文章编号：1003-0794（2005）11-0092-03基于Pro的密封深沟球轴承CAD（1.河南科技大学，河南洛阳471003；2.兰州工业高等专科学校，兰州7300503.新乡利民机械工业公司，河南新乡453002）要：介绍一种基于Pro/的密封深沟球轴承三维实体建模和利用ProTOOLKIT实现密封深沟球轴承参数化设计的方法。可使设计人员能方便快捷地实现密封深沟球轴承的三维特征造型设计，提高设计效率。关键词：ProE；Pro/TOOLKIT；密封深沟球轴承；参数化设计中图号：TP39；TH133.3文献标识码：A前言密封深沟球轴承是深沟球轴承基型的变形结构，本文介绍一种基于Pro的密封深沟球轴承三维实体建模和利用ProTOOLKIT实现密封深沟球轴承参数化设计的方法。密封深沟球轴承三维CAD关键技术由于密封深沟球轴承具有标准的结构特征，本文采用三维实体模型和程序控制相结合的方式，建立一个密封深沟球轴承模型库，库中模型的所有特征主要是通过参数和几何约束关系来相互关联。根据从数据库中检索到的密封深沟球轴承外观尺寸（轴承公称外径，轴承公称内径、轴承公称宽度、内外圈公称倒角）和其他经过优化的主要几何参数再生零件模型，可以分别生成内圈、外圈、保持架、滚动体、密封圈和装配体的三维模型。密封深沟球轴承中使用的浪形保持架三维特征相对来说还是比较复杂。在保持架的参数化三维造型过程中，要求保持架的参数变化时，保持架的三维模型能够相应变化。在参数化设计过程中，最困难的就是保持架兜孔之间的平面与球兜之间的过渡圆角。如果选择方法不当，参数变化（保持架的内径、外径、宽度或兜孔的个数变化）的时候，过渡圆角不会随着变化，很难实现保持架的三维参数化设计。本文主要以浪形保持架为例介绍密封深沟球轴承三维CAD中的关键技术。浪形保持架实体建模浪形保持架外径Dc所在的圆、内径Dc1所在的圆与保持架的中心圆在球兜球心所在平面上的投影是一个同心圆，保持架的中心圆为全部球兜球心所形成的圆。保持架球兜球心所在的平面与保持架的配合平面之间有一个微小的间距，距离等于保持架球兜内球面半径Rc与保持架兜孔深度之间的差。保持架上的全部球兜和铆钉孔相隔一定的角度在中心圆上沿圆周方向交错、均匀分布。保持架兜孔之间的平面与球兜之间通过圆角过渡。利用Pro设计保持架的三维实体模型过程中，最关键的是将保持架的一个球兜和与其相邻的一个铆钉孔组成一个单元，然后根据钢球个数这个单元进行阵列得到整个保持架的全部球兜和铆钉孔。选择合适的阵列驱动参数相对比较困难，本文采用保持架设计单元中球兜球心与保持架中心的连线和铆钉孔中心与保持架中心连线之间的夹角为驱动参数，实现了浪形保持架的全参数化设计。设计过程中阵列单元的草绘图形如图所示，参数变量之间的关系如下：sd1表示钢球个数）；sd3TC（TC表示保持架上铆钉孔直径）；sd4保持架单元阵列简图Fig#!ribboncagecell浪形保持架参数化设计浪形保持架参数化设计过程如图参数化设计过程Fig#parameterizeddesigning通过计算求出浪形保持架的相应设计参数，参数化设计程序获得当前Pro窗口状态，将保持架的设计参数传给利用VC的二次开发工具包TOOLKIT编写的浪形保持架三维实体参数化设计程序，调用保持架三维实体模型，即可以实现浪形保持架的参数化设计。浪形保持架的三维模型驱动核心代码如下：将零件模型调入内存intProMdalpart；ProParameterparkeepringDc1；ProMdlRetrieve（L”.keepring.prt”，PROMDLPART，&part）；ProMdlIdGet（part，&i）；/获取当前模型标识IDProModelitemInit（part，i，PROPART，&feature）；初始化模型ProParameterInit（&feature5，L”KEPDC1”，&parKepDc1）；/初始化保持架模型参数valKepDc1.typePROPARAMDOUBLE；变量赋值valKepDc1.value.KepDc1；ProParameterValueSet（&parKepDc1，&valKepDc1）；/设置模型参数值ProSolidRegenerate（（ProSolid）part5，PRO再生模型ProMdlDisplay（part）；/浪形保持架工程图自动生成技术Pro本身包含了比较高效的工程图生成模块，可以适用于任何零件的出图任务。