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基于DCL语言的深沟球轴承计算机辅助设计系统的研究
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基于DCL语言的深沟球轴承计算机辅助设计系统的研究,基于,DCL,语言,深沟,球轴承,计算机辅助设计,系统,研究
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设计设计题目题目：基于基于 DCL 语言的深沟球轴承计算机语言的深沟球轴承计算机辅助设计系统的研究辅助设计系统的研究系 别： 专 业： 班 级： 学 生： 学 号： 指导教师： 2011 年 05 月毕业设计（论文）任务书 系别 机电信息系专业 机械设计制造及其自动化班级 B070203 姓名 郑耀龙学号 B07020329 1.毕业设计（论文）题目： 基于 DCL 语言的深沟球轴承计算机辅助设计系统的研究 2.题目背景和意义： 深沟球轴承适用于高转速甚至极高转速的运行，而且非常耐用，无需经常维护。该类轴承摩擦系数小，极限转速高，尺寸范围与形式变化多样，应用在精密仪表、 低噪音电机、 汽车、 摩托车及一般机械等行业， 是机械工业中使用最为广泛的一类轴承。主要承受径向负荷， 也可承受一定量的轴向负荷。 但深沟球轴承若仅仅依靠传统的绘图方式，不仅工作繁琐、效率低而且出错率比较高，针对这一情况，本题目旨在结合现代计算机技术和 AutoCAD 的二次开发技术实现深沟球轴承的参数化绘图和性能计算，主要包括：查找相关手册，确定零件图参数表；确定绘图参数；参数之间的转换；设计人机交互界面和绘图函数；性能计算等内容，以帮助设计人员更好更快的完成设计任务。 3.设计(论文)的主要内容（理工科含技术指标） ： （1）以最新版机械设计手册为依据，以深沟球轴承为研究内容。 （2）应用深沟球轴承设计的基本理论，在 Auto CAD 环境下实现深沟球轴承参数化绘图设计流程。主要包括：确定基本尺寸参数，参数转换和性能计算等。 （3） 此设计流程的用户界面采用 DCL 对话框实现。 （4） 驱动程序用 visual lisp 实现。 4.设计的基本要求及进度安排（含起始时间、设计地点） ： 12 周 查阅资料，写开题报告。 35 周 熟悉并掌握深沟球轴承的参数化绘图设计流程，完成英文资料的译文。 69 周 应用 DCL 对话框实现参数化绘图设计流程的界面设计。 1014 周 应用 lisp 语言完成对话框的驱动程序，同时进行毕业论文的撰写。 1516 周 完成相关机械部分的设计。 1618 周 完善程序，完成毕业论文，准备毕业答辩 。 设计地点：西安工业大学 5.毕业设计（论文）的工作量要求 论文字数： 12000 字左右 实验（时数）*或实习（天数） ： 图纸（幅面和张数）*： A0 工程图纸 1 张 其他要求： 外文翻译字数：不少于 1000 英文单词 指导教师签名： 年 年 年 学生签名： 年 年 年 系主任审批年 年 年 年 基于基于 DCL 语言的深沟球轴承计算机辅助设计系统的研究语言的深沟球轴承计算机辅助设计系统的研究摘摘 要要深沟球轴承适用于高转速甚至极高转速的运行，而且非常耐用，无需经常维护。深沟球轴承是一类标准化零件，具有的固定流程，该轴承应用广泛，主要承受径向载荷，也可承受一定量的轴向载荷，但深沟球轴承轴承若仅仅依靠传统的绘图方式，不仅工作繁琐，效率低而且出错率比较高。针对以上情况，本文主要研究深沟球轴承的计算机辅助设计和参数化绘图，首先，确定本次设计所绘的深沟球轴承的类型，其次，提炼出绘图所需要的主要参数，以及参数间的转换关系，第三，根据已知的参数，绘制深沟球轴承，为制作幻灯片打下基础。第四，建立良好的人机交互界面，为用户提供良好的界面环境。第五，编写对话框和驱动程序，完成设计。通过 Autolisp 和 DCL 的结合，能够编写出人机交互强，功能强大的程序。通过实例验证,说明了参数化绘图的正确性、灵活性，实现了绘图的效率，从而节约了设计人员的时间和精力，使得 AutoCAD 真正起到辅助设计作用。关键词：关键词：Autolisp；DCL；深沟球轴承；二次开发；参数化绘图IThe Computer-aided Design Systems Research of Gulley Ball Bearing Based on DCL LanguageAbstractThe gulley ball bearing is suitable for the high speed even extremely high speed movement, moreover it is durable and does not need to maintain frequently. The gulley ball bearing, a kind of standardized components, has the fixed design flow, which is widely used. It mainly supports combined load mainly consisting of radial load. If the gulley ball bearing design depends upon traditional method , it is not only works tediously, but also the efficiency is low and the error ratio to be quite high.To solve the question the article mainly researched the computer-aided parameter drawing design of the gulley ball. Firstly, the gulley ball bearings types were determined. Secondly, the main parameters and the conversation were given. Thirdly, the slides of the several bearings were made. Fourthly, the DCL program was designed to set up the friendly interference. Finally, the lisp program was designed to reality the parameter drawing.The man-machine interaction system can be developed by Autolisp and the DCL. Through the classical examples it proved the accuracy, the flexibility and the efficiency of the developed system, which can save the design time of the users. Key Words: Autolisp; DCL; Gulley ball bearing; the second-development; parameter drawing II1 绪论绪论11.1 引言 11.2 研究背景及意义 11.3 深沟球轴承研究的现状及方法 21.4 本文主要工作 22 总体框架总体框架32.1 总体设计流程图 32.2 研究方法 42.3 方案提出 42.4 计出的软件应该具有的功能 42.5 实现原理 43 关键技术关键技术63.1 AUTOLISP概述63.2 参数化设计 63.3 绘图坐标点的设置和计算 73.3.1 绘图基点设置73.3.2 绘图坐标点的计算73.4 深沟球轴承的校核计算 74 程序设计程序设计94.1 DCL 对话框简介94.2 界面设计 94.3 VISUAL LISP 与 AUTOLISP的关系104.4 程序的加载和运行 114.5 应用 LISP语言完成对话框的驱动程序114.6 对话框描述 124.6.1 主对话框描述124.6.2 子对话框描述124.6.3 对话框程序的编制124.7 主驱动程序的设计 144.7.1 主驱动 lisp 程序的设计144.7.2 初始化程序144.7.3 绘图程序144.7.4 幻灯片的制作154.7.5 界面驱动15III4.7.6 Vlisp 处理对话框的函数154.7.7 本次设计中常用的六种基本函数164.7.8 Visual lisp 的函数174.7.9 处理控件的属性174.7.10 Visual lisp 的局部变量与整体变量174.8 