回轉(zhuǎn)支承參數(shù)化設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

摘要：針對(duì)使用特征與參數(shù)相結(jié)合方式設(shè)計(jì)回轉(zhuǎn)支承參數(shù)存在的實(shí)際問(wèn)題，引入Pro/E機(jī)械自動(dòng)化軟件設(shè)計(jì)回轉(zhuǎn)支承參數(shù)化實(shí)現(xiàn)方案。以回轉(zhuǎn)支承結(jié)構(gòu)為依據(jù)，對(duì)參數(shù)驅(qū)動(dòng)模型進(jìn)行分析，以模型特征內(nèi)部參數(shù)為依據(jù)，進(jìn)行基準(zhǔn)零件模型的設(shè)計(jì)。參數(shù)化驅(qū)動(dòng)結(jié)束后，根據(jù)“Part_ No”選項(xiàng)對(duì)模型的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行判別，賦值齒輪與安裝孔參數(shù)，與此同時(shí)，將外圈零件打開(kāi)，建立外齒輪特征。根據(jù)實(shí)際需求參數(shù)尺寸，對(duì)內(nèi)圈參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，使在Pro/E中的內(nèi)存消耗降低，借助Pro/E完成參數(shù)化設(shè)計(jì)。此設(shè)計(jì)方式將參數(shù)系列化充分顯現(xiàn)，協(xié)助了主機(jī)廠設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：回轉(zhuǎn)支承;參數(shù)化設(shè)計(jì);Pro/E

0 ?引言

回轉(zhuǎn)支承作為新型機(jī)械零部件之一，包括內(nèi)外圈、滾動(dòng)體等，是可以承擔(dān)綜合載承的大型軸承，在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，回轉(zhuǎn)支承作為機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件，負(fù)責(zé)各種機(jī)械的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，可以承受較大的軸向力、徑向力和傾翻力矩[1]。隨著現(xiàn)代工程建設(shè)的快速發(fā)展，回轉(zhuǎn)支承被應(yīng)用于工程作業(yè)車、挖掘機(jī)等工程機(jī)械中，同時(shí)在船用起重機(jī)、汽車起重機(jī)、運(yùn)輸、軍工產(chǎn)品以及環(huán)保機(jī)械等各領(lǐng)域都發(fā)揮了重要的作用，增加了回轉(zhuǎn)支承產(chǎn)品的需求量，推動(dòng)了回轉(zhuǎn)支承行業(yè)的快速發(fā)展[2]。為了提高回轉(zhuǎn)支承產(chǎn)品的質(zhì)量，滿足市場(chǎng)需求，對(duì)回轉(zhuǎn)支承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造和參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。利用Pro/E自動(dòng)化軟件工具建立一個(gè)三維模型，通過(guò)對(duì)各個(gè)零件分別建模然后在組裝在一起，根據(jù)各零件內(nèi)部特征的幾何參數(shù)進(jìn)行各零件的參數(shù)化建模，同時(shí)根據(jù)各零件在組件中的參數(shù)進(jìn)行組件參數(shù)化建模，采用交互式建模的方式驅(qū)動(dòng)參數(shù)[3]。回轉(zhuǎn)支承參數(shù)化的設(shè)計(jì)及完成，使回轉(zhuǎn)支承產(chǎn)品的質(zhì)量有所提高，使現(xiàn)如今市場(chǎng)對(duì)于回轉(zhuǎn)支承產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)需求能夠得到滿足。

1 ?回轉(zhuǎn)支承結(jié)構(gòu)

回轉(zhuǎn)支承作為相對(duì)兩物體之間回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的部件，具有制造精度高、結(jié)構(gòu)緊湊、轉(zhuǎn)動(dòng)靈活的特點(diǎn)，而且引導(dǎo)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便，能夠同時(shí)承受較大的軸向、徑向負(fù)荷和傾覆力矩的轉(zhuǎn)盤軸承的作用。其結(jié)構(gòu)是由滾動(dòng)體、內(nèi)外圈、隔離塊、安裝孔和密封裝置等構(gòu)成，直徑一般在500～5000mm，可以應(yīng)用于大型挖掘機(jī)、起重機(jī)等工程機(jī)械，也可用于船舶設(shè)備、輕工機(jī)械、醫(yī)療機(jī)械和重運(yùn)輸以及軍工產(chǎn)品等[4]。

