杜海彬

摘要：如何選擇既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用的滾動(dòng)軸承，對于大批量生產(chǎn)機(jī)器具有重要的意義。計(jì)算滾動(dòng)軸承壽命是常用方法，如何多次可重復(fù)的進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，提高計(jì)算效率，促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)現(xiàn)代化水平的提高。該文將Excel引入到了機(jī)械設(shè)計(jì)中，詳細(xì)論證了用Excel開發(fā)滾動(dòng)軸承壽命校核技術(shù)文件的可行性及優(yōu)勢，這對于用Excel推動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)課程改革有重要作用，進(jìn)而推動(dòng)和提高職業(yè)教育現(xiàn)代化水平。

Abstract： How to choose economical and practical rolling bearings is of great significance for mass production machines. It is a common method to calculate the service life of rolling bearing. How to carry out design calculation repeatedly， improve calculation efficiency and promote the modernization level of mechanical design. In this paper， excel is introduced into mechanical design， and the feasibility and advantages of using Excel to develop the technical documents for checking the service life of rolling bearings are demonstrated in detail. It is important to promote the reform of mechanical design curriculum with Excel， and then promote and improve the modernization level of vocational education.

關(guān)鍵詞：滾動(dòng)軸承;壽命校核;Excel;課程改革

Key words： rolling bearing;life check;Excel;curriculum reform

0? 引言

像齒輪傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)等各種各樣的傳動(dòng)要想實(shí)現(xiàn)，離不開齒輪、帶輪、鏈輪等傳動(dòng)零件，而支撐這些傳動(dòng)零件的一般是軸類零件，一般為了減少軸類零件的磨損和提高傳動(dòng)效率，一般選擇滾動(dòng)軸承來支撐，主要是因?yàn)闈L動(dòng)軸承已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，有專門的生產(chǎn)廠家可以進(jìn)行大批量規(guī)模化生產(chǎn)，滾動(dòng)軸承已經(jīng)成為標(biāo)準(zhǔn)件且比較經(jīng)濟(jì)，因此應(yīng)用面是非常廣的。但可以實(shí)現(xiàn)同一目的不同型號的滾動(dòng)軸承價(jià)錢是不同的。如何選擇既能滿足使用要求，又能保證經(jīng)濟(jì)的滾動(dòng)軸承，這在大批量生產(chǎn)機(jī)器中，其經(jīng)濟(jì)效益表現(xiàn)的尤其明顯。

如果對滾動(dòng)軸承進(jìn)行壽命計(jì)算，就可以實(shí)現(xiàn)選擇既經(jīng)濟(jì)又合理的滾動(dòng)軸承。而對滾動(dòng)軸承壽命計(jì)算需要經(jīng)常用到，那么如何提高設(shè)計(jì)計(jì)算效率，減低出錯(cuò)率，為快速解決這一問題，可將Excel引入到滾動(dòng)軸承壽命計(jì)算中去。

而且《國家職業(yè)教育改革實(shí)施方案》中也指出“大幅提升新時(shí)代職業(yè)教育現(xiàn)代化水平”。如果將“Excel用于滾動(dòng)軸承壽命計(jì)算”的案例，推廣到《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程中其它的傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算中去，必將大幅提升該課程的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，這也符合高職類學(xué)生培養(yǎng)注重知識應(yīng)用的要求，也將推動(dòng)該課程向現(xiàn)代化水平進(jìn)行改革的進(jìn)程。

1? 將Excel應(yīng)用到機(jī)械設(shè)計(jì)中優(yōu)勢分析

如何加速和提高機(jī)械設(shè)計(jì)現(xiàn)代化水平，經(jīng)過我們多次實(shí)踐，我們發(fā)現(xiàn)：將Excel應(yīng)用到機(jī)械設(shè)計(jì)中有很大的優(yōu)勢。主要體現(xiàn)在下面幾點(diǎn)：