检查LISP程序常见错误的方法184.8.1 检查括号匹配184.8.2 检查语法错误184.8.3 用语法检查功能检查语法错误184.9 对话框预览错误处理184.10 初始化程序184.11 编写应用程序194.12 绘图程序194.13 调试程序215 实例验证实例验证236 机械设计部分机械设计部分276.1 原始数据276.2 电动机的选择276.2.1 初步确定传动系统总体方案276.2.2 传动装置的总传动比和传动比分配286.2.3 传动装置运动和动力参数的计算296.3 齿轮的设计296.3.1 斜齿轮的设计要求296.3.2 按齿面接触强度设计296.3.3 按齿根弯曲强度设计316.3.4 蜗轮齿轮的传动设计326.4 轴的设计和校核336.4.1 第二根输出轴（蜗杆）的设计346.4.2 第三根轴的设计356.5 轴承的校核366.5.1 高速速级轴的轴承的校核366.5.2 中间级轴承的设计与校核376.5.3 低速级轴承的设计与计算376.6 键的选择387 结论结论39IV致谢致谢40参考文献参考文献41毕业设计（论文）知识产权声明毕业设计（论文）知识产权声明42毕业设计（论文）独创性声明毕业设计（论文）独创性声明43主主 要要 符符 号号 表表VL 10 基本额定寿命Ca 基本额定动载荷Cr 基本额定静载荷Fr 径向载荷Fa 轴向载荷fp 载荷系数1 绪论01 绪论绪论1.1 引言引言随着计算机技术的不断发展以及各种制图软件的普及,利用计算机软件辅助绘图将把传统的手工绘图取而代之,同时也将会逐渐取代传统的丁字尺绘图,是提高工作效率,减少错误的必备工具.如何提高计算机辅助设计,发挥计算机的绘图优势,提高绘图效率和保重高质量,减少不必要的麻烦及其重复性的动作,缩短产品的周期,已经成为迫在眉睫的任务.同时为了减少时间,提高效率,利用计算机软件绘图必然是一个不错的选择,尤其是在标准件的绘图中应用极其广泛。软件具有相当优秀的开放型结构和一个强大的内部编程语言，可以方便地让用户随意地开发自己的命令，标准库文件和各种应用程序等。因此,设计时利用AutoCAD 制作幻灯片、用 DCL 作交互式的输入、同时利用 Autolisp 语言编程计算并调用 AutoCAD 指令来完成标准件的计算机辅助绘图。软件利用零件图中的主要绘图参数作为主要变量，将图形的其他尺寸利用关系式编制到源程序中，运行时，只需要用户在对话框中输入变量，源程序一边计算图形的尺寸，一边调用 AutoCAD 指令绘图，这样可以实现复杂图形和标准件的绘图。利用Autolisp 语言将计算和绘图溶于一体，具有良好的用户界面，操作方便，绘图速度高而且可以减少出错，便于修改。1.2 研究背景及意义研究背景及意义深沟球轴承适用于高转速甚至极高转速的运行，而且非常耐用，无需经常维护。该类轴承摩擦系数小，极限转速高，尺寸范围与形式变化多样，应用在精密仪器、低噪音电机、汽车、摩托车及一般机械等行业，是机械工业中使用最为广泛的一类轴承。主要承受径向载荷，也可承受一定量的轴向载荷，但深沟球轴承轴承若仅仅依靠传统的绘图方式，不仅工作繁琐，效率低而且出错率比较高，针对这一情况，基于 DCL 语言的深沟球轴承计算机辅助设计系统的研究旨在结合现代计算机技术和 AutoCAD 的二次开发技术实现深沟球轴承的参数化绘图和性能计算，主要包括：查找相关手册，确定零件图参数表；确定绘图参数；参数之间的转换；设计人机交互式界面和绘图函数；性能计算等内容，以帮助设计人员更好的完成设计任务。因此研究深沟球轴承参数化设计在工业生产中显得很有必要,所以本文针对这一情况研究。这样不仅可以提高工作效率，同时减少出错率。西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文)01.3 深沟球轴承研究的现状及方法深沟球轴承研究的现状及方法深沟球轴承是滚动球轴承中最为典型的一类轴承，在平时的应用中量大而广。由于深沟球轴承是一类标准化零件,因此,借助于 AutoCAD 进行辅助设计可以有效地实现标准件的绘图。深沟球轴承适用于高转速甚至极高转速的运行，而且非常耐用，无需经常维护。维护费用低,运行周期长.但是需要专业技术人员定期检查维护,以保证运行的安全性,可靠性,提高运行周期和质量。该类轴承摩擦系数小，极限转速高，尺寸范围与形式变化多样，应用在精密仪器、低噪音电机、汽车、摩托车及一般机械等行业，是机械工业中使用最为广泛的一类轴承。深沟球轴承是最具代表性的滚动轴承，用途广泛。但目前紧靠传统的手工绘图，不仅繁琐，而且容易出错，效率低。因此实现参数化绘图，用户只要输入所需的绘图参数就能自动生成所需的图形。尤其在标准件的使用中很广泛，可以预见深沟球轴承的参数化绘图可以广泛应用于机械行业的每个领域。1.4 本文主要工作本文主要工作a.新版本机械设计手册为依据，以深沟球轴承为研究对象。b.深沟球轴承设计的基本理论，在 AutoCAD 环境下实现深沟球轴承设计流程。主要包括：参数转换和性能计算等。c.计流程的用户界面采用 DCL 对话框实现。d.程序用 Autolisp 实现。e.完成相关机械结构设计。2 总体框架12 总体框架总体框架2.1 总体设计流程图总体设计流程图图 2.1 流程图密封的深沟球轴承带止动槽的深沟球轴承选型带防尘盖的深沟球轴承单边防尘盖的深沟球轴承单边防尘盖的深沟球轴承 双边带防尘盖的深沟球轴承 带止动槽的深沟球轴承双边的密封深沟球轴承双边的深沟球轴承单边密封的深沟球轴承普通深沟球轴承输入参数绘图参数显示对话框输出图形开始对比校对西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文)22.2 研究方法研究方法a.以最新版本机械设计手册为依据，以深沟球轴承为研究对象，确定深沟球轴承的类型，提练参数。b.使用 Lisp 语言实现绘图功能，确定一个比较好的工作界面。c.在 AutoCAD 中加入绘制三维深沟球轴承的绘制功能，实现参数化绘图，对话框的驱动、框图的实现。2.3 方案提出方案提出a.深沟球轴承可以在 Pro/E 下实现深沟球轴承参数化设计，找出控制深沟球轴承的主要参数，对模型结构尺寸通过尺寸和参数间的关系进行控制，通过在程序中进行修改，最终完成参数化设计。b.基于 UG 深沟球轴承参数化设计。c.深沟球轴承可以在 Autolisp 下实现参数化设计。通过查阅相关资料选用 Autolisp 对深沟球轴承进行参数化设计，因为在机械产品的三维设计中,建立标准件或标准部件的绘图工具对提高设计与绘图效率起着重要的作用.标准件或标准部件种类繁多、尺寸各异,尤其是在装配图设计中标准件或标准部件的数量多,绘图繁琐费时,采用参数化绘图方法编制程序进行二次开发 AutoCAD 三维深沟球轴承的绘制功能,AutoCAD 能直接转换，大量节省时间，只要用户输入不同参数，便可直接调用。2.4 计出的软件应该具有的功能计出的软件应该具有的功能a.绘图功能：在 AutoCAD 环境下开发，绘图功能强大，操作简便，便于修改。b.接口处理功能：在 AutoCAD 环境下应该能方便的调入绘图程序，直接会出所需要的图形。c.对话框输入功能：对于典型零件可根据需要输入主要参数。d.便于用 Autolisp 语言进行二次开发。2.5 实现原理实现原理Autolisp 语言是 AutoCAD 软件的重要组成部分，用 Autolisp 语言可对AutoCAD 命令进行扩展。在设计过程中采用 Autolisp 语言编程计算，并直接调用 AutoCAD 命令绘制出受参数控制的工程图样。利用 DCL 语言编制对话框，在对话框中装载幻灯片显示要画的的零件，并显示出要输入的参数，因此用户西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文)3只要从对话框中输入主要技术参数，按 OK 键，由这些参数所决定的此零件图即绘制出来。3 关键技术43 关键技术关键技术3.1 Autolisp 概述概述Autolisp 语言是从 AutoCADv2.17 版开始的，当时，人们对于这种附于CAD 软件里的高级语言随感陌生却充满兴趣。而 Autolisp 就是取正统的 Lisp 语法，再加以 AutoCAD 本身的特有指令功能而成的。因为一般系统的 Lisp 与Autolisp 在输入与计算方面的语法是一样的，但在输出方面（即显示成图形） ，Autolisp 因为有整个 AutoCAD 的制图功能做后盾所以输出时，只要 Autolisp 的制图指令就行了。但是一般正统的 Lisp 却要自己想办法让图形显示出来，对一般用户来说，是一个庞大的工程，但对于 Autolisp 来说，虽然 Lisp 的语法很难，但是有 AutoCAD 做后盾，随着 AutoCAD 版本的更新与指令的成熟丰富，Autolisp 一直长盛不衰。