摘要：針對使用特征與參數(shù)相結(jié)合方式設(shè)計回轉(zhuǎn)支承參數(shù)存在的實際問題，引入Pro/E機械自動化軟件設(shè)計回轉(zhuǎn)支承參數(shù)化實現(xiàn)方案。以回轉(zhuǎn)支承結(jié)構(gòu)為依據(jù)，對參數(shù)驅(qū)動模型進行分析，以模型特征內(nèi)部參數(shù)為依據(jù)，進行基準零件模型的設(shè)計。參數(shù)化驅(qū)動結(jié)束后，根據(jù)“Part_ No”選項對模型的結(jié)構(gòu)形式進行判別，賦值齒輪與安裝孔參數(shù)，與此同時，將外圈零件打開，建立外齒輪特征。根據(jù)實際需求參數(shù)尺寸，對內(nèi)圈參數(shù)進行設(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。此設(shè)計方式將參數(shù)系列化充分顯現(xiàn)，協(xié)助了主機廠設(shè)計。

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

0 ?引言

回轉(zhuǎn)支承作為新型機械零部件之一，包括內(nèi)外圈、滾動體等，是可以承擔綜合載承的大型軸承，在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應用，回轉(zhuǎn)支承作為機械轉(zhuǎn)動部件，負責各種機械的回轉(zhuǎn)運動，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)支承被應用于工程作業(yè)車、挖掘機等工程機械中，同時在船用起重機、汽車起重機、運輸、軍工產(chǎn)品以及環(huán)保機械等各領(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，滿足市場需求，對回轉(zhuǎn)支承結(jié)構(gòu)設(shè)計、制造和參數(shù)進行優(yōu)化設(shè)計。利用Pro/E自動化軟件工具建立一個三維模型，通過對各個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)進行各零件的參數(shù)化建模，同時根據(jù)各零件在組件中的參數(shù)進行組件參數(shù)化建模，采用交互式建模的方式驅(qū)動參數(shù)[3]?；剞D(zhuǎn)支承參數(shù)化的設(shè)計及完成，使回轉(zhuǎn)支承產(chǎn)品的質(zhì)量有所提高，使現(xiàn)如今市場對于回轉(zhuǎn)支承產(chǎn)品的標準需求能夠得到滿足。

1 ?回轉(zhuǎn)支承結(jié)構(gòu)

回轉(zhuǎn)支承作為相對兩物體之間回轉(zhuǎn)運動的部件，具有制造精度高、結(jié)構(gòu)緊湊、轉(zhuǎn)動靈活的特點，而且引導簡單、維護方便，能夠同時承受較大的軸向、徑向負荷和傾覆力矩的轉(zhuǎn)盤軸承的作用。其結(jié)構(gòu)是由滾動體、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，可以應用于大型挖掘機、起重機等工程機械，也可用于船舶設(shè)備、輕工機械、醫(yī)療機械和重運輸以及軍工產(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，主機結(jié)構(gòu)設(shè)計緊湊，擁有引導可靠、維護方便等特點[5]。

2 ?回轉(zhuǎn)支承參數(shù)化設(shè)計的實現(xiàn)方式

回轉(zhuǎn)支承各零件在模型建立上，系統(tǒng)控制模型的建立過程，對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)化的實現(xiàn)。在組件的參數(shù)化設(shè)計中，可參照零件參數(shù)化設(shè)計的方法，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)計中采用execute和end execute命令來驅(qū)動組件中對零件或子組件參數(shù)的實現(xiàn)。

2.1 基準零件模型參數(shù)設(shè)計

在零件模型三維參數(shù)設(shè)計過程中，需對零件進行Pro/program程序設(shè)計，通過打開菜單管理器選擇進入程序，建立交互式對話，實現(xiàn)與組件參數(shù)建立聯(lián)系。在相關(guān)語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)值的變化來控制各零件特征生成變化，完成基準零件模型參數(shù)化設(shè)計。零件參數(shù)化建模過程中，應盡量簡化模型，并對每一組模型中要用到的特征全部建立，方便組件中通過Pro/program程序控制這些特征的顯示與在組件的參數(shù)化設(shè)計中。組件參數(shù)化的設(shè)計可以依據(jù)零件參數(shù)化的設(shè)計，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。因為組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實現(xiàn)零件或者是子組件的參數(shù)驅(qū)動。

2.2 外圈參數(shù)化設(shè)計

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)動運動的主要組成部分。內(nèi)外圈對尺寸、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，就會影響內(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)計中，外圈尺寸參數(shù)應滿足滾道直徑尺寸、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)用戶對滾道間隙標準要求進行交互修改，實現(xiàn)外圈參數(shù)化設(shè)計?；剞D(zhuǎn)支承外圈參數(shù)化設(shè)計方法，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，滿足了實際生產(chǎn)需求。

2.3 內(nèi)圈參數(shù)化設(shè)計

內(nèi)圈參數(shù)化設(shè)計應以實際需求參數(shù)尺寸為標準，通過對結(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)實體去除等具體結(jié)構(gòu)特征進行參數(shù)設(shè)計。在模型設(shè)計中必須確保所有結(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，應對其他特征進行隱含，防止特征間的參照問題而影響后續(xù)模型的建立，當完成全部建模后再恢復各隱含特征。內(nèi)外圈參數(shù)化模型的建立可根據(jù)實際工作需求進行創(chuàng)建設(shè)計，如果需要特殊結(jié)構(gòu)的模型設(shè)計，應對這種回轉(zhuǎn)支承的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行分析，可采取相關(guān)規(guī)定及參數(shù)表對模型進行創(chuàng)建。如果不需要特殊結(jié)構(gòu)模型的建立，則不需要對回轉(zhuǎn)支承的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、滾道特征及其陣列特征進行分析，簡化內(nèi)外圈參數(shù)化的設(shè)計程序，減少在Pro/E的內(nèi)存消耗，提高模型參數(shù)化設(shè)計的效率。