回轉(zhuǎn)支承結(jié)構(gòu)如圖1所示。

回轉(zhuǎn)軸承型號(hào)種類很多，但是它們的結(jié)構(gòu)基本一致，包括單排球式回轉(zhuǎn)支承、雙排接觸式回轉(zhuǎn)支承、三排柱式回轉(zhuǎn)支承、交叉滾柱式回轉(zhuǎn)支承等等，它的核心部件均為回轉(zhuǎn)支承，主機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊湊，擁有引導(dǎo)可靠、維護(hù)方便等特點(diǎn)[5]。

2 ?回轉(zhuǎn)支承參數(shù)化設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)方式

回轉(zhuǎn)支承各零件在模型建立上，系統(tǒng)控制模型的建立過(guò)程，對(duì)零件每一組模型中特征、尺寸參數(shù)全部建立，從而生成所要的零件及組件，完成組件參數(shù)化的實(shí)現(xiàn)。在組件的參數(shù)化設(shè)計(jì)中，可參照零件參數(shù)化設(shè)計(jì)的方法，建立參數(shù)和約束關(guān)系的方法與零件建立參數(shù)和約束關(guān)系的方法相同，由于組件中只保存了各零件或子組件之間的裝配關(guān)系，所以參數(shù)化設(shè)計(jì)中采用execute和end execute命令來(lái)驅(qū)動(dòng)組件中對(duì)零件或子組件參數(shù)的實(shí)現(xiàn)。

2.1 基準(zhǔn)零件模型參數(shù)設(shè)計(jì)

在零件模型三維參數(shù)設(shè)計(jì)過(guò)程中，需對(duì)零件進(jìn)行Pro/program程序設(shè)計(jì)，通過(guò)打開(kāi)菜單管理器選擇進(jìn)入程序，建立交互式對(duì)話，實(shí)現(xiàn)與組件參數(shù)建立聯(lián)系。在相關(guān)語(yǔ)句之間添加需要輸入的參數(shù)，并建立約束關(guān)系式，根據(jù)參數(shù)值的變化來(lái)控制各零件特征生成變化，完成基準(zhǔn)零件模型參數(shù)化設(shè)計(jì)。零件參數(shù)化建模過(guò)程中，應(yīng)盡量簡(jiǎn)化模型，并對(duì)每一組模型中要用到的特征全部建立，方便組件中通過(guò)Pro/program程序控制這些特征的顯示與在組件的參數(shù)化設(shè)計(jì)中。組件參數(shù)化的設(shè)計(jì)可以依據(jù)零件參數(shù)化的設(shè)計(jì)，組件的參數(shù)名稱與零件的參數(shù)名稱可一致，在組件中構(gòu)建參數(shù)的約束關(guān)系利用在零件中構(gòu)建的約束關(guān)系的方式。因?yàn)榻M件中只保存了各零件或子組件之間的裝配關(guān)系，所以需要借助execute與命令endexecute實(shí)現(xiàn)零件或者是子組件的參數(shù)驅(qū)動(dòng)。

2.2 外圈參數(shù)化設(shè)計(jì)