首先Excel具有很強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理和計(jì)算的能力，包括常見的四則運(yùn)算（加減乘除可分別用符號+-*/進(jìn)行表示）、開方、平方（可以用^符號表示，比如a^2就表示a2，a^0.5就可表示）、三角函數(shù)（正選、余弦、正切等函數(shù)直接調(diào)用即可）等;其次Excel簡單易學(xué)易用，一般學(xué)生在大一時(shí)都學(xué)習(xí)過計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)，而且計(jì)算機(jī)一級考試中也必考Excel的應(yīng)用，所以一般學(xué)生都能操作Excel表格，而且很容易上手;還有就是Excel容易實(shí)現(xiàn)對開發(fā)好的文件進(jìn)行保護(hù)，有時(shí)開發(fā)好技術(shù)文件后，在使用過程中發(fā)現(xiàn)，由于操作失誤，修改了原來技術(shù)文件里的計(jì)算公式，這樣就可能會造成計(jì)算錯(cuò)誤，所以為避免這種情況的出現(xiàn)，有必要對開發(fā)好的技術(shù)文件進(jìn)行保護(hù)。

2? Excel開發(fā)滾動(dòng)軸承計(jì)算過程

接下來就以用Excel開發(fā)滾動(dòng)軸承壽命校核文件為例進(jìn)行詳細(xì)的論證。

2.1 用Excel開發(fā)滾動(dòng)軸承壽命校核文件方法

新建Excel文件，如何選中并右鍵單擊“重命名”或單擊“M”鍵，之后輸入“滾動(dòng)軸承壽命校核”，隨后打開該文件。

①首先將A1至F1的單元格選中，選擇工具欄中或右鍵單擊選擇“合并并居中”對選中的單元格進(jìn)行合并，為了醒目將合并后的單元格選中選擇工具欄中，將其填充成紅色，并單擊合并后的單元格輸入“滾動(dòng)軸承壽命校核”。開發(fā)設(shè)置完后如圖1所示。

②計(jì)算軸承預(yù)期壽命。單擊A2并輸入“1、計(jì)算預(yù)期壽命”;在A3中輸入“機(jī)器使用年限：”;在A4中輸入“一年工作多少天：”;在A5中輸入“一天工作幾個(gè)小時(shí)：”;在A6中輸入“[Lh]=”;分別將B3至B5填充成黃色，用該色表示因變量;將B6填充成紫色，并輸入計(jì)算公式“=B3*B4*B5”，用該顏色表示因變量;分別在C3至C6中輸入“年”、“天”、“h”、“h”，表示單位。開發(fā)設(shè)置完后如圖2所示。

③計(jì)算軸承壽命。單擊A7并輸入“2、計(jì)算軸承壽命”;在A8中輸入“壽命指數(shù)ε=”，之后選中A8單元格右鍵單擊，選擇“插入批注”，將“球軸承ε=3，滾子軸承ε=10/3”設(shè)置為批注內(nèi)容，這樣是為了后期使用方便，減少查資料時(shí)間，提高效率;分別在A9至A12中輸入“軸的轉(zhuǎn)速n=”、“預(yù)選軸承型號：”、“基本額定動(dòng)載荷C=”、“當(dāng)量動(dòng)載荷P=”;在A13中輸入“溫度系數(shù)ft=”，將“溫度系數(shù)表”設(shè)置為批注內(nèi)容;在A14中輸入“載荷系數(shù)fp=”，將“載荷系數(shù)表”設(shè)置為批注內(nèi)容;在A15中輸入“軸承壽命Lh=”;分別將B8至B14填充成黃色，其仍然表示自變量;在B15中輸入計(jì)算公式“=（（10^6）*（B13*B11/（B14*B12））B8）/（60*B9）”，并將其填充成紫色，其仍然表示因變量;分別在C9、C11、C12、C15中輸入單位“r/min”、“N”、“N”、“h”。開發(fā)設(shè)置完后如圖3所示。

