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  河南科技大学硕士学位论文微型深沟球轴承三维参数化计算机辅助设计姓名：****学位级别：硕士专业：机械制造及其自动化指导教师：**涛20050520最小二乘拟合采用的都是多项式拟合。设拟合公式为：Ｊ，＝／Ｉ石）＝％－ｔ－ａＩＸ＋Ｑ２Ｘ２＋口ｌ工１＋…＋ａ的平方和为：ｅ２＝（，（蕾）一只）２＝【％＋ｑＪ＋ｑＪ２＋…＋ｑＦ）一卫】２＝Ｆ（ａｏ，ｑ，ａａｉ＝０，，＝０，１，…，ｎ（２－４）求解各偏导数并整理，可缛以下方程：式（２．５）是ｖｔ＋１个方程构成的方程组，待定系数的个数也是ｎ＋１个，可以联立求解。２．６信息的存储与管理正常的情况下，只要不是设计非标轴承，滚动轴承设计都要处理系列化和标准化尺寸问题，而计算出来的值往往不是舰范值。未解决以上问题以及实现数据共享、减少数据冗余，增强数据独立性，加强数据安全性、完整性和并发性控制问题（３。３引，可通过数据库系统存储滚动轴承设计手册与滚动轴承设计标准数据以增强软件的应用弹性问题１３４ｊ。当前数据库软件繁多，各有优劣。滚动轴承设计时要建立的库文件并不大，为了更好的提高软件处理速度以及兼容性问题，这里采用ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＡｃｃｅｓｓ数据库。程序与数据库之间的接口采用数据库访问对象（ＤＡＯ）来实现，ＤＡＯ是用于访问任一可直接用ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＪｅｔＥｎｇｉｎｅ的快速方式‘３５１，ＤＡＯ不需要ＤＳＮ（数据源第２章微型深沟球轴承＿三维参数化设计总体结构名）。为保证数据库的安全，确保计算结果的准确性，软件维护加了维护认证口令。数据库的启动界面以及认证维护口令确认采用ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＡｃｃｅｓｓＶＢＡ工具（如图２—２）。ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＡｃｃｅｓｓ处理很简单，其处理方法就不再赘述，具体可参见文献［３６］。图２—２数据库系统界面ＦｉｇＩｎｔｅｒｆａｃｅｏｆＤＢＭＳ河南科技大学硕寸：学位论文图２—３软件主界面Ｆｉｇ２－３ＭａｉｎＩｎｔｅｒｆａｃｅｏｆＳｏｆｔｗａｒｅｃｒｅａｔｅ—．ａｒｅａ——ｕｎｆｏｌｄ——ｓｅｇｍｅｎｔｅｄＹＥＳｄｅｔａｉｌ——ｃｉｒｃｌｅ——ｌｉｎｅ——ｓｔｙｌｅＳＯＬＩＤＦＯＮＴｈａｌｆ——ｖｉｅｗ——１ｉｎｅＳＯＬＩＤｍｏｄｅｌ—，ｄｉｓｐｌａｙ——ｆｏｒ——ｎｅｗ——ｖｉｅｗｓＤＥＦＡＵＬＴｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ——ｔｙｐｅＴＨＩＲＤ——ＡＮＧＬＥｓｈｏｗ——ｔｏｔａｌ——ｕｎｆｏｌｄ——ｓｅａｍＹＥＳｔａｎ——ｅｄｇｅ—．