回轉(zhuǎn)支承件由內(nèi)外圈內(nèi)、滾珠等構(gòu)成，在內(nèi)外圈外表面分別設(shè)有滾道，是回轉(zhuǎn)支承轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的主要組成部分。內(nèi)外圈對(duì)尺寸、加工、裝配的精度要求較高，如果內(nèi)外圈與滾道直徑尺寸不精準(zhǔn)，就會(huì)影響內(nèi)外圈與滾道之間的最優(yōu)裝配組合。在外圈參數(shù)化模型設(shè)計(jì)中，外圈尺寸參數(shù)應(yīng)滿足滾道直徑尺寸、間隙和內(nèi)圈尺寸參數(shù)的精度要求，通過(guò)搜索外圈零件記錄中的齒輪特征組的特征參數(shù)，尋找并創(chuàng)建外齒輪特征，建立與用戶自定義參數(shù)的相互關(guān)聯(lián)，可根據(jù)用戶對(duì)滾道間隙標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行交互修改，實(shí)現(xiàn)外圈參數(shù)化設(shè)計(jì)?；剞D(zhuǎn)支承外圈參數(shù)化設(shè)計(jì)方法，保證了選配約束參數(shù)的可變性，從而生成內(nèi)外圈與滾道的最優(yōu)裝配組合，滿足了實(shí)際生產(chǎn)需求。

2.3 內(nèi)圈參數(shù)化設(shè)計(jì)

內(nèi)圈參數(shù)化設(shè)計(jì)應(yīng)以實(shí)際需求參數(shù)尺寸為標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)體基礎(chǔ)拉伸、安裝孔及其陣列、內(nèi)齒輪特征組、黃油孔及其陣列、中心滾道的旋轉(zhuǎn)實(shí)體去除等具體結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)。在模型設(shè)計(jì)中必須確保所有結(jié)構(gòu)的任何一種特征都存在于模型中，全部特征建立完成后除結(jié)構(gòu)體基礎(chǔ)拉伸外，應(yīng)對(duì)其他特征進(jìn)行隱含，防止特征間的參照問(wèn)題而影響后續(xù)模型的建立，當(dāng)完成全部建模后再恢復(fù)各隱含特征。內(nèi)外圈參數(shù)化模型的建立可根據(jù)實(shí)際工作需求進(jìn)行創(chuàng)建設(shè)計(jì)，如果需要特殊結(jié)構(gòu)的模型設(shè)計(jì)，應(yīng)對(duì)這種回轉(zhuǎn)支承的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，可采取相關(guān)規(guī)定及參數(shù)表對(duì)模型進(jìn)行創(chuàng)建。如果不需要特殊結(jié)構(gòu)模型的建立，則不需要對(duì)回轉(zhuǎn)支承的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、滾道特征及其陣列特征進(jìn)行分析，簡(jiǎn)化內(nèi)外圈參數(shù)化的設(shè)計(jì)程序，減少在Pro/E的內(nèi)存消耗，提高模型參數(shù)化設(shè)計(jì)的效率。

2.4 參數(shù)化設(shè)計(jì)流程

根據(jù)回轉(zhuǎn)支承內(nèi)外圈和各零件結(jié)構(gòu)特征，利用Pro/E自動(dòng)化工具建立三維模型，對(duì)各零件和組件的特征轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)作為參數(shù)化設(shè)計(jì)。憑借將每個(gè)零件和組件分開(kāi)、相對(duì)應(yīng)構(gòu)建模型后再重新組裝，對(duì)三維模型形狀與尺寸的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行控制，對(duì)基準(zhǔn)零件模型參數(shù)、內(nèi)外圈參數(shù)以及其它子組件參數(shù)完成輸入，實(shí)現(xiàn)參數(shù)化程序控制。依據(jù)程序檢索出回轉(zhuǎn)支承模型的設(shè)計(jì)參數(shù)，經(jīng)由用戶編輯、修改后形成新的滿足需求的-9回轉(zhuǎn)支承模型，借以達(dá)到實(shí)際生產(chǎn)需求的目標(biāo)。

參數(shù)化模型設(shè)計(jì)流程在Pro/E環(huán)境中直接構(gòu)建內(nèi)，針對(duì)交互模型中每個(gè)零部件的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)確定，并建立各尺寸間的約束關(guān)系，通過(guò)程序控制就可以實(shí)現(xiàn)各零部件的快速設(shè)計(jì)，從而完成復(fù)雜零部件的參數(shù)化建模。

回轉(zhuǎn)支承參數(shù)化設(shè)計(jì)過(guò)程如下所示：

步驟1：讀取三維基準(zhǔn)零件;