到了 AutoCAD R12 版，因为在该版里大量出现的对话框是根据 DCL 语言来设计的，所以为了让用户也能设计对话框，遂让 Autolisp加入可控的 DCL 的语法。DCL 全名为 Dialogue Control Language，它与Autolisp 一样，只要将一个使用文字处理程序并依其语法撰写而成的文字文件放在 Autolisp 可以调用的地方，在配合屏幕菜单设计就可以执行了。Lisp 是一种计算机的表处理语言，是人工智能学科领域应用较为广泛的一种程序设计语言。Autolisp 是基于 Lisp 发展起来的，内嵌在 AutoCAD 内部。使用 Autolisp 可以直接调用全部 AutoCAD 的指令，成为 AutoCAD 系统二次开发的基本工具，而 Visual Lisp 语言不仅为 Autolisp 语言增加了许多重要的功能，而且代表着 AutoCAD 系统的下一代开发工具，作为开发工具，Vlisp 提供了一个完整的集成开发环境，包括编译器，调试器和其他工具，可以提高自定义AutoCAD 的效率。3.2 参数化设计参数化设计参数化设计是通过改动图形某一部分或某几部分的尺寸,自动完成对图形中相关部分的变动,从而实现尺寸图形的驱动。参数化设计极大的提高了图形的修改手段，具有很高的使用价值。参数化设计技术以强大有力的草图设计、尺寸驱动修改的功能，成为设计的有效手段。根据深沟球轴承的类型，确定在参数化设计中用到的主要参数有 D,B,d。因此在这三个参数的基础上，应该确立好三个参数之间与其它参数之间的关系，这样才可以有效地绘图。西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）53.3 绘图坐标点的设置和计算绘图坐标点的设置和计算3.3.1 绘图基点设置绘图基点设置在绘图时，必不可少的是设置和计算坐标点，尽量的减少坐标点的设置，可以大大缩短绘图程序。基点的确定关系到所绘制图形在图框中的总体布局。因此建立基点坐标必须有利于确定其他点的坐标，以便于的到有效的尺寸关系。3.3.2 绘图坐标点的计算绘图坐标点的计算在深沟球轴承的绘图坐标点中，采用的是相对坐标点的计算，一般是从基点开始，根据已知点的坐标计算未知点的坐标，即计算相对坐标。主要采用polar 函数计算相对点的坐标。3.4 深沟球轴承的校核计算深沟球轴承的校核计算a.为 90%时的寿命作为标准寿命，即按一组轴承中的 10%的轴承发生点蚀破坏，而 90%的轴承不发生点蚀破坏的转数或工作小时数作为轴承的寿命，并把这个寿命叫做基本额定寿命，以 L10表示。b.基本额定动载荷：使轴承的基本额定寿命恰好为 106r 时，轴承所能承受的载荷，用 C 代表。c.轴承寿命的计算公式： (3.1) 61060hCLnP（式中：P 为载荷，n 为转速，为指数，对于球轴承=3，对于滚子轴承= ）,为了简化计算，引入速度系数 fn和寿命系数 fh103n1333f =n (3.2)寿命系数： (3.3)hnLf =500d.滚子轴承的当量动载荷 (3.4)PXFrYFa式中 X、Y 分别为径向动载荷系数和轴向动载荷系数。对于只承受纯径向载荷 Fr 的轴承,对于只承受纯轴向载荷 Fa 的轴承。PFrPFa例.设某支承根据工作条件决定选用深沟球轴承。轴承的径向载荷Fr=5500N,轴向载荷 Fa=2700N,轴承转速 n=1250r/min，装轴承处的轴颈直径可西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）6在 5060mm 范围内选择，运转时有轻微冲击，预期计算寿命 Lh=5000h.是选择轴承型号。解：a. 求比值求比值，深沟球轴承的最大 e 值为 0.44，故此时e27000.495500arFFarFFb. 初选计算当量动载荷初选计算当量动载荷 P根据 fp=1.01.2，取 fp=1.2，取 X=0.56，Y 值需在已知型号和基本额定静载荷C0后才能求出。现暂选一近似中间值，取 Y=1.5，则：P=1.2(0.565500+1.52700)N=8556Nc. 求轴承应有的基本额定动载荷值求轴承应有的基本额定动载荷值=61699N66010hnLCPd. 按照轴承样本或设计手册选择按照轴承样本或设计手册选择 C=61800N 的的 6310 轴承轴承此轴承的基本额定静载荷 C0=38000N。验算如下：(1) 求相对轴向载荷对应的求相对轴向载荷对应的 e 值与值与 Y 值。值。相对轴向载荷为=0.07105，在表中介于 0.070.13 之间，对应的 e 值为0aFC0.270.31，Y 值为 1.61.4.(2)(2) 用线性插值法求用线性插值法求 Y 值。值。Y=1.4+ X=0.56 Y=1.597 1.6 71051.5970.130.07(3) 求当量动载荷求当量动载荷 P P=1.2(0.565500+1.5972700)=8870.28N(4) 验算验算 6310 轴承的寿命轴承的寿命根据式(3.1)得：5000h 即低于预期计算寿命。6104509.1260hCLhnP4 程序设计7 4 程序设计程序设计4.1 DCL 对话框简介对话框简介对话框是一种边界固定的窗口,也是一种先进的、流行的人机交互界面。运用对话框可以方便而直观地实现程序设计时的数据传输和信息传输，所以当今几乎所有的软件都要用到对话框界面与用户交流。在产品设计以系列化的趋势下，为提高绘图效率，常用 DCL 与 Autolisp 语言对其进行二次开发。其中，DCL 是设计用户对话框的语言，Autolisp 是编写绘制图形，编辑图形等程序处理语言。两者结合使用，可以开发出人机交互性强，绘图功能强大的应用程序。AutoCAD 有自己的一套对话框设计语言，称为对话框控制语言(DCL)。该语言以 ASCII 文件形式定义对话框，对话框中的各种元素又称为控件，控件的尺寸和功能由控件的属性控制。用户只要提供最基本的位置信息，AutoCAD 就可以自动确定对话框的大小和部件的布局。Visual Lisp 提供了查看对话框的工具，同时还提供了从应用程序中控制对话框的函数。DCL 语法结合了 Autolisp与 DCL 两种语法的功能，可以让使用者半自动地架构出“图形模式”的对话框使用界面，AutoCAD 为用户提供的可编程对话框技术是由专用的对话框描述语言（DCL）和 Autolisp 驱动函数两部分内容组成的。通过 DCL 语法开发而成的“对话框”输入界面，可以让读者以“点选”或是“填表”的方式输入数据，并执行 Autolisp 程序，而不限于由指令提示区执行输入数据的动作。对话框由框架和包含在框架内的控件组成。一个对话框由位于其中的按钮（单选框、复选框、图像、动作） 、文本编辑框、弹出式列表框和滑动条等控件组成。DCL文件也 Autolisp 程序一样，是单纯的 ASCII 格式的文本文件，可以使用一般的文字处理软件来执行编辑、修改的动作，如记事本、写字板和 Word 等。4.2 界面设计界面设计Autolisp 界面如图 4.1 所示:4 程序设计8图 4.1 Autolisp 界面西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文)9进入 AutoCAD 中，选择【工具】 【Autolisp】 【Visual Lisp 编辑器】选项。或直接在程序编辑窗口区中键入“指令：vlispEnte ”或“指令：VlideEnte ”都可以实现如图所示的窗口。Lisp 界面由六个部分组成：菜单栏：它集中了控制 Visual Lisp 界面的最高层次指令，类似任何Windows 窗口上的指令。当鼠标指针移动到其中任何指令上时，在 Visual Lisp界面底部的状态栏上都会显示该命令的简短描述。工具栏：它以形象化的图标按钮形式集中了部分常用的 Visual Lisp 命令，单击工具栏上的按钮就可以快速发布 Visual Lisp 命令。工具栏包括 5 个部分：“标准”工具栏、 “视图”工具栏、 “调试” 工具栏、 “搜索“工具栏和”工具“工具栏。每个工具栏代表一组 Visual lisp 命令，其中每个图标按钮代表命令组中的一个命令。文本编辑器：它是 Visua Lisp 编程环境的核心部分，用户可以在文本编辑器中输入、修改编写的代码。控制台：这是 Visual Lisp 主窗口中一个单独的、可滚动的窗口。在控制台窗口中，用户可以输入 Autolisp 命令。跟踪窗口：启动 Visual lisp 时，该窗口包含当前 Visual Lisp 版本的信息，如果启动时遇到错误，该窗口也包含附加信息。状态栏：依照用户在 Visual Lisp 中进行的操作，各种有关信息会显示在屏幕底部的状态栏上。4.3 Visual Lisp 与与 Autolisp 的关系的关系首先,Visual Lisp 是一个功能强大的整合开发环境.