ｄｉｓｐｌａｙ——ｆｏｒ——ｎｅｗ—．ｖｉｅｗｓＤＥＦＡＵＬＴｖｉｅｗ—．ｎｏｔｅＳＴＤ—．ＡＮＳＩｃｕｔｔｉｎｇ—ｌｉｎｅ—ａｄａｐｔＮＯｃｕｔｔｉｎｇ—ｌｉｎｅ—ｓｅｇｍｅｎｔ０．００００００ｄｅｆ——ｘｈａｔｃｈ——ｂｒｅａｋ——ａｒｏｕｎｄ——ｔｅｘｔＮＯｒｅｍｏｖｅ——ｃｏｓｍｓ——ｆｒｏｍ——ｘｓｅｃｓＴＯＴＡＬｓｈｏｗ——ｑｕｉｌｔｓ——ｉｎ——ｔｏｔａｌ——ｘｓｅｃｓＮＯｈｉｄｄｅｎ——ｔａｎｇｅｎｔ——ｅｄｇｅｓＥＲＡＳＥＤｌｏｃａｔｉｏｎ—ｒａｄｉｕｓＤＥＦＡＵＬＴ（２，）ｍｅｓｈ——ｓｕｒｆａｃｅ——ｌｉｎｅｓＯＮｒｅｆ＿ｄｅｓ—ｄｉｓｐｌａｙＮＯｓｈｏｗ—ｓｙｍ—Ｏｆ｜ｓｕｐｐｒｅｓｓｅｄ—ｗｅｌｄＮＯａｌＩＯＷ一３ｄ～ｄｉｍｅｎｓｉｏｎＮＯａｎｇｄｉｍ——ｔｅｘｔ——ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎＨＯＲＩＺＯＮＴＡＬｂｌａｎｋ——ｚｅｒｏ——ｔｏｌｅｒａｎｃｅＮＯｃｈａｍｆｅｒ——４５ｄｅｇ——ｌｅａｄｅｒ＿ｓｔｙｌｅｓｔｄ——ｉｓｏｄｉｍ——ｌｅａｄｅｒ——ｌｅｎｇｔｈ３．３微型深沟球轴承零件模型滚动轴承是机械设备中普遍的使用的机械基础件，９１。当前主机厂大都建立了自己的滚动轴承系列库，其系列库建立方法是把整个装配图３—１浪形带爪保持架模型树与层树ＦｉｇＭｏｄｅｌＴｒｅｅａｎｄＬａｙｅＴｒｅｅｏｆＲｉｂｂｏｎＴｏｎｇｔｌｅ—ＴｙＰｏ２３州南科技大学颂ｔ学位论文后的滚动轴承当做零件统计入Ｂ．Ｏ．Ｍ（ＢｉｌｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌ）表，只给出外部几何尺寸，采用近似方法描述其内部结构尺寸以简化整个主机设计过程。上述方法中只要求滚动轴承的内径、外径和宽度的准确性以保证滚动轴承与主机的装配，对于内外圈的挡边、沟曲率以及保持架的类型等滚动轴承的内部具体尺寸都是模糊的。作为专业的滚动轴承的参数化设计，本文建立携带完全参数的滚动轴承模型。３．３．１微型深沟球轴承零件基础模型的建模微型深沟球轴承几何零件最重要的包含内圈、外圈、滚动体、保持架和密封圈等。内、外圈以及滚动体的建模较简单，不再赘述。以下仅以稍显复杂的浪形保持架为倒简单说明微型深沟球轴承基本模型的建模。浪形保持架的建模涉及到多个不同方向上的旋转特征建立。其模型树见图３．１。保持架兜孔轴线处于浪形保持架的法平面上，因而其旋转阵列采用组阵列的方式来进行。为增强模型的真实感，符合审美要求，还要做必要的渲染图３—２浪形保持架的三维造型Ｆｉｇ３－２Ｔｈｒｅｅ—ＤｉｍｅｎｓｉｏｎａｌＭｏｄｅｌｏｆＲｉｂｂｏｎＣａｇｅ第３章微型深沟球轴承参数化设计三维设计模块设置。渲染属于Ｐｒｏ／ＥＮＧＩＮＥＥＲ的应用问题，只需注意套圈沟道处理，不再仔细阐述。浪形保持架完成建模后模型如图３—２。