步驟2：檢索參數(shù)對(duì)象，獲取參數(shù)值;

步驟3：修改設(shè)計(jì)參數(shù)，并從基準(zhǔn)零件模型庫(kù)中更新相關(guān)參數(shù);

步驟4：模型更新，得到新的三維模型;

步驟5：查看新的三維模型是否滿足實(shí)際要求？如果滿足，則直接存儲(chǔ)新模型文件。如果不滿足，則需返回到步驟3;

步驟6：查看是否繼續(xù)更新零件，如果是，則需返回到步驟1，否則，輸出回轉(zhuǎn)支承參數(shù)化設(shè)計(jì)結(jié)果。

該設(shè)計(jì)流程能夠滿足實(shí)際設(shè)計(jì)要求，編程也相對(duì)簡(jiǎn)單。

引入?yún)?shù)化方法，利用專業(yè)軟件進(jìn)行模型構(gòu)建，通過(guò)對(duì)模型參數(shù)對(duì)象的檢索、參數(shù)值獲取以及條件的輸入，并對(duì)參數(shù)和模型進(jìn)行調(diào)整與更新，完成參數(shù)化設(shè)計(jì)模型?；剞D(zhuǎn)支承參數(shù)化設(shè)計(jì)不僅提高了設(shè)計(jì)效率，滿足承載要求，同時(shí)還節(jié)省了材料，避免企業(yè)生產(chǎn)成本的浪費(fèi)，增加了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

2.5 參數(shù)化設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)

參數(shù)化模型設(shè)計(jì)是由基準(zhǔn)模型設(shè)計(jì)參數(shù)到交互界面，依據(jù)參數(shù)對(duì)象與參數(shù)值構(gòu)建數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體的雙向數(shù)據(jù)流，并交付給用戶進(jìn)行修改才可完成的。經(jīng)由用戶修改后的新參數(shù)將由用戶界面?zhèn)骰氐交鶞?zhǔn)模型，執(zhí)行參數(shù)更新處理，從而達(dá)到零件模型更新的目的，完成參數(shù)化設(shè)計(jì)。此種設(shè)計(jì)進(jìn)程沒(méi)有反復(fù)多次的任務(wù)修改，僅僅對(duì)相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行修改即可，便可以獲得新的方案，借助參數(shù)驅(qū)動(dòng)控制可更便捷的實(shí)現(xiàn)三維模型的建模，使生產(chǎn)加工的得以保障。比如單排球式四點(diǎn)角接觸回轉(zhuǎn)支承的內(nèi)圈參數(shù)化設(shè)計(jì)，通常的單排球式回轉(zhuǎn)支帶有承內(nèi)外圈、安裝孔、潤(rùn)滑油孔和密封裝置，擁有結(jié)構(gòu)緊湊、引導(dǎo)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便等優(yōu)勢(shì)，能夠?qū)^大軸向進(jìn)行承載、具有徑向負(fù)荷以及傾翻力矩功能。內(nèi)圈參數(shù)化設(shè)計(jì)中，應(yīng)該依據(jù)實(shí)際工作情況以及用戶需求，應(yīng)用交互方式構(gòu)建內(nèi)圈的參數(shù)化模型，借助Pro/E應(yīng)用程序?qū)⒛Ｐ偷某叽鐓?shù)檢索出，執(zhí)行檢索驅(qū)動(dòng)，同時(shí)依據(jù)用戶需求將參數(shù)修改、更新，最終形成新的模型，進(jìn)而達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

具體實(shí)現(xiàn)步驟如下所示：

①在VC++6.0開(kāi)發(fā)背景下，先要建構(gòu)一個(gè)工程主文件，并且需要在里面加入用戶使用函數(shù)。

②在菜單對(duì)話框的設(shè)計(jì)中，在Pro/E菜單欄右邊加入新的參數(shù)化設(shè)計(jì)的菜單欄，而且在下面建立主菜單、子菜單按鈕，來(lái)表示外圈參數(shù)化設(shè)計(jì)與內(nèi)圈參數(shù)化設(shè)計(jì)。