它整合了 Autolisp 程序开发期间所需的几大主要工具和功能。它与 Autolisp 完全兼容，即用户原本使用的 Autolisp 所撰写的程序并不不需任何修改或稍稍加以修改，就可以在Visual 历史片环境中运行。其次，Visual lisp 采用 Compile-during-Load(随载即编译)技术，来达到与 Autolisp 完全兼容的境界。第三，Visual Lisp 先进的原始程序编译器可以将 Autolisp 的源程序编译成二进制文件。第四，作为开发工具，Visual lisp 提供了一个完整的集成开发环境，包括编译器、调试器和其他工具，可以提高二次开发工具，另外，还提供了工具用于发布独立的应用程序。总之，Visual lisp 是一种将 Autolisp 语言的优点完全保留，缺点完全克服，并与最新的程序设计技术相结合的全新的整合开发系统，已经成为 AutoCAD的下一代语言标准。Autolisp 的优点：西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文)10a.语言规则十分简单，易学易用；b.只针对 AutoCAD，易与交互；c.解释执行，立竿见影。Autolisp 的缺点：a.功能单一，综合处理能力差；b.解释执行，程序运行速度慢；c.缺乏很好的保护机制，源程序保密性差。4.4 程序的加载和运行程序的加载和运行加载 Autolisp 文件的方式：a.命令行方式加载文件格式：command：（load“驱动器：路径文件名” ）卸载文件格式：command：（load“驱动器：路径文件名” ）b.对话框方式选择下拉菜单“工具”的“Autolisp”里的“加载”选项，会出现“加载/卸载应用程序”对话框，选择所需加载的 Lisp 文件，点击加载就行。在 AutoCAD 窗口和 Vlisp 环境下都可以加载和运行 Autolisp 程序。在“Command：”提示下，键入被加载程序中的命令名或用“（） ”括起来的函数名，即可运行程序。4.5 应用应用 Lisp 语言完成对话框的驱动程序语言完成对话框的驱动程序Lisp 语言具有语言简单，编写快捷，容易理解的优点，因此在人工智能领域被广泛应用。Lisp 处理的对象是符号表达式，它的程序和数据均以符号表达式的形式表示，利用 Lisp 可以很容易的调用新的函数。利用 Autolisp 可以自动绘制复杂的图形，同时可以定义 AutoCAD 命令，驱动对话框。完成对话框的驱动程序的一般步骤:a.用 load_dialog 函数加载 DCL 文件。b.用 new_dialog 函数初始化对话框。c.判断 new_dialog 函数是否调用成功,若成功,可以进行下一步,否则,退出。d.用 start_dialog 函数将对话框的控制传递给 AutoCAD 以便演示给用户。f.调用 unload_dialog 函数,在用户响应后从内存中删除对话框。西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文)114.6 对话框描述对话框描述4.6.1 主对话框描述主对话框描述主对话框包括图像按钮，单选框，复选框，下拉列表，滚动条等，其中图像按钮简明，直观，能给用户建立一个良好的界面环境，便于用户对其所研究的对象能够更加直观的了解，同时也便于幻灯片的装载，使得图文并茂，方便用户。4.6.2 子对话框描述子对话框描述二级子对话框是指在主对话框下，嵌套在其中的对话框，根据不同种类的深沟球轴承，编写的几种类型的对话框，在二级对话框中，实现参数化绘图一般采取的都是比例画法，因此，在绘制图形时，必须提炼出绘图的主要参数，在深沟球轴承中，所用到的参数是 D、B、d，例如在普通深沟球轴承中，根据这三个主要参数，然后建立参数之间的关系，借助驱动程序可以实现绘图。同理，参照上述，可以回至其它类型的深沟球轴承。4.6.3 对话框程序的编制对话框程序的编制对话框是人机交互不可缺少的重要组成部分，它是由一个或几个“对话框描述”构成的 ASCII 正文文件，类型是*.DCL,它描述了对话框的工作方式，即拾取哪些按钮、列表框、图像块和显示什么正文，允许用户选择、输值操作。DCL 语法的规则是以成对的左右大括号作为设计叙述的区隔，以分号作为一行设计叙述的终结符号，以冒号作为对话框组件项目起始符号，因此一个 DCL 文件的基本架构外观将会类似：对话框名称：dialoglable:对话框标题；框栏形式 lable:框栏的标题；（各种对话框基本组件的排行组合）/框栏定义至此结束/对话框至此结束zhuduihua:dialog /对话框的名称为 zhuduihualabel= 深沟球轴承的选型; /对话框的标签为深沟球轴承的选型initial_focus=gear1;label=深沟球轴承种类; :image_buttonkey=gear01;color=-2;西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文)12 width=20; height=10; :rowlabel=深沟球轴承种类; /从第一行开始 :image_button /第一行的第一个控件是图像 key=gear1; /图像的关键字 color=-2; /图像的背景色为 AutoCAD 的背景色 width=20; /图像的宽度、高度 height=10; :image_buttonkey=gear2; color=-2; width=20; height=10; :rowlabel=深沟球轴承种类; :image_buttonkey=gear11; color=-2; width=20; height=10; :image_buttonkey=gear12; color=-2; width=20; height=10; :rowlabel=深沟球轴承种类; :image_buttonkey=gear21; color=-2; width=20; height=10; :image_buttonkey=gear22; color=-2; width=20; height=10; ok_cancel;西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文)13对话框的设计：对话框的设计要用 DCL 文件来描述。对话框中的每一个元素如按钮和编辑框，都被视为控件，每个控件的大小和功能都是由控件的属性来完成的。完成了对话框的原程序后，在 AutoCAD 界面上发出命令，选择【工具】【Autolisp】【Visual Lisp 编辑器】选项后，然后，加载 DCL 对话框，即出现如 4.2 图输入对话框的框图：图 4.2 对话框框图4.7主驱动程序的设计主驱动程序的设计 4.7.1 主驱动主驱动 lisplisp 程序的设计程序的设计主程序负责对话框的调入，给图标按钮区域填充幻灯片，以及调用子程序。主程序调入并显示对话框，在接受用户的响应动作后调用对应的深沟球轴承的子程序绘图。4.7.2 初始化程序初始化程序在初始化程序时，首先要给所绘制的深沟球轴承的对话框中各个函数赋值，再装载相应的二级子对话框文件，在每个二级对话框文件中装载与之相对应的SLD 文件，定义对话框中各个按钮的动作。最后通过定义 getdata 函数从对话框中获取各个函数的最终值并赋值给相应的绘图程序。4.7.3 绘图程序绘图程序在绘图程序中，为了便于深沟球轴承参数化绘图的顺利完成，一般要先关西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文)14闭 AutoCAD 中的对象捕捉和对象追踪两个按钮，然后利用 getdata 函数传递来的个函数值计算绘图中各个点的具体坐标，利用 command 命令、polar、mirror、trim、bhatch、line 等命令完成一系列动作，最终达到绘图目的。 4.7.4 幻灯片的制作幻灯片的制作为了实现用户对话框中的七种类型的深沟球轴承的图像显示,首先在AutoCAD 环境下利用软件在其绘图区域分别绘制这些类型的深沟球轴承；其次，将 AutoCAD 绘图区背景颜色改为浅色，建议采用灰色，具体操作包括：点击下拉菜单工具/选项/显示/颜色/颜色下拉列表/其他/灰色。第三，在 AutoCAD窗口命令行中输入“mslide”命令，分别创建相应的幻灯片文件，文件分别以轴承类型命名，其后缀为*.sld。若要查看幻灯片，在命令窗口输入 vslide 命令查看。幻灯片是在图形显示器上快速显示图像的文件，制作幻灯片文件前尽量将每种类型的图形居中且填满绘图区域，这样图像按钮显示较清晰得体。4.7.5 界面驱动界面驱动Autolisp 语言是 AutoCAD 软件的一个重要组成部分,可以对 AutoCAD 命令进行扩展、显示和驱动对话框，同时由对话框交互所得参数，利用 Autolisp 进行参数化计算，得到图形的其它尺寸，然后借助于 AutoCAD 指令，连续的完成图形的绘制。