰富和加强 ,但是 AutoCAD所提供的只是通用的计算机绘图功能 ,如造型、编辑、标注等，而很少有有关轴承的计算机辅助设计模块3，这样一来，在设计过程中会给设计者带来诸多不便，影响了工作效率，因此，我们可以在此次毕业设计中尝试这一方面的开发工作，从而为今后的设计工作降低出错率，提高工作效率，缩短机械产品的开发周期。1.4课题主要研究内容本课题是以最新版机械设计手册为依据，主要针对第二十一篇第六章液体静压轴承中的腔式液体静压径向轴承。应用轴承核算的基本理论知识，在Auto CAD环境下实现轴承的性能计算，其主要研究内容包括：1、研究腔式液体静压径向轴承的特性，分析其工作原理。2、熟悉Visual Lisp语言，并熟练运用。3、在Auto CAD环境下，运用Visual Lisp语言编写有关腔式液体静压径向轴承性能计算的主对话框和子对话框，以及相关参数化绘图的对话框编写。4、在Auto CAD环境下，运用Visual Lisp语言编写并调试腔式液体静压径向轴承性能计算及参数化绘图的对话框驱动程序。5、根据应用场合设计有关液体径向轴承的机械结构，绘制装配图。1.5论文章节结构本论文共五章，各章内容如下：第一章 绪论 介绍了本课题的研究背景及意义，分析了现有静压轴承的优缺点，同时介绍了国内外的研究现状及发展方向。第二章 基本设计理论 研究腔式液体静压径向轴承的特性，分析其工作原理，并简要介绍开发工具Visual Lisp语言。第三章 对话框设计 在所研究的腔式液体静压径向轴承特性基础上，在Auto CAD环境下，运用Visual Lisp语言编写有关腔式液体静压径向轴承性能计算的主对话框和子对话框，以及相关参数化绘图的对话框编写。第四章 对话框驱动程序设计 在Auto CAD环境下，运用Visual Lisp语言编写、调试腔式液体静压径向轴承性能计算及参数化绘图的对话框驱动程序。第五章 机械部分设计 根据应用场合，设计有关液体静压径向轴承的机械结构。第六章 总结 对论文的研究工作进行总结。6西安工业大学学士学位论文 2 课题基本设计理论2.1液体静压轴承2.1.1概述液体静压轴承是依靠一个外部供油系统供给压力油，通过节流器进入轴承的油腔中，形成具有足够压力的润滑油膜将轴颈浮起，保证了轴颈在任何转速（包括转速为零）和预定载荷下都与轴颈处于完全液体摩擦的状态。 液体静压轴承系统由一套专用供油装置、节流器和轴承三部分组成，如图2.1所示。图2.1 液体静压轴承系统组成静压轴承由供油系统供给一定压力油，输进轴和轴承间隙中，利用油的静压力支承载荷，轴颈始终浮在压力油中。所以，轴承油膜压强与主轴转速无关，承载能力不随转速而变化。液体静压轴承的优缺点见表2.1表2.1 液体静压轴承的优缺点优 点（1）纯液体摩擦，摩擦阻力小，功率消耗小，传动效率高。（2）正常运转和频繁启动时，都不会发生金属之间的直接接触造成的磨损，精度保持性好，寿命长。（3）由于轴颈的浮起是依靠外来油的压力来实现的，因此，在各种相对运动速度下，都具有较高的承载能力，速度变化对油膜刚度影响小。（4）润滑油层具有良好的抗振性能，轴运转平稳。（5）油膜具有补偿误差的作用，能减少轴与轴承本身制造误差的影响，回转精度高。（6）设计静压轴承时，只要选择合理的设计参数，如封油面尺寸、节流器形式、供油压力、节流比等，就能使轴承的承载能力、油膜刚度、温升等满足轻载到重载、低速到高速、小型到大型的各种机械设备的要求。缺 点需要一套可靠的供油装置，增加了设备、空间和重量。 由于液体静压轴承具有许多优点，应用日广。在机床上常采用它作为主轴的支撑，以提高机床的加工精度、承载能力及切削效率，扩大机床的转速范围、延长使用寿命。此外，还可利用液体静压轴承油腔压力随载荷变化的特点，实现自动对刀、恒力切削等自动控制。2.1.2液体静压轴承的分类液体静压轴承的分类如图2.2所示本课题主要研究腔式液体静压径向轴承。