③內(nèi)圈參數(shù)獲取與更新。

1）首先獲得模型編號(hào)，然后利用該編號(hào)將模型轉(zhuǎn)化為模型項(xiàng)句形式;

2）依據(jù)模型編號(hào)，指定相關(guān)參數(shù)，并由此獲取對(duì)象指針;

3）設(shè)置新的參數(shù)值;

4）模型再生，并重新展示圖形;

5）在VC++6.0開(kāi)發(fā)環(huán)境下添加頭文件，以此進(jìn)行輸入輸出設(shè)置，通過(guò)構(gòu)建與Pro/E連接的變異環(huán)境，可生成執(zhí)行文件;

6）使用Pro/E界面輔助工具，進(jìn)行人工手動(dòng)注冊(cè);

7）注冊(cè)成功后，打開(kāi)模型文件，選擇內(nèi)圈參數(shù)化設(shè)計(jì)按鈕。依據(jù)實(shí)際要求修改參數(shù)，由此自動(dòng)生成新的模型。

通過(guò)上述步驟，實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)支承參數(shù)化設(shè)計(jì)。

3 ?結(jié)束語(yǔ)

回轉(zhuǎn)支承參數(shù)化設(shè)計(jì)與實(shí)施，提高了回轉(zhuǎn)支承產(chǎn)品的質(zhì)量，利用Pro/E自動(dòng)化軟件工具建立一個(gè)完整的回轉(zhuǎn)支承三維模型，通過(guò)分別對(duì)各零件參數(shù)化建模和組件參數(shù)化建模，然后組合在一起，完成各零件內(nèi)部特征的幾何參數(shù)驅(qū)動(dòng)模型和各零件在組件中的參數(shù)驅(qū)動(dòng)模型，實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)支承參數(shù)化的設(shè)計(jì)。回轉(zhuǎn)支承具有較高的支承剛性和較高的回轉(zhuǎn)精度，被廣泛應(yīng)用于建筑機(jī)械、起重機(jī)械、采掘機(jī)械、船舶機(jī)械、港口機(jī)械以及雷達(dá)機(jī)械等各種大型回轉(zhuǎn)裝置上。隨著現(xiàn)代工程建設(shè)和工業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展，目前市場(chǎng)上對(duì)于回轉(zhuǎn)支承產(chǎn)品的需求量逐年增加，因此在回轉(zhuǎn)支承產(chǎn)品的設(shè)計(jì)上應(yīng)需不斷創(chuàng)新研發(fā)，利用三維建模的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)新的分析軟件來(lái)進(jìn)行回轉(zhuǎn)支承參數(shù)的建模設(shè)計(jì)，提高回轉(zhuǎn)支承產(chǎn)品的質(zhì)量，滿足市場(chǎng)需求，為各種機(jī)械化運(yùn)轉(zhuǎn)工作提供良好的保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔡志勇.浮選機(jī)回轉(zhuǎn)支承傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及校核[J].河南科技，2019，4（7）：76-79.

[2]何培瑜，洪榮晶，王華.摩擦因數(shù)對(duì)回轉(zhuǎn)支承動(dòng)態(tài)特性的影響[J].南京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2018，40（4）：45-51.

[3]趙利軍，蔣巍.堆取料機(jī)回轉(zhuǎn)支撐裝置優(yōu)化設(shè)計(jì)與改造[J]. 中國(guó)設(shè)備工程，2018，5（11）：85-89.

[4]胡義華，張樹(shù)林，靳龍.回轉(zhuǎn)式小型智能立體車庫(kù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與研究[J].新型工業(yè)化，2018，4（5）：66-69.

[5]顏雄峰.挖掘機(jī)關(guān)鍵部位結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)方案及制造工藝的改進(jìn)[J].工程機(jī)械與維修，2017，2（2）：66-67.

作者簡(jiǎn)介：李曉霞（1975-），女，江蘇鹽城人，本科，助理工程師，研究方向?yàn)榛剞D(zhuǎn)軸承。