界面驱动流程图如图 4.3 所示:4.7.6 Vlisp 处理对话框的函数处理对话框的函数a.动作表达式初始化 action_tileb.增加或替换一个列表项 add_list c.终止当前对话框函数 done_dialog d.结束当前激活图像的建立 end_image e.结束当前列表处理 end_list f.绘制填充矩形图案 fill_image g.获取运行时的控件值 get_tile h.装入指定 DCL 文件的函数 load_dialog i.初始化对话框函数 new_dialog j.设置运行时控件值的函数 set_tilek.绘制 AutoCAD 幻灯片图像的函数 slide_imagel.启动对话框的函数 start_dialogm.开始建立图像的函数 start_imagen.卸下指定的 DCL 文件 unload_dialog西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文)154.7.7 本次设计中常用的七种基本函数本次设计中常用的七种基本函数mand 函数 执行一条 AutoCAD 命令。b.line 函数 (command linep1 p2) 绘直线(command linep1 p2 p3 p1 )(command linep1 p2 p3 c)封闭图形c.linetype 函数 (command linetypeshidden)设置新实体线性d.polar 函数 （polar pt angle distance ）该函数用于求出一点的极坐标。该函数退回一个 UCS 坐标系的点，该点的相对系统角度为 angle，与 UCS坐标系的点 pt 相距 diatance。其中 angle 是从 pt 点到返回点，以 X 轴开始逆时针方向计算，角 angle 总是相对于当前构造平面而言。e.bhatch 函数（command bhatchpANSI3110 p9 ）绘制剖面线 f.mirror 函数（command mirrorwpw1 pw2 p1 p2 n） 1 2 3 4 5 6 7（1pp点所在的目标 2选目标结束 3基点 4位移第二点 5,6对称轴线上的两点 7不删除原物）g.trim 函数 调用 trim 命令修剪图形。defun c:shenbearing（）load_dialog 装入 DCL 对话框new_dialog 初始化并显示对话框start_dialog 驱动对话框start_image 显示图像按钮图 4.3 界面驱动流程图若按 ok 键执行defun draw_bearing（）若按cancel 键unload_dialog 退出对话框西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文)164.7.8 Visual lisp 的函数的函数Vlisp 的函数定义都是使用 defun 函数，defun 函数的标准语 defun func_nam（arguments/local_variables）expressions）其中，fun_name 是函数名称，是必不可少的。arguments（参数）与 lacal_variables(局部变量)组成的参数，它们之间以“/”隔开。参数可有可无，expression 即表达式，绝不能省略。调用对话框流程图如图 4.4 所示:开始加载 DCL 文件？否提示错误信息是是显示对话框？否提示错误信息图 4.4 调用对话框流程图4.7.9 处理控件的属性处理控件的属性a.(get_tile key)获取关键字 key 的控件的值，即获取该关键字控件的 value属性的值。b.(set_tile key)设置关键字 key 的空间的值。c.(dimx_tile key)返回关键字为 key 的空间的宽度。d.(dimy_tile key)返回关键字为 key 的空间的高度。4.7.10 Visual lisp 的局部变量与整体变量的局部变量与整体变量Visual lisp 的变量可以分为局部变量与整体变量。都可以在函数或运算式中卸载对话框初始化控件定义控件操作激活对话框退出对话框结束对话框操作西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文)17定义，在函数定义中，位于“/”右边的均为局部变数。4.8 检查检查 lisp 程序常见错误的方法程序常见错误的方法4.8.1 检查括号匹配检查括号匹配Autolisp 比其他的计算机语言用到了更多的括号，在 Autolisp 中最常见的语法错误就是检查程序中左右括号的数量是否相等，通过 Visual Lisp 菜单“编辑”“括号匹配”命令可以帮助查找比匹配的括号。a.向前匹配(ctrl+)b.向后匹配(ctrl+ c.向前选择(ctrl+shift+)d.向后选择(ctrl+shift+ 4.8.2 检查语法错误检查语法错误应用彩色代码功能检查语法错误程序代码是按类型设置为不同颜色的，代码颜色显示如下所示:字符串(粉色) 整数(绿色) 实数(浅蓝) 注释(粉色，背景为灰色) 括号(红色)4.8.3 用语法检查功能检查语法错误用语法检查功能检查语法错误通过颜色检测还是不太方便，由于现在的程序越来越大，如果只通过颜色辨别，比较麻烦，而且不能够检查语法错误。而用 Vlisp 语法检查功能可以检查出语法错误。主要检查的语法错误为：a.圆括号不匹配。 b.函数的参数数目不正确。 c.函数的参数类型不正确（如需要变量时提供的是被引号引起来的符号） 。 d.某些特殊函数的语法不正确。4.9 对话框预览错误处理对话框预览错误处理在 DCL 对话框中包含错误，Visual LISP DCL 预览程序将会显示信息，提示出错的行和关键字以及符号。AutoCAD 提供了对 DCL 文件进行语义核查的功能。4.10 初始化程序初始化程序初始化程序的格式,dlgname 变量是指定对话框的一个字符串,而index_value 变量用来识别一个对话框.在应用程序中,在调用 start_dialog 函数之前，必须先调用 new_dialog。所有对话框的初始化工作，如：设置控件值、生西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文)18成图像、生成列表框的表以及将各个动作与特定的控件联系起来等，都必须发生在调用 new_dialog 函数之后，同时也必须发生在用 start_dialog 函数之前。4.11 编写应用程序编写应用程序驱动 system 对话框的 Lisp 程序如下：(defunC:shenbearing(/dcl_i);定义命令 shenbeaing(setq dcl_i（ load_dialogsystem.dcl）)；装入 DCL 文件(if (not(new_dialogsystemdcl_i） ） ；初始化并显示对话框（exit） ） ；若找不到对话框则推出程序(action_tileacceptdone_dialog)；将 ok 按钮和表达式建立关系(start_dialog)；启动对话框并开始对话(unload_dialog dcl_i） ；卸载 DCL 文件)4.12 绘图程序绘图程序a. 确定关键的参数确定关键的参数程序设计时首先要确定主要参数，在深沟球轴承中，需要输入的参数有 D, d，B。根据这三个主要参数绘图。b. 计算各个具体的点计算各个具体的点例如，程序中各坐标点如图所示。在程序运行中，用户按提示输入绘制轴承的外径 D、孔径 d 和宽度 B，程序自动进行个坐标点的计算，然后按深沟球轴承的绘图标准简化绘图。c. 编写具体的绘图过程编写具体的绘图过程绘图中要用到的命令：pline（多段线） 、line（直线） 、mirror（镜像） 、bhatch（填充）等命令。