西安工业大学学士学位论文 图2.2 液体静压轴承的分类2.1.3腔式液体静压径向轴承的工作原理腔式液体静压径向轴承工作原理如图2.3所示。以四油腔液体静压径向轴承为例，1、2、3、4均为油腔。从供油系统供给具有一定压力的润滑油，通过各个小孔节流器（或毛细管节流器），进入相应的轴承油腔内。空载时由于各油腔对称等面积分布，各个节流器的节流阻力相同，使轴浮起在轴承的中心位置（忽略轴自重）。此时，轴承封油面各处的间隙（h0）相同，轴承各油腔内的压力（p0）相等。当轴受载荷F后，轴向下产生微小的位移e，使油腔1处的间隙减小到（h0-e）.油流阻力增大，油腔2处的间隙增大到（h0+e），油流阻力减小，因而油腔1的压力p1升高，油腔2的压力p2降低。所以油腔1、油腔2便形成压力差(p=p1-p2)。当A0p(A0为轴承一个油腔的有效承载面积)同载荷F平衡，即F=A0p时，轴便不再往下移，处于平衡状态。这种轴承的特点是没有周向回油槽，如图2.3（a）所示。空载时，压力油经过节流器分别进入四个油腔，轴在四个互相对称的油腔的A0p作用下处于中心位置（忽略轴自重）。这时，油经轴承间隙从轴承端面流出，如图2.3（b）所示。但是，受载后，由于各油腔压力发生变化，使得各油腔中的油除了通过间隙从轴承端面流出外，压力较高的油腔中的油向着压力较低的油腔流动，即內流，如图2.3（c）所示。图2.3 腔式液体静压径向轴承工作原理图2.1.4腔式液体静压径向轴承的结构、特点及应用1、腔式液体静压径向轴承的结构如图2.4所示图2.4 腔式液体静压径向轴承结构图2、腔式液体静压径向轴承的特点：（1）空载时，润滑油通过轴与轴承间隙，只从轴向封油面流出；（2）流量较小；（3）轴在载荷作用下，油腔内的压力油互相流动产生内流现象。3、腔式液体静压径向轴承的应用场合：固定节流用于对静刚度要求不高，而流量要求小的设备；可变节流用于流量要求小的重型设备。2.1.5腔式液体静压径向轴承的设计计算过程本课题以最新版机械设计手册为依据，将腔式液体静压径向轴承的设计计算过程归纳如下（其设计流程图如图2.5所示）：图2.3 腔式液体静压径向轴承的设计计算流程图1.初选参数L/D、l1/D、供油压力Pn，及润滑油，根据已知条件，计算轴承宽度L、轴向封油面宽度l1； 对于径向轴承，一般选取L/D为0.6、1.0或1.5，l1/D为0.1或0.2，选取供油压力Pn0.98N/mm2.2.初选油腔夹角、周向封油面夹角1，计算油腔有效夹角m； 查表2.2，初选油腔夹角、周向封油面夹角1 利用公式（2.1），计算油腔有效夹角m （2.1）表2.2 腔式液体静压径向轴承的n、D、1尺寸腔式液体静压径向轴承D/mmnl1/D0.10.2/。1/。/。1/。3020034696663624784818 42注：本表为油腔夹角,1为周向封油面夹角。n为油腔数。3.初选节流比，计算有效承载面积系数、油垫流量系数Cd,及油腔有效承载面积A0；一般取=0.3330.667之间。查表2.3，计算有效承载面积系数、油垫流量系数Cd利用公式（2.2），计算油腔有效承载面积A0(mm2) （2.2）表2.3 腔式液体静压径向轴承的Cd、名称Cd、腔式液体静压径向轴承 4.初算轴承刚度系数； 查表2.4，计算轴承刚度系数表2.4 计算轴承刚度系数节流形式油腔数备注346N毛细管节流小孔节流薄膜反馈节流5.计算轴承半径间隙h0； 利用公式（2.3），计算轴承半径间隙h0 （mm） （2.3）6.计算轴承壁厚t与油腔深度Z； 一般Z(3060)h0 当D40时,t=(0.40.35)D；当40D100时，t=(0.350.2)D；当100D200时，t=(0.20.125)D；当D200时，t=(0.1250.1)D。7.计算节流器尺寸，并校验。