浅析常用机械传动零部件CAD系统设计

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摘 要:本文以V带传动部件为例对CAD系统设计,从设计原理、数据处理、作图程序、结果输出及错误处理等几个方面进行了简单论述。

关键词:CDA系统设计 传动零部件 数据处理

中图分类号:TB47 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)09(a)-0033-01

现代cad设计软件已经不再仅仅是代替手工绘图的一种工具,而是将传统的机械传动零部件中繁重的计算任务,通过CAD系统的设计由计算机完成。把机械设计中的工作能力计算、结构设计和三维绘图等工作加以继承,通过编程化处理,开发出一体化的设计软件,已经成为设计行业的现实需要。

1 整体设计思路

在综合分析了常用传动零部件工作特点的基础上,根据传动部件的相关设计理论,可以简单的把系统分成三个子系统:带传动子系统、链传动子系统和齿轮传动子系统。在每个子系统又包括设计计算模块、二维绘图模块和三维绘图模块三大部分,对于其中的计算模块根据计算工程的不同又可进一步分为设计输入参数、设计计算、几何尺寸计算、设计结果显示和设计结果输出等几个步骤。本文中将以V带的设计计算为例来说明带传动设计计算模块的设计思路。

2 传动部件CAD设计计算子系统的设计

对于V带的设计计算系统,可以采用如下设计形式。

2.1 V带传动的主要失效形式

在设计计算系统时,主要失效形式包括:带在带轮上打滑,不能传递动力;带由于疲劳产生脱层、断裂和拉断;带的工作面磨损;从动轴的扭振等。

2.2 V带传动的设计准则

保证带在不打滑的前提下,具有足够的疲劳强度和寿命。

2.3 V带传动设计的约束条件

根据前面的论述,在设计时应该满足以下两个约束性条件:(1)不打滑条件:。其中表示摩擦系数,表示带轮包角,表示自然对数的底,表示带的线速度(m/s)。(2)疲劳强度条件:

。其中表示紧边应力(MPa),表示弯曲应力(MPa),表示离心应力(MPa)。

2.4 需要输入的参数条件

主要包括带传动的启动类型、荷载性质及日工作时间;带传动所传递的功率、滑动摩擦率;n1、n2、i三个向量中的任意两个;其它要求,如尺寸、中心距限制以及动力机的型号等参数。

3 传动部件CAD设计绘图子系统的设计

在传动部件的设计过程中,有许多数据并不是通过数表提供的,很多参数的获取是通过查取线图来实现的。所以,在设计过程中,需要将设计过程中需要使用的线图进行程序化处理,有计算机本身来完成查询。最常用的程序化处理方式包括:(1)追溯公式法,有些线图是为了方便设计值查询根据公式计算结果绘制出来的,对于这样的线图,直接找到原先使用的公式即可编入程序。(2)线图离散数据法。在设计过程中,有些已知变量本身是整数,而且离散后的数据量也不大,就可以将离散后的数据直接接入数组或数据库中,根据变量的变化调用相应的数组和数据库。(3)曲线拟合法。该方法是通过采用插值法、最小二乘法等数学模型进行曲线拟合,在借助于各类软件实现线图的曲线拟合,在把公式编入程序之中。

AutoCAD零件图的自动绘制过程就是Visual Basic控制AutoCAD的过程,AutoCAD是客户程序,Visual Basic的绘图程序起的是服务程序的作用,当绘图程序发出绘图命令后,ActiveX Automation接口通过冷链接的方式将绘图命令作为一批数据发送到AutoCAD之中,AutoCAD在接收数据后即开始执行数据包中的命令,完成相关的操作。采用Visual Basic二次开发AutoCAD,可以较好的使用Visual Basic提供的界面对AutoCAD进行控制。充分发挥Visual Basic在计算、数据处理方面的优点以及AutoCAD在二维绘图方面的优势。利用Visual Basic的功能,来完善AutoCAD相对薄弱的环节,从而达到程序间的优势互补。

4 计算结果的输出

在进行设计时,为了使设计者及时、清晰的查看设计过程中各个参数的计算结果以及最终的设计结果,应在程序中设计相计算步骤和内容的显示窗口,通过该程序的设计使用户知道自己设计所处的阶段。同时,为了方便对不同方案的比较,可以借助于FSO以对象的方式来处理文件和文件夹,并设计相应的计算结果存储功能,使用户可以将计算结果存储为txt格式文件,方便查看对比。

对于计算结果如果在正常允许的范围内,以正常的颜色予以显示;如果输入或计算的结果不符合要求,则以红色进行显示,以便于设计者进行鉴别和区分。

5 程序设计错误的处理

程序的设计不可能尽善尽美,在设计和运行中各种错误都可能出现,因此在程序设计时正确处理错误对程序的完善是十分必要的。

在处理时,应该首先对可能出现的错误进行分类,如不影响计算结果的错误,普通的语法错误、运行错误和逻辑错误。对于第一类可以直接跳转过去,对于第二类错误则需要进行设置提示对话框,适时的进行程序修改;而对于后面两种错误则很难发现,一般是通过对设计初期的程序加强检查,尽量避免,也可以通过设置断点,逐句运行等方式进行查找并修改。

参考文献

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[2] 徐岩,段星光,赵秀平.传动系统CAD平台中数据处理方法研究[J].2005(9):139.