在微型深沟球轴承的计算机辅助设计程序中，浪形保持架的变化参数包括：保持架带材厚度、保持架宽度、保持架内径、保持架外径、保持架中心圆直径、保持架弯爪直径、保持架兜窝深度、保持架兜窝内球面半径、相邻兜孔中心间距离、保持架弯爪长度、弯爪根部宽度、弯爪小头圆弧半径、球兜翻边高度、保持架球兜直径、保持架内兜孔个数，爪的个数以及各参数的偏差等等众多参数，所有这些参数都是变化的，准确的参数传递是微型轴承参数化设计的重要内容。根据微型轴承的设计方法，采用Ｖｉｓｕａｌｃ＋＋计算出滚动轴承各零件的尺寸参数后，准确地把计算值传递给基本模型可以成功防止模型再生退化。参数传递函数核心代码如下【’２，４０圳】：ＰｒｏＭｄｌｐａｒｔ；ＰｒｏＰａｒａｍｅｔｅｒＣａｎｓｈｕ１；ＰｒｏＭｄｌＲｅｔｒｉｅｖｅｆＬ”基本模型路径）；ＰｒｏＭｄｌＤｉｓｐｌａｙ（ｐａｒｔ）；ＰｒｏＭｄｌｌｄＧｅｔ（ｐａｒｔ，＆ｉ）；ｒｏＭｏｄｅｌｉｔｅｍｌｎｉｔ（ｐａｒｔ，ｉ，ＰＲＯ—ＰＡＲＴ，ｆｅａｔｕｒｅ）；ＰｒｏＰａｒａｍｅｔｅｒｌｎｉｔ（ｆｅａｔｕｒｅ，Ｌ”ＯＵＴＥＲ”，ｃａｎｓｈｕｌ）；ＰｆｏＵＩＩｎｐｕｔｐａｎｅ】ＩｎｔｅｇｅｒＧｅｔ（”ＯｕｔｔｅｒＤｉｍ”，”ＷＡＩＪＩＮＧ”，ＷＡＩＪＩＮＧＤ）；ｖａｌｕｅｌ．ｔｙｐｅ＝ＰＲＯ—ＰＡＲＡＭ—ＤＯＵＢＬＥ；ｖａｌｕｅ１．ｖａｌｕｅ一一ｖａｌ＝ｗａｉｊｉｎｇ；ＰｒｏＰａｒａｍｅｔｅｒＶａｌｕｅＳｅｔ（ｐａｒａｍｌ，Ｖａｌｔｌｅ１）；ＰｒｏＵＩＤｉａｌＯｇＥｘｉｔ（ｄｉａｌｏｇ，１）；以上代码向模型中一个参数名为“ＯＵＴＥＲ”的参数发送更新信息，对应的模型当中必须预先定义这个参数，否则程序将意外中止。模型中参数的定义办法能够参见文献【ｌ２，ｌ３，２６，４３】。以下简要说明模 型中的参数定义。参数定义的ｐｒｏ／ＰＲＯＧＲＡＭＭ结构为： ２５ ＩＮＰＵＴ０ＵＴＴＥＲＮＵＭＢＥＲ ”输入您要设计的轴承保持架外径：” ＥＮＤＩＮＰＵＴ ＲＥＬＡＴＩＯＮＳ Ｄ３７３＝ＷＡＶＥＤＡＪＩＮＧ ＥＮＤＲＥＬＡＴＩＯＮＳ ＡＤＤ ＦＥＡＴＵＲＥ（ｉｎｉｔｉａｌ ｎｕｍｂｅｒ ＥＮＤＡＤＤ内部参数获得外部传递来的计算值后，再将其传递给模型，在 Ｐｒｏ／ＰＲＯＧＲＡＭ的关系中，定义“Ｄ３７３＝ＷＡＶＥＤＡＪＩＮＧ”中的Ｄ３７３ 为建模时Ｐｒｏ，ＥＮＧＩＮＥＥＲ系统对于各参数的唯一ＩＤ号。通过以上过 程，外部计算值准确传递到模型。 ３．３．２滚动轴承建模核心问题 微型深沟球轴承参数化设计软件运行过程中，需要频繁重生模 型，特征类型、模型尺寸、装配模型中滚动体个数、滚动体布局角 度、浪形保持架或实体保持架的兜孔个数、兜孔位置等参数都要根据 外部软件计算结果重新赋值。模型重生阶段模型结构变化较大，极易 出现模型再生退化阶段。 为避免模型再生退化，基本模型建立的时候必须要格外注意以下问 １．虚体特征处理。具有体积和质量的实体在三维造型中占统治地位，但那些非几何的实体在设计中也有自己的作用，这些非几 何的实体特征称为虚体特征。虚体特征在实体造型中起辅助作 用，是构造实体特征的参考。滚动轴承大多数都是对称回转结 构，Ｄａｔｕｍ（Ｐｒｏ／ＥＮＧＩＮＥＥＲ中虚体特征的名称）在滚动轴承模型 的生成中存极为突出的用处。 