（1）毛细管节流器 一般毛细管直径d0取d00.5mm计算得到 毛细管长度l0由公式（2.4）（mm） （2.4） 校验层流条件 2000 （2.5） 式中：Qj0节流器流量； （mm3/s） （2.6） 润滑油动力粘度（Ns/mm2）；润滑油密度（Ns2/mm4）； （2）小孔节流器 利用公式（2.7）计算小孔直径d0（mm） （2.7） 式中：a小孔节流器的流量系数，a=0.60.7 校验条件：d00.45mm （3）薄膜反馈节流器 利用公式（2.8）计算节流间隙hj0（mm） （2.8）式中：dj1、dj2薄膜工作范围直径，dj=2.53.5,且0.30.4校验条件：hj00.03mm2.2开发工具介绍此次课题主要研究对腔式液体静压径向轴承的参数化设计，包括对它的相关计算和参数化绘图。其中的重点是参数化驱动以及相关程序的编写。在AutoCAD 环境下，可以利用不同的编程语言实现相应的驱动程序，以实现腔式液体静压径向轴承的计算和参数化绘图。可采用的编程语言有：AutoLISP 、ADS、Object ARX、VBA以及Visual LISP，下面是对这五种语言的优缺点进行分析比较4： 1、AutoLISP 语言 LISP（LISt Processing）语言是一种计算机的表处理语言，广泛应用于人工智能领域 。AutoLISP 语言是一种运行在 AutoCAD 环境下的 LISP 语言并内嵌于 AutoCAD 之中，它采用了与Common LISP 一种通用的 LISP 语言相近的语法及习惯约定，并吸收了 LISP语言的主要函数，增加了针对 AutoCAD特点的许多功能，如：可以把 AutoLISP和 AutoCAD 的绘图命令结合起来，使设计和绘图完全融为一体，利用AutoLISP 语言编程可对 AutoCAD 当前数据库进行直接访问和修改。AutoLISP 语言灵活多变，易于学习和使用，自 AutoCAD 2.18 以来就成为用户开发 AutoCAD 的主要工具之一。AutoLISP 完全包含在 AutoCAD 的内部 AutoLISP 函数由 AutoLISP 解释器逐行解释并请求 AutoCAD 执行AutoLISP 程序和 AutoCAD 本身都是独立的进程，之间的通讯通过IPC(Inter Process Communication)进程间通讯 机制来实现 由于其数据库直接反映为当前的 DWG 文件，用户通过 AutoCAD 命令来操作其中的实体，但不知道数据库的内部结构，所以其速度、稳定性都相当低，而且许多常用的功能和手段 AutoLISP 无法提供包括二进制文件读写，内存中相互通信实时数据库存取、直接屏幕 I/O 操作、高级用户接口、调用操作系统功能、直接存取硬件设备、高强度数据处理程序快速执行、软件与数据加密保护等。2、ADS语言由于 AutoLISP 的缺陷，从 11.0 版本起 AutoCAD 提供了它的 C 语言开发系统 ADS（AutoCAD Development System）。ADS 直接利用 C 编译器，将应用程序编译成可执行文件在 AutoCAD环境下运行，既利用了 AutoCAD 环境的强大功能，又利用了 C 语言的结构化编程、运行效率高的优势。ADS 使以前用 AutoLISP 不能做或做起来很困难的工作变得轻而易举，如大规模的计算、动态图形显示、直接对宿主操作系统访问、直接对外部设备操作等等。同 AutoLISP 一样，ADS 程序也是一个独立的进程 ADS 程序与 AutoLISP的通信是一个被动地等待 AutoLISP 请求的无限循环的过程，即 ADS 程序与AutoCAD 程序并不是直接地通信，而是首先利用 IPC 机制与 AutoLISP 通讯，再通过 AutoLISP 实现与 AutoCAD的通讯，虽然其运行速度比 AutoLISP有所提高，但其稳定性和开发效率仍不太高。