(defun draw_putong(/ r p0 a b d alf a1 a2 b1 d1 pm1 p1 p2 p7 p8 p19 p20 p21 p22 p23 p3 p4 p5 p6 pm4 pm5 pm6 pm7pc pm2 pm3 p9 p10 p99 p98 p11 p12 p13 p14 ) (setq os(getvar osmode) cmdcho(getvar cmdecho);获取 cmdecho 当前值,获取光标标记当前值 ;(getvar varname)此函数将用来获取 AutoCAD 系统变量的值;varname 参数必须以双引号括住 (setvar osmode 0);关闭光标标记 (setvar cmdecho 0);关掉命令提示 (setq p0 (list x00p y00p) (setq a D_p)西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文)19 (setq b B_p) (setq d d_p) (setq alf (* (/ alfp 180) pi) (setq r (* 0.25 a)a1 (* 0.5 a)a2 (* 0.2835 a)b1 (* 0.5 b)d1 (* 0.5 d) ) (setq pm1 (polar p0 (- alf (* 0.5 pi) a1) (setq p1 (polar pm1 alf b1) (setq p2 (polar p1 (+ alf pi) b) (setq p (polar p1 (+ alf (* 0.5 pi) a) (setq p8 (polar p2 (+ alf (* 0.5 pi) a) (command layer m 0 c white 0 l continuous 0 ) (command line p1 p7 p8 p2 c) (command circle p0 r) (setq p3 (polar p1 (+ alf (* 0.5 pi) a2) (setq p4 (polar p3 (+ alf pi) b) (command line p3 p4 ) (setq p5 (polar p1 (+ alf (* 0.5 pi) (- a a2) (setq p6 (polar p5 (+ alf pi) b) (command line p5 p6 ) (setq pc (polar p0 alf r) (setq pm2 (polar p4 alf b1) (setq pm3 (polar p6 alf b1) (command trim pc pm2 pm3 ) (setq pm4 (polar p2 (- alf (* 0.5 pi) d1) (setq pm5 (polar p1 (- alf (* 0.5 pi) d1) (command line p2 pm4 ) (command line p1 pm5 ) (command line pm4 pm5 ) (command mirror all pm4 pm5 ) (command layer m 1 c 7 36 l continuous 36 lw 0.20 西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文)2036 ) (setq p9 (polar p0 (- alf (* 0.5 pi) (* 0.35 a) (setq p10 (polar p0 (+ alf (* 0.5 pi) (* 0.35 a) (setq p99 (polar p0 (- alf (* 0.5 pi) (+ (+ a1 d ) (* 0.15 a) (setq p98 (polar p0 (- alf (* 0.5 pi) (+ (+ a d ) (* 0.35 a) (command bhatch p u -45 2.0 n p9 ) (command bhatch p u -45 2.0 n p10 ) (command bhatch p u -45 2.0 n p99 ) (command bhatch p u -45 2.0 n p98 ) (command linetype set center ) ;zhong xin xian (setq p11 (polar p0 (- alf (* 0.5 pi) (+ a1 5) (setq p12 (polar p0 (+ alf (* 0.5 pi) (+ a1 5) (setq p13 (polar p0 (* alf pi) (+ b1 5) (setq p14 (polar p0 (+ alf pi) (+ b1 5) (command line p11 p12 );绘制中心线 (command line p13 p614 ) (prin1) 4.13 调试程序调试程序程序的调试就是程序运行中反复发现错误和不断的修改错误，直到满足设计要求的过程。Autolisp 程序是以解释方式执行的，运行出错时，一般先终止程序运行，并显示错误的信息。语法正确的程序并不能保证正常运行,在运行时可能会产生错误的结果或者发生崩溃现象,因此需要调试。a. 常见的调试程序的方法常见的调试程序的方法(1) Autolisp 语言调试的一般方法(2) 设置断点打印变量值的方法(3) 分段调试法(4) 单步执行调试法b. 调试程序的步骤调试程序的步骤(1) 控制程序在指定的位置暂停(2) 查看、分析有关变量的值(3) 修改程序的源代码(4) 继续或重新运行程序西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文)21(5) 如果程序不能正常运行，继续调试程序，知道程序正常运行。c. Vlisp 提供的调试程序工具有提供的调试程序工具有(1) 监视窗口监视窗口在程序执行中查看变量的值。Vlisp 自动更新“监视”窗口中的内容。(2) 检验窗口检验窗口在“检验”对话框中显示指定对象的详细信息。(3) “符号服务符号服务”对话框对话框符号可以是变量或函数名。(4) 断点循环模式断点循环模式在程序中设置断点，中断程序的执行，并允许用户在中断时查看和修改对象值。(5) 跟踪堆栈跟踪堆栈在程序崩溃后，堆栈可显示程序崩溃时 vlisp 执行的是那个函数。(6) 跟踪窗口跟踪窗口把对被跟踪函数的调用和其返回值记录在专门的跟踪窗口内。d. 单步调试程序的步骤单步调试程序的步骤当程序运行遇到断点以后，可以进行以下操作：(1) 每次只执行一步表达式求值每次只执行一步表达式求值选择菜单“调试”“下一嵌套表达式” ，程序开始执行，程序会继续执行并在对下一级嵌套表达式求值前暂停，且亮显该表达式。(2) 每次执行一个完整的表达式每次执行一个完整的表达式菜单“调试”“下一表达式”Vlisp 对整个表达式进行求值，然后停止在整个表达式之后。(3) 执行到下一个断点处执行到下一个断点处菜单“调试” “跳出” ，Vlisp 将执行到下一个断点处，如无断点，则执行到程序结束处。5 实例验证22 5 实例验证实例验证以深沟球轴承为例，进行验证：a.制作深沟球轴承的幻灯片如图 5.1 所示 图 5.1 深沟球轴承幻灯片从左到右依次是:半密封 双密封 单边端盖 双边带防尘盖 止动槽加防尘盖 带止动槽 普通b.主对话框显示加载 DCL 后的主对话框如图 5.2 所示，各子对话框如图 5.3 所示:图 5.2 加载 DCL 后主对话框西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文)23（a）子对话框选择（b）防尘盖止动槽深沟球轴承对话框（c）双防尘盖深沟球轴承对话框 （d）单边防尘盖深沟球轴承对话框 （e）双密封深沟球轴承对话框西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文)24（f）单边止动槽防尘盖深沟球轴承对话框 （g）普通深沟球轴承对话框（h）半密封深沟球轴承对话框图 5.3 子对话框以普通深沟球轴承为例：参数化绘图效果如图 5.4 所示: 图 5.4 参数化绘图西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文)25手工绘图效果如下图 5.5 所示：图 5.5 手工绘图通过计算机辅助绘图与手工绘图相比较，两者基本接近。因此，手工绘制和应用 Autolisp 序绘图两者够可以实现目标，但是参数化绘图提高了绘图效率，而且便于修改。虽然在编程上会稍显麻烦，但是它可以在以后的绘制过程中大大减少繁琐的重复绘制。利用参数化绘图的另一大优势就是由于使用参数化绘图，一般采用比例画法，所以参数的修改会非常简单，用户在绘制不同尺寸的深沟球轴承时只要改变尺寸便可以实现绘图。6 机械设计部分266 机械设计机械设计部分部分 本次毕业设计我的机械部分为慢动卷扬机的设计，下面针对慢动卷扬机进行设计计算：6.1 原始数据原始数据a.钢绳的拉力 F =18KNb.钢绳的速度 V=11m/minc.滚桶的直径 D=300mmd.工作情况：三班制，间歇工作，载荷变动小。e.工作环境：室内，灰尘较大，环境最高温度 35C 左右。f.使用折旧期 15 年，3 年大修一次。g.制造条件及生产批量，专门机械厂制造，小批量生产。6.2 电动机的选择电动机的选择6.2.1 初步确定传动系统总体方案初步确定传动系统总体方案慢动卷扬机的传动方案如图 6.1 所示：图 6.1 传动系统的结构示意图西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）27 =0.96，传动比在 3-6 之间。