④校核軸承壽命。單擊A16并輸入“3、校核軸承壽命”;將A17至D17的單元格進(jìn)行合并，（其操作方法及步驟可參考1））并將其填充成綠色，以后該色就表示判斷，并輸入判斷函數(shù)“=IF（B15>B6，“軸承壽命滿足要求”，“軸承壽命不夠請重新進(jìn)行選擇”）”，該函數(shù)的含義是：如果能滿足條件就顯示“軸承壽命滿足要求”，如果不滿足條件就顯示“軸承壽命不夠請重新進(jìn)行選擇”，以作提示用。開發(fā)設(shè)置完后如圖4所示。

2.2 技術(shù)文件保護(hù)

為避免開發(fā)出的技術(shù)文件里的計(jì)算公式及判斷函數(shù)被別人修改，避免造成計(jì)算錯(cuò)誤的出現(xiàn)，可以對開發(fā)出的文件進(jìn)行保護(hù)。具體操作方法是：首先全選表格，之后同時(shí)按下Ctrl+1鍵，在彈出的對話框中選擇“保護(hù)”按鈕，將“鎖定”前的√去掉，然后單擊“確定”按鈕;其次同時(shí)按下Ctrl+G鍵，在彈出的對話框中選擇“定位條件”，選擇“公式”，然后單擊“確定”;最后同時(shí)按下Ctrl+1鍵，在彈出的對話框中選擇“保護(hù)”按鈕，將“鎖定”前的√加上，然后單擊“確定”按鈕;單擊工具欄中的“審閱”，之后單擊“保護(hù)工作表”，輸入密碼后單擊“確定”按鈕，在彈出的對話框中再次輸入密碼，單擊“確認(rèn)”后，該開發(fā)的技術(shù)文件即可受到保護(hù)。保護(hù)后的技術(shù)文件只能改變黃色填充區(qū)域的數(shù)字，涉及到的計(jì)算公式及判斷函數(shù)不允許進(jìn)行修改。如果需要修改，需要單擊工具欄中的“審閱”按鈕，之后選擇并單擊“撤銷工作表保護(hù)”按鈕，并在彈出的對話框中輸入正確的密碼后才可以對文件進(jìn)行保護(hù)撤銷，之后才可以對文件中的計(jì)算公式進(jìn)行編輯。

3? 結(jié)論

根據(jù)上述開發(fā)過程可以發(fā)現(xiàn)，用Excel對滾動(dòng)軸承壽命校核很容易實(shí)現(xiàn)，整個(gè)開發(fā)過程中僅用到簡單的加減乘除及幾次方這樣的簡單運(yùn)算，總的來說比較簡單。稍微復(fù)雜點(diǎn)的就是用到了判斷語句，只要按照“=IF（B15>B6，“符合條件的結(jié)果”，“不符合條件的結(jié)果”）”這種格式套用即可實(shí)現(xiàn)，也不是很復(fù)雜。因此如果將Excel用于《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程中的像帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)等傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算中也是一樣，是容易實(shí)現(xiàn)的。因此，用Excel開發(fā)機(jī)械設(shè)計(jì)計(jì)算技術(shù)文件有很強(qiáng)的優(yōu)勢，可以歸結(jié)為：①推動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)課程改革，將傳動(dòng)的手工計(jì)算轉(zhuǎn)化成計(jì)算機(jī)電算，設(shè)計(jì)者開發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算過程中加深對相關(guān)知識的理解，能達(dá)到一次開發(fā)終身解決相關(guān)問題的能力。②用Excel進(jìn)行電算，實(shí)現(xiàn)了快速、方便、可靠、高效的進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)，對于推動(dòng)新時(shí)代職業(yè)教育現(xiàn)代化水平具有重要的作用。③中國有句俗語“授人以魚不如授人以漁”，我們將簡單實(shí)用的解決問題的方法推廣應(yīng)用即是實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)計(jì)算中的“授人以漁”。

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