3、Object ARX语言鉴于以上两种工具均存在种种不足 Autodesk 公司在 AutoCAD R13 中推出了又一个新的开发工具 ObjectARX 。和 AutoLISP ADS 不同的是，ARX（AutoCAD Run-Time Extention）应用程序本身不再是一个独立的进程，而是一个动态连接库。因此 ARX 程序与 AutoCAD 在同一地址空间运行，能够直接利用 AutoCAD 的内核代码，直接访问 AutoCAD 的数据库、图形系统及几何造型核心，在运行期间实时扩展AutoCAD 具有的类及其功能，建立与AutoCAD 本身固有命令操作方式相同的新命令，这使得 ARX 程序的运行速度大大提高，功能大大增强。又因为其采用 C+为基本开发语言，具有面向对象编程方式的数据可封装性、可继承性及多态性等特点，用其开发的工程 CAD软件具有模块性强、连接简单、使用方便、内部功能高效以及代码可重用性高等优点。另外开发 ARX 应用程序还可以充分利用 Windows 的资源，微软的基本类库 MFC(Microsoft Foundation Class)和先进的 Visual C+可视化编程语言和工具,方便、高效地设计具有典型 Windows 风格的 CAD 应用程序。由于ARX 库能够很好地与AutoLISP ADS应用程序协同工作，故编程人员能够选择最能满足其需要和经验的编程工具。用 ARX 进行 AutoCAD 二次开发，对编程人员的要求很高、编程难度较大、大项目的开发周期长、而且编程的错误可能导致 AutoCAD 的系统崩溃。 4、VBA（Visual Basic for Application）语言 VBA 编程工具利用了 AutoCAD 所提供的 Active Automation 技术，其优点在于对编程人员的要求不是很高，但运行速度和开发效率与 ARX 相比存在一定差距。5、Visual LISP语言Visual LISP 是继 AutoLISP、ADS、Object ARX、VBA 等之后Autodesk 公司奉献给广大用户的又一强大开发工具。Visual LISP 是一种可视化的 LISP 语言开发环境，它不仅仅是AutoLISP 的简单扩展，还在其中加入了面向对象的新特征， 使利用 AutoLISP进行 AutoCAD 二次开发的用户在编程时更为容易、快捷。Visual LISP 主体模块是一个Object ARX 应用程序，和其他 ARX 用程序一样，该模块可以在 AutoCAD环境中按需调入，具有即插即用的特征。Visual LISP 可以把 LISP 源代码编译成Object ARX 应用程序，编译后程序的运行效率比解释型 AutoLISP 程序快310 倍，但其运行速度及开发效率和 ARX相比还存在一定差距应。针对此次设计，设计者采用Visual LISP语言。 Visual LISP是取代了AutoLISP的新一代LISP语言，它显著地扩充了AutoLISP的容量。同时，作为一种开发工具，Visual LISP提供了全面、集开发环境IDE（interactive development environment）,包括：编辑器、调试器和其他工具。Visual LISP作为新开发出的一种软件工具，它加速了AutoLISP的编程过程。Visual LISP的集开发环境（IDE）提供了新的特征帮助，简化了源代码的创建、修改，程序调试，编译、调试。Visual LISP提供了独立的源代码编辑器。而在过去，编写AutoLISP代码时需要使用其他文本编辑器编辑，再切换到AutoCAD环境中加载并运行。当进行调试时，用户必须在程序中间反复输出变量的值；而当调试结束时，又必须将这些代码注释掉，确实又费时、又费力。