2.4 參數(shù)化設(shè)計流程

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自動化工具建立三維模型，對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。憑借將每個零件和組件分開、相對應構(gòu)建模型后再重新組裝，對三維模型形狀與尺寸的設(shè)計參數(shù)進行控制，對基準零件模型參數(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，借以達到實際生產(chǎn)需求的目標。

參數(shù)化模型設(shè)計流程在Pro/E環(huán)境中直接構(gòu)建內(nèi)，針對交互模型中每個零部件的關(guān)鍵參數(shù)進行精準確定，并建立各尺寸間的約束關(guān)系，通過程序控制就可以實現(xiàn)各零部件的快速設(shè)計，從而完成復雜零部件的參數(shù)化建模。

回轉(zhuǎn)支承參數(shù)化設(shè)計過程如下所示：

步驟1：讀取三維基準零件;

步驟2：檢索參數(shù)對象，獲取參數(shù)值;

步驟3：修改設(shè)計參數(shù)，并從基準零件模型庫中更新相關(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際要求？如果滿足，則直接存儲新模型文件。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)計結(jié)果。

該設(shè)計流程能夠滿足實際設(shè)計要求，編程也相對簡單。

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

2.5 參數(shù)化設(shè)計的實現(xiàn)

參數(shù)化模型設(shè)計是由基準模型設(shè)計參數(shù)到交互界面，依據(jù)參數(shù)對象與參數(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)骰氐交鶞誓Ｐ?，?zhí)行參數(shù)更新處理，從而達到零件模型更新的目的，完成參數(shù)化設(shè)計。此種設(shè)計進程沒有反復多次的任務修改，僅僅對相應參數(shù)進行修改即可，便可以獲得新的方案，借助參數(shù)驅(qū)動控制可更便捷的實現(xiàn)三維模型的建模，使生產(chǎn)加工的得以保障。比如單排球式四點角接觸回轉(zhuǎn)支承的內(nèi)圈參數(shù)化設(shè)計，通常的單排球式回轉(zhuǎn)支帶有承內(nèi)外圈、安裝孔、潤滑油孔和密封裝置，擁有結(jié)構(gòu)緊湊、引導簡單、維護方便等優(yōu)勢，能夠?qū)^大軸向進行承載、具有徑向負荷以及傾翻力矩功能。內(nèi)圈參數(shù)化設(shè)計中，應該依據(jù)實際工作情況以及用戶需求，應用交互方式構(gòu)建內(nèi)圈的參數(shù)化模型，借助Pro/E應用程序?qū)⒛Ｐ偷某叽鐓?shù)檢索出，執(zhí)行檢索驅(qū)動，同時依據(jù)用戶需求將參數(shù)修改、更新，最終形成新的模型，進而達到設(shè)計標準。

具體實現(xiàn)步驟如下所示：

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

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

③內(nèi)圈參數(shù)獲取與更新。

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

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

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開發(fā)環(huán)境下添加頭文件，以此進行輸入輸出設(shè)置，通過構(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，進行人工手動注冊;

7）注冊成功后，打開模型文件，選擇內(nèi)圈參數(shù)化設(shè)計按鈕。依據(jù)實際要求修改參數(shù)，由此自動生成新的模型。

通過上述步驟，實現(xiàn)回轉(zhuǎn)支承參數(shù)化設(shè)計。

3 ?結(jié)束語

回轉(zhuǎn)支承參數(shù)化設(shè)計與實施，提高了回轉(zhuǎn)支承產(chǎn)品的質(zhì)量，利用Pro/E自動化軟件工具建立一個完整的回轉(zhuǎn)支承三維模型，通過分別對各零件參數(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)動模型和各零件在組件中的參數(shù)驅(qū)動模型，實現(xiàn)回轉(zhuǎn)支承參數(shù)化的設(shè)計。回轉(zhuǎn)支承具有較高的支承剛性和較高的回轉(zhuǎn)精度，被廣泛應用于建筑機械、起重機械、采掘機械、船舶機械、港口機械以及雷達機械等各種大型回轉(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，目前市場上對于回轉(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)計上應需不斷創(chuàng)新研發(fā)，利用三維建模的基礎(chǔ)上開發(fā)新的分析軟件來進行回轉(zhuǎn)支承參數(shù)的建模設(shè)計，提高回轉(zhuǎn)支承產(chǎn)品的質(zhì)量，滿足市場需求，為各種機械化運轉(zhuǎn)工作提供良好的保障。

參考文獻：

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

[2]何培瑜，洪榮晶，王華.摩擦因數(shù)對回轉(zhuǎn)支承動態(tài)特性的影響[J].南京工業(yè)大學學報（自然科學版），2018，40（4）：45-51.

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

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

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

作者簡介：李曉霞（1975-），女，江蘇鹽城人，本科，助理工程師，研究方向為回轉(zhuǎn)軸承。