虚体特征按照几何特征可大致分为：虚平面、虚轴线章微型深沟球轴承参数化破计三维设计模块 和坐标系。虚平面在微型轴承参数化系统中被大量运用。虚平面应用 有两个最大的作用：增加特征定位尺寸。应用虚平面增加特征定位尺 寸在浪形保持架的零件设计中最为典型。浪形保持架的基本特征是一 个回转实体，其兜孔形状特征又是一个球面，而且这些球面要在基本 特征的轴线上回转阵列。这在某种程度上预示着这～个零件的特征需要在两个垂直 方向Ｌ回转，因而总有一个回转特征没有回转定位角度，只能在阵列 回转中心上建立虚平面，然后利用这个虚平面为四转阵列进行特征定 位。实体保持架的建立以及滚动体装配都采用虚平面完成特征定位可 以较好的防止模型再生阶段的特征退化。装配定位。很多微型轴承 的几何结构都带防尘盖，而套圈上的防尘槽又往往有加工倒角，因而 在装配的时候特别难找到合适的实体特征定位，这样一个时间段也应该采用虚 平面提供特征定位。基于虚平面的装配定位能较好的处理装配模型的 准确性问题。 ２．灰尺寸处理。模型尺寸欠约束，常会出现狄尺寸，一般建模中， 灰尺寸对模型建立影响并不太大。但对于参数变动较大的情况， 灰尺寸是个一定要解决的问题。灰尺寸在软件运行中不受程序控 制，一旦外部计算尺寸范围偏大，肯定会出现模型再生退化。当 然，一个严格的产品设计是不可能会出现灰尺寸的，模型中如果存在 灰尺寸，那么一定是在建模时没考虑清楚尺寸链，这反过来也 能够在一定程度上帮助检查建模是否规范。 Ｓ３．４微型深沟球轴承装配模型 微型深沟球轴承各零件设计完成后，为了充足表现出三维实体 模型相对于二维图形的直观性，全面反映出设计意图，零件装配、干 涉检查在产品设计过程中有重要意义。 图３—３给出了微型轴承的装配结构。 明显的尺寸错误在装配模型中可以观察到，但是要仔御观察内 部各零件的配合状况以及干涉与否需要在装配剖分模型中观察。 河南科技Ｊ（学硕‘Ｌ学位论文 图３—３微型深沟球轴承装配模型几何结构 Ｆｉ９３．３ Ｇｅｏｍｅｔｒｙ ｏｆＭｉｎｉａｔｕｒｅ Ｄｅｅｐ ＧｒａｖｅＢａｌｌＢ ｅａｒｉｎｇ Ａｓｓｅｍｂｌｅｓ ３．５微型深沟球轴承剖分模型 为了更好的提高软件的实用性，真正开发出适合于企业状况的滚动轴 承设计软件，程序内包含了微型深沟球轴承剖分模型控件。剖分模型 能够清晰地观察微型轴承的配合状况、游隙，检查设计模型是否发生 干涉，见图３—４。 ３．６微型深沟球轴承爆炸图 为准确表示微型深沟球轴承的零件装配关系，程序内包含微型 深沟球轴承爆炸图模块，见图３－５。 微型深沟球轴承爆炸图主要包含爆炸动作函数和回复动作函 数，其实现代码为： 第３章微型深沟球轴承参数化设计三维设计模块 图３—４刹分模型输出样倒 Ｆｉｇ ３－４Ｓｐｌｉｔ ｏｆＴｈｒｅｅ—ＤｉｍｅｎｓｉｏｎａｌＭｏｄｅ 图３—５微型深淘球轴承装配爆炸模型 Ｆｉｇ ３－５Ｅｘｐｌｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｅｆｏｉ＂Ｍｉｎｉａｔｕｒｅ Ｄｅｅｐ