Visual LISP的开发功能：在AutoLISP开发中，用户进行了一系列不能在AutoCAD中实现的操作，比如说文本编辑就必须在其他文本编辑软件中进行。其他的功能，如源代码调试，就只有Visual LISP中提供了。在Visual LISP的集成环境中，用户可以进行几乎所有的必要操作，包括文本编辑、程序调试、与AutoCAD及其他应用程序交换信息等。下面是Visual LISP集开发环境（IDE）的基本功能：1）语法检查器将检查AutoLISP程序中的语法错误，包括内部函数的误用。2）文本编辑器提高了程序的执行速度并提供了安全、有效的传输平台。3）专门为AutoLISP源代码调试设计的调试器支持在AutoCAD中分步执行并观察运行结果。4）文本编辑器支持AutoLISP和DCL编程，编程时将使用不同的颜色来标记不同的语法结构。5）AutoLISP结构化编程，使程序增加了可读性。6）便捷的观察特性，支持对变量、表达式的浏览和修改，支持浏览AutoLISP数据及AutoCAD图形实体。7）上下文相关帮助，提供了AutoLISP函数的详细信息及符号名快速查询。8）工程管理系统，该系统方便了多文件的管理。9）多个AutoLISP文件编辑后成为一个模块。10）自动保存编程和调试环境。11）Visual LISP引入智能控制窗口，提供了AutoCAD文本窗口的基本功能，并具备交互特性。Visual LISP与AutoCAD的关系：Visual LISP有自主的窗口和操作界面，但它并不与AutoCAD相独立。当Visual LISP运行时，AutoCAD必须同时进行。在Visual LISP集成编辑环境中运行程序时，用户经常需要与AutoCAD图形和命令窗口交换信息。当AutoCAD最小化时，Visual LISP接管了控制，用户必须手工恢复并激活AutoCAD窗口。2.3本章小结 本章简要阐述了液体静压轴承的特点和分类，分析了腔式液体静压径向轴承的工作原理及相关特性，阐明了腔式液体静压径向轴承的设计计算过程，并介绍了五种不同的开发工具，详细介绍了本次设计所使用的编辑语言Visual LISP语言，为下一步的研究设计工作奠定了理论基础。24西安工业大学学士学位论文 3 对话框设计对话框是一种形象、直观的人机交互界面，用户可以随意输入、随时修改，鼠标、键盘并用。本章是在了解了腔式液体静压径向轴承的设计计算过程，并掌握了Visual LISP语言的基础上，完成腔式液体静压径向轴承的性能计算及参数化绘图的对话框设计，从而实现设计计算过程直视化、便捷化。依据第二章2.1.5腔式液体静压径向轴承的设计计算过程，设计相关对话框。由于计算过程中，部分参数需要通过查表获取，故需设计若干个子对话框为用户提供所需数据。3.1主对话框设计该对话框是腔式液体静压径向轴承性能计算的主要部分，其对话框如图3.1所示。对应的对话框程序见附录A： 图3.1 腔式液体静压径向轴承性能计算该对话框设计中分别使用了编辑框（edit_box）、下拉列表（popup list）、按钮（button）、行（row）、列（column）、加框列（boxed_column）、部分文本（text_part）等对话框控件。另外，这里还需注意的是，每个对话框中至少包含一个按钮（或功能相当的控件）。1、编辑框（edit_box）例3.1.1编辑框用于输入字符串，其标签显示在该框的左边，它的默认宽度为12个字符，当输入的字符多于12时，文本自动向左滚动，框内的字符串即为编辑框的值（value）.例中编辑框在DCL文件中定义如下：2、下拉列表（popup list） 例3.2.1 例3.2.2 下拉列表具有编辑框和列表框的两个特点，它的初始状态像一个编辑框，标签显示在框的左边，框内只有一行字符和一个向下的箭头（如例3.1.1），单击框内箭头，将弹出一个列表（如例3.2.2），选取表内文本后，列表自动关闭，在编辑框内显示选中的内容。