2对于联轴器功率选（a）由已知得：则工作机的转速 V= 11m/min则由下面公式可求 Pw 执行机构的输出功率 =FV/1000，其中 F 为工作wP阻力即套筒钢绳的拉力，V 为钢绳的速度。对于蜗杆传动，采用封闭式传动，对于蜗轮副的传动效率，单头一般为0.7，双头为 0.8，4 头为 0.9，考虑到单头传动效率太低，而 4 头，又制造困难，所以则选取 1=0.8，传动比在 10-40 之间。对于圆柱齿轮也采用闭式传动，传动效率在 =（0.94-0.98）之间 则选取2取 =0.99那么总的传动装置的总效率a1230.80.960.990.78；a为蜗轮的传动效率,为齿轮的效率，为联轴器传动的效率（齿轮为1237 级精度，稀油润滑） 。电动机所需工作功率为：4.81000FVPdkwa确定电动机的转速：卷筒的工作转速为 N= =11.67m/min1000VD根据上面确定的蜗杆传动比为 10-40 之间，圆柱齿轮的传动比在 3-6 之间。则总的传动比在 i总=30-240 之间，而根据总的传动比可以算出电动机的转速为Nd=i总（30-240）=355.8-2846.4r/min则根据转速和电动机的功率可以查表得：符合这个转速的有，1440 r/min，960 r/min，2900 r/min 根据容量和转速，查机械手册可以选择 Y132S-4 型号电动机。6.2.2 传动装置的总传动比和传动比分配传动装置的总传动比和传动比分配a. 总传动比总传动比由选定的电动机满载转速 n0和工作机主动轴转速 n3，可得传动装置总传动比为149608411.67aninb. 传动装置传动比分配传动装置传动比分配iai1i2式中 i1，i2分别为减速器的一级传动蜗轮级齿轮和二级传动齿轮的传动比。一级蜗轮的传动比取 i128，则二级齿轮的传动比为 i2ia/ i184/283西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）286.2.3 传动装置运动和动力参数的计算传动装置运动和动力参数的计算a. 各轴转速各轴转速n2n1960r/minn3n1/i1960/2834.3 r/minn4n1/ （i1i2）960/84=11.67r/min b. 各轴输入功率各轴输入功率P2 =5.4450.980.99=4.9KWP3= 3.830.780.980.99=2.88KWP4 =2.880.990.98=2.72 KWc. 各轴的输入转距各轴的输入转距332.7295509550813.82/34.3 / minPdkwTN mnr442.72955095503079/11.68 / minPdkwTN mnr6.3 齿轮的设齿轮的设计计6.3.1 斜齿轮的设计要求斜齿轮的设计要求选顶齿轮类型，精度，材料及齿数，设计的寿命为 15 年（每年工作 300 天）,本方案为二级传动为斜齿轮传动，由于转速不太快，可采用一般的 7 级等级,选择齿轮材料：选择两小齿轮材料都为 40Cr（调质） 。硬度为 280HBS；两大齿轮材料都为 45 号钢（调质） 。硬度为 240HBS，两者材料硬度差为40HBS。初步，取小齿轮齿数为 Z1=24 大齿轮的齿数为 Z2=324=72，一般，则在这里取。10 15146.3.2 按齿面接触强度设计按齿面接触强度设计a. 由设计计算公式进行试算由设计计算公式进行试算 213(1)2.32EttdHkTuduZ（6.1）b. 计算小齿轮的转距计算小齿轮的转距214.99550955054.7960 / minPdkwTnr西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）291332113.8395.595.56.9210101011.6PNTmnc. 选取区域系数选取区域系数ZH=2.433d. 端面重合度端面重合度查得，,那么10.78a20.87a1.65ae. 许用接触应力许用接触应力=531.25Mpa 12()2HHH查得, ZE=189.8Mpa1d查得小齿轮疲劳强度, 计算循环次lim55Hmpa=6011.68(2830015)=5.0451160hNn jL810=1.26124NN 810则查表得疲劳寿命系数 KHN1=0.96, KHN2=0.98那么许用应力计算取失效率 1% 安全系数为 1 由公式得 1lim110.96 600576HNHHKMPaS 2lim 220.98 550539HNHHKMPaSf. 计算计算(1) 计算小齿轮的分度圆直径计算小齿轮的分度圆直径 d1t，代入，代入中的较小值中的较小值H=100 21312(1)2.92()EHHttHaZ ZKTuddu (2) 计算圆周速度计算圆周速度 v 110.83/60 1000tdnvm s(3) 计算齿宽计算齿宽b= 1105dtd(4) 计算齿宽与齿高之比计算齿宽与齿高之比 b/h 和模数和模数 m1105dbd模数：1t1cosm=d4.4mz齿高：则 b/h=126/9.9=12.722.252.25 4.49.9hm(5) 计算载荷系数计算载荷系数西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）30根据 V= 0.83m/s，7 级精度，查得动载系数 K v=1.02取1.2HaFaKK查得使用系数： 1.0AK 查得=1.43-31.020.18(1 0.6)0.2310HKdd查得1.36HK故载荷系数1.76AVHHKKKKK(6) 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径311100ttKddmmK(7) 计算模数计算模数 m，取 m=4.511cos4.64tmmdz6.3.3 按齿根弯曲强度设计按齿根弯曲强度设计a. 由弯曲强度的设计公式由弯曲强度的设计公式确定各项参数：(1) 计算载荷系数计算载荷系数1.665AFVFKK KK K(2) 查得螺旋角影响查得螺旋角影响系数,查得螺旋角影响系数1.90.88Y(3) 计算当量齿数计算当量齿数 同理得 Zv2=102.121126.273cosvZZ(4) 计算弯曲疲劳许用应力计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数,S=1.4,查得弯曲疲劳强度极限小齿轮为，大齿轮的弯曲强度极限为则可得1500FNMPa238 0FEP MPa 111314.29FEFNFKS(5) 查取齿型系数查取齿型系数，,查取应力校正系数得：, 12.592FaY22.2FaY11.59saY21.774saY(6) 计算大小齿轮的计算大小齿轮的，并加以比较，并加以比较22FtStYYF 1110.01316FaSaFYYI2220.015756FaSaFYYII大齿轮的数值大。西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）31根据大齿轮数值来算则： (6.2) 213212TFaSanaFK YY YCOSmdz对此计算结果由齿面接触疲劳计算法得 Mn 大于齿根弯曲疲劳强度计算法面模数去 Mn=4mm 求取，可以满足接触疲劳强度，需要接触疲劳强度算得分度圆直径 d=Z1m=106.8mm,来计算应有的齿数,那么 Z=326=78,11cos26.326dZm则有 i=Z2/Z1=3 符合要求。b几何中心的计算几何中心的计算(1) 计算中心距计算中心距11120.6cosmzdmm14.5 782361.7coscos14mzdmm(2) 计算中心距计算中心距12()2412cosnZZMamm(3) 计算齿轮宽度计算齿轮宽度取 B2=120,B1=110b=d1d=120mm(4) 验算验算212372.69/TFN md 100N /m3.39/AtKFN mb6.3.4 蜗轮齿轮的传动设计蜗轮齿轮的传动设计a. 蜗轮材料蜗轮材料采用渐开线蜗杆 GB/T 10085-1998，根据库存材料的情况蜗杆用 45 钢，因需要效率高些，耐磨性好些，故蜗杆螺旋齿面要求淬火，硬度为 45-55HRC，金属模铸造，为了节约贵重的有色金属，仅齿圈用青铜制造，而轮芯用灰铸铁HT100 制造。b. 按齿面接触疲劳强度进行设计按齿面接触疲劳强度进行设计西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）32根据闭式蜗杆传动的设计准则，先按齿面接触疲劳强度进行设计，再校核齿根弯曲疲劳强度。