下拉列表的值是被选中的文本行的序号。例中下拉列表在DCL文件中定义如下：3、按钮（button） 例3.3.1 例3.3.2 按钮适用于立即产生可视的操作，如退出对话框、弹出对话框及其他特定操作。例3.3.1用于计算，例3.3.2用于弹出对话框。例3.3.1按钮在DCL文件中定义如下：例3.3.2按钮在DCL文件中定义如下：4、行（row） 例3.4.1 行是将若干控件构成水平分布的一个组件。例3.4.1即是将一个按钮和一个编辑框水平分布，其在DCL文件中定义如下： 5、列（column） 例3.5.1 列是将若干控件构成垂直分布的一个组件。例3.5.1即是将两个编辑框垂直分布，其在DCL文件中定义如下： 6、加框列（boxed_column） 例3.6.1 顾名思义，加框列就是加了一个矩形框的列。例3.6.1即就是将由几个编辑框和下拉列表组成的列而组成的加框列，其在DCL文件中定义如下：7、部分文本（text_part） 例3.7.1 文本控件通常用于显示提示或警告信息。它只有一个label属性。例3.7.1在DCL文件中定义如下：该对话框中各组合控件欲实现功能如下:1、图3.2由用户输入已知数据，为对话框之后的计算提供条件。图3.2 输入已知数据2、图3.3实现参数L/D、l1/D、供油压力Pn的初选，并计算轴承宽度L、轴向封油面宽度l1图3.3 初算及计算3、图3.4实现油腔夹角、周向封油面夹角1的初选，计算油腔有效夹角m图3.4 初选夹角4、图3.5实现润滑油的选择图3.5 初选润滑油5、图3.6实现节流比的选择，及部分参数的计算图3.6 选择节流比，计算部分参数6、图3.7实现轴承壁厚及油腔深度的计算图3.7 计算轴承壁厚及油腔深度7、图3.8实现节流器的尺寸计算，用户可以根据所选节流器的不同进行计算，完成校核工作。图3.8 确定节流器尺寸，完成校核3.2子对话框设计该对话框主要是对主对话框在计算过程中所需查表部分的补充设计，其中包括初选、1对话框设计，选取润滑油的对话框设计。 1、初选、1对话框设计 其对话框如图3.2所示，对应的对话框程序见附录B：图3.2 初选、1对话框 该对话框设计中使用了编辑框（edit_box）、按钮（button）及图像（image）控件，前两者已经在主对话框中有所介绍，这里就不赘述。图像（image）是在一个矩形区域内显示矢量图形、色彩填充块等的控件。图像的值是单击图像时的位置，通过Visual LISP程序可以获取该位置，从而根据这些位置设计相应的动作。必须指定图像的width、height或二者之一。图像的内容由Visual LISP程序确定。该子对话框图像控件在DCL文件中定义如下： 另外，用户需将从图中选取的数据填写在编辑框内。 2、选择润滑油的对话框设计 其对话框如图3.3所示，对应的对话框程序见附录C： 图3.3 初选润滑油对话框 与初选、1对话框类似，该对话框采用了编辑框、图像控件以及“确定”、“取消”按钮。用户需将从图中选取的数据填写在编辑框内。3.3参数化绘图对话框 该对话框主要是在实现了腔式液体静压径向轴承的性能计算的基础上，完成腔式液体静压径向轴承的参数化绘图功能，其对话框如图3.7所示，对应的对话框程序见附录D：图3.7 腔式液体静压径向轴承参数化绘图对话框 该对话框通过用户输入x、y值，或者点击按钮，实现轴承在装配图中插入点的确定，然后用户输入“其它几何数据”（该数据均为主对话框中计算、校验合格的数据），点击按钮，即可在AutoCAD环境中自动绘制出腔式液体静压径向轴承的主视图或左视图。3.4本章小结 本章介绍了腔式液体静压径向轴承性能计算及参数化绘图的对话框设计，其中，其性能计算的对话框设计包括主对话框的设计和子对话框的设计。此次工作是实现第四章驱动程序设计的必要前提。西安工业大学学士学位论文 4 对话框驱动程序设计4.1性能计算驱动程序设计4.1.1驱动程序的编写对话框文件描述了对话框的结构和外形、所属控件的样式、功能及控件的布局。编写好的对话框只是一个简单的界面描述，它不能独立地显示，也不能完成任何用户想要执行的操作，要将对话框显示在屏幕上，使对话框及其个控件发挥作用，必须依靠驱动程序。 对话框驱动流程图如图4.1所示。图4.1 对话框驱动程序流程图对话框驱动过程如下所述：1、加载对话框文件Visual LISP程序首先调用load_dialog函数加载指定的对话框文件，若加载成功返回一个大于零的整数。返回的整数类似于文件标识号，是显示和卸载对话框文件的主要参数，应该将其赋给一个变量保存，以备程序使用。2、将对话框显示到屏幕上调用new_dialog函数，将已加载的对话框文件中指定名字的对话框（一个对话框文件可定义多个对话框）按照指定的位置显示到屏幕上，默认位置在屏幕的中央。3、初始化控件根据对话框文件中控件的属性值对控件初始化，也可调用set_tile、mode_tile或action_tile等函数对控件初始化。只有经过初始化的控件才有了初始化的外观、状态或功能。4、激活对话框调用start_dialog函数。对话框处于激活状态，等待并接收用户施加在对话框上的操作，直到某一操作直接或间接地调用了done_dialog函数，对话框消失（但并没有释放对话框所占用的存储空间）。5、用户操作对话框用户可随意进行单击按钮或切换开关，向编辑框键入字符，选取列表的选项或拖动滑动条等操作。控件根据用户的操作执行相应的动作（有的控件可能不执行任何动作）。动作可以是执行表达式、调用函数，也可以通过get_tile、get_attr等函数获取控件的属性值或通过set_tile、mode_tile函数设置控件的属性。6、卸载对话框文件如果用户选择了确定、取消、退出或其他含有退出功能的按钮，首先调用done_dialog函数，对话框从屏幕上消失，然后调用unload_dialog函数，卸载对话框文件，释放对话框所占用的存储空间。7、对话框向应用程序传递数据对话框本身本身并不具备向应用程序传递数据的功能。它只是利用某些控件将用户的输入或操作作为属性的值存放到这些控件。应用程序必须自己从对话框的一些控件中获取数据。应用程序还要设置“确定”按钮和“取消”按钮的动作。这两个按钮都含有调用done_dialog函数d的表达式，但“确定”按钮的动作还含有从对话框获得最新数据功能的表达式或函数，于是单击“确定”按钮对话框消失，将数据传递给应用程序，若单击“取消”按钮对话框虽然消失，但不向应用程序传递数据。基于第三章的对话框外形设计，设计腔式液体静压径向轴承性能计算的对话框驱动程序见附录E。这里需要说明的是，通过对图3.2加载幻灯片，出现图4.3，幻灯片.sld文件由.dwg文件生成，其中幻灯片文件生成过程如图4.2所示，生成命令为“mslide”，图3.3的加载与上同理。图4.2 幻灯片文件生成过程图4.3 加载幻灯片后的对话框4.1.2驱动程序的调试及实例验证参照机械设计手册第六章 轴承有关例题（已知：径向轴承直径D=6cm，要求径向轴承的油膜刚度G0=314N/m，设计小孔节流无周向回油、四油腔、对称等面积径向轴承。）调试及验证过程如下：1、点击，检查活动窗口，检查无误后，点击，加载该程序“c:qs”如图4.4所示,此时AutoCAD界面出现如图4.5“腔式液体静压径向轴承性能计算”对话框（其中所示数据为初始化数据，用户可根据需要改换）。图4.4 加载程序“c:qs”图4.5 出现“腔式液体静压径向轴承性能计算”对话框2、输入、选取数据后，点击按钮及按钮，则对应编辑框内出现相应计算结果。3、点击“选取夹角”中按钮，出现子对话框“选取、1”，如图4.6所示（其中所示数据为初始化数据，用户可