(1) 求取求取 T2 按 Z1=2，有上面所设计的0.8632125.455 0.729.5595501797286101096046PTNN(2) 确定载荷系数确定载荷系数 K K 因工作载荷较稳定，故取载荷分布不均系数=1，由表选取用系数KKA=1.15，由于转速不高，冲击不大，可取动载系数 Kv=1.05，1.21AVKKKK(3) 确定弹性影响系数确定弹性影响系数因选用的是铸锡磷青铜蜗轮和钢蜗杆相配，故 Ze=12160MPa(4) 确定接触影响系数确定接触影响系数先假设蜗杆分度圆直径和中心距的比值为 0.35，可查得 Zp=2.9(5) 许用应力许用应力据蜗轮材料可从表中查得蜗轮的基本许用应力=268MPa 应力循环次数 HN=60j= 3.836，寿命系数 KHV=0.84 则。2hn L710225.27HHNHKMPa(6) 接触系数接触系数 则中心距为 a=209.7mm,因，故按=2 计算，取模数，蜗杆21i 1Z6.3m 的分度圆直径为 d1=63mm, 这时=64/209=0.306，可查得接触系数，1da2.65Zp 因为因此上计算结果可用。PPZZc. 蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸(1) 蜗杆蜗杆轴向齿距 Pa=m=25.133mm 直径系数110dqm，分度圆导程角蜗杆的轴向齿厚112()44.8faddhmcmm5 4238 12.56Samm(2) 蜗轮蜗轮根据传动比知道,齿数 Z2=2 21=42，分度圆直径，齿25 42210dmz 顶圆直径2222277.2aaddhmm齿根圆直径2222252ffddhmm6.4 轴的设计和校核轴的设计和校核 第一根轴为电机轴，不用较核；西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）336.4.1 第二根输出轴（蜗杆）的设计第二根输出轴（蜗杆）的设计a轴的初步计算轴的初步计算（1）确定输出轴上的功率）确定输出轴上的功率 P2，转速，转速 n2和转距和转距 T2由前面可知 P 2=4.9KW，n2 =960r/min， T 2=54.7。N m（2）求作用在轴上的力）求作用在轴上的力F = d1=970N, F r=1349N，Fa=4496N（3）初步确定轴的最小直径）初步确定轴的最小直径初步计算轴的最小直径，低速轴材料为 45 钢，经调质处理。按扭转强度计算，初步计算轴径，取 A0=105 得：,输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴直径13min3136PdAn为了选中的轴直径与联轴器的孔径相适应，故需要同时选取联轴器的型号。按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，考虑到键槽对轴的削弱作用d 应该取大 5%7%，现在取用。查标准 GB/T5014 或手册，选用 LX3 联轴器d=38，其公称转矩 1250。N mmb轴的结构设计轴的结构设计（1）拟定轴上零件的装配方案）拟定轴上零件的装配方案本设计的装配方案已经在上面分析过了，现在选用上面图的方案。（2）根据轴向定位的要求初步确定轴的各段长度）根据轴向定位的要求初步确定轴的各段长度为了满足轴向定位要求，在轴 1-2 处左边设一轴肩，取 d2-3=44mm，左端用轴端挡圈挡住定位，按轴端直径取挡圈直径 50mm。半联轴器与轴配合的毂孔的长度 L1=132mm,为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压杂轴端面上，故2-3 段的长度 L2略短一点，先取。因轴承同时受径向力和轴向力的作用，故选用角接触球轴承。参照工作要求并根据，由轴承产品目录中初步选用 0 基本游隙组,标准精度级2344dmm的角接触球轴承 7218E，其中尺寸为基本尺寸为: ,故取90 160 32.5dD T而。轴承盖的总宽度取为 20mm，根据轴承端盖344590ddmm3432.5L的装拆及便于对轴承加以添加润滑剂的要求。取端盖的外端面与半联轴器右端的距离为，故.取齿轮距箱体内壁之间的距离，30lmm2350lmm16amm锥齿轮与圆柱齿轮之间的距离为,考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动34cmm轴承位置时，应距箱体内壁一段距离，取,已知滚动轴承宽度8smm,大锥齿轮轮毂的长度为，则32.5Tmm72Lmm西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）3434(135 130)61.5LTsamm 至此，已经初步的确定了轴的各段的直径和长4545124LLcaslmm 度。（3）轴上零件的周向定位齿轮，联轴器的轴向定位均采用平键联接）轴上零件的周向定位齿轮，联轴器的轴向定位均采用平键联接按由手册查得平键截面 bh=2012，键槽采用键槽铣刀加工，长度为45d63mm（标准键长见 GB/T 1096-1979）,同时为了保证齿轮与轴具有良好的对中性，故选择齿轮轮觳与轴的配合为 H7/n6；同样，半联轴器与轴的联接，选用平键为，半联轴器与轴配合为 H7/k6，滚动轴承与轴的16 10 70b h lmm 周向定位是借过度配合来保证的，此处的选轴的直径尺寸公差为 m6。 （4）确定轴上圆角和倒角尺寸）确定轴上圆角和倒角尺寸取轴左端的倒角为，其右端倒角。从左至右轴肩的圆角半2.5 452 45径分别为 1mm，1mm，1mm，1mm，1mm。（5）弯矩扭矩图）弯矩扭矩图首先根据轴的结构图作出轴的计算简图，在确定轴承的支点位置时，应从手册中查取 a 值，对于 7218E 型号的角接触球轴承，由手册查得 a=28mm。因此，作为简支梁的轴的支承跨距 L2+L3=90+206.5=296.5mm。根据轴的计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图如 6.2 图所示，从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面 C 是轴的危险点。图 6.2 轴的扭矩图6.4.2 第三根轴的设计第三根轴的设计a. 确定输出轴上的功率确定输出轴上的功率, ,转速转速和转距和转距3P3n3T由前面可知 P 3=2.88KW，n 2=46r/min，T=813.822西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）35b. 求作用在轴上的力求作用在轴上的力小齿轮分度圆直径，大齿轮直径为 Ft1= d1=142.5, Ft2= d2=213.4，Fr1= 512.93, Fr2=Ft2=132.1c. 初步确定轴的最小直径初步确定轴的最小直径轴材料为 45 钢，经调质处理。按扭转强度计算，初步计算轴径，取显然，此处为轴的最小直径，即此处轴与轴承的内径相同,选取 D=50。 d. 轴的结构设计轴的结构设计（1）拟定轴上零件的装配方案）拟定轴上零件的装配方案（2）轴上零件的周向定位）轴上零件的周向定位齿轮和轴的联接都采用平键联接。按 d-=50，查手册查得平键截面尺寸，键槽采用键槽铣刀加工，长度为 70mm，同时为了保证齿1610b hmmmm轮与轴具有良好的对中性，故选择齿轮轮觳与轴的配合为 H7/n6；同样，按D=50 有手册查得平键截面键槽采用键槽铣刀加工，长度为1610b hmmmm50mm,同时为保证齿轮与轴具有良好的对中性，故选择齿轮轮觳与轴的配合为H7/n6。（4）确定轴上圆角和倒角尺寸）确定轴上圆角和倒角尺寸取轴左端的倒角为，其右端倒角。从左至右轴肩的圆角半2.5 452.0 45径分别为 1.5mm,2.0mm,2.0mm,1.5mm。6.5 轴承的校核轴承的校核6.5.1 高速速级轴的轴承的校核高速速级轴的轴承的校核初步选滚动轴承：因轴承受有径向力和轴向力作用，选用角接触球轴承d=40mm。a. 轴承的受力分析轴承的受力分析垂直面内轴的受力 水平面内的受力 齿轮减速器高速级传递的转矩131070TN mm轴承的垂直面的支座反力分别为；12139vFN2363vFN所处轴承的水平面的支座反力分别为； 1845HFN2845HFN根据受力分析及实际情况，选择角接触球轴承 7408ACb. 轴承受径向力分析轴承受径向力分析轴承轻微冲击或无冲击，查得冲击载荷系数： 1.2fp 轴承 A 受的径向力2211112623rVHFNFF33340PDAn西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）36轴承 B 受的径向力o222226845rVHFNFFc. 轴承寿命计算与校核轴承寿命计算与校核因,则按轴承 A 来计算轴承寿命。
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