但是它只能生成最基本的三视图，而诸如尺寸标注等工作Pro/的工程图生成模块不能自动完成。本文采用比较简单的根据工程图模板创建工程图页面的方法，建立一个密封深沟球轴承工程图模板库，按照模板的格式生成相应零件或组件的相关视图并自动进行尺寸标注。其工程图生成过程如图工程图生成过程Fig#created浪形保持架的工程图驱动核心代码如下：将零件模型调入内存ProMdlRetrieve（L”.Debugkeepring.prt”，PROMDLPART，&part5）；KeepRingDriver（）；/调用保持架参数驱动函数ProMdlDataGet（part5，&data）；/获得当前模型的数据将当前模型的数据赋给modelProWstringToString（strtmp，；ProStringToWstring（model.name，strtmp）；ProWstringToString（strtmp，data.type）；ProStringToWstring（model.type，strtmp）；设置绘图模板名ProStringToWstring（dwgtemplate，”keepring.drw”）；ProStringToWstring（name，”keepringdraw”）；创建绘图ProDrawingFromTmpltCreate（name，dwgtemplate，&model，options，&drawing，&errors）；开发实例本文利用VCSQL2000数据库语言以及Pro的二次开发工具包ProTOOLKIT开发了深沟球轴承参数化设计系统，系统主界面如图进入轴承CAD系统后，选择设计类型。如果是标准设计，选择轴承类型和型号，系统直接从数据库中查询轴承设计参数；若是非标准设计，在轴承基本参数对话框中输入轴承外形尺寸，确定轴承外形尺寸满足主参数约束条件，通过计算即可以求出密封深沟球轴承的相应设计参数。求得密封深沟球轴承的设计参数后，启动Pro/E，将密封深沟球轴承的设计参数传给参数化设计程序，调用轴承三维模型和工程图模板即可以进行模型显示和二维工程图显示。通过系统生成的保持架三维实体模型如图轴承三维CAD系统主界面Fig#$ 3Dbearing CAD 浪形保持架三维实体模型Fig#% 3Dmodel ribboncage 结语利用 VC 基于Pro/ 的密封深沟球轴承CAD———徐彦伟，等 文章编号：1003-0794（2005）11-0094-03 ANSYS TBM超前钻设备中弧形架结构设计分析中的应用 詹建军，何小新 （武汉大学 动力与机械学院，武汉 430072） 要：采用有限元软件ANSYS TBM超前钻机弧形架进行了结构和模态分析。分析结果 表明弧形架满足刚强度要求，具有较大潜力，可以为其结构改进、优化设计和动力修改提供理论依 关键词：TBM；有限元；结构设计；应力分析；模态分析；ANSYS中图号：TP3 文献标识码：A 引言TBM（Tunnel Boring Machine）隧道全断面掘进 机，在国外已是一种较为成熟的地下挖掘机械。目 前我国已成功应用 TBM 技术完成多项工程，并继续 推进自主研发。超前地质预报是 TBM 技术的重要 组成部分，其中超前钻探法是常用方法之一。以 Jarva MK27 开式全断面掘进机为例，在其支撑部分的上方装有 Atlas copco MH1310 推进器与 COP 1238 型凿岩机。推进器装在一托架（行走架）上，在 有导轨的弧形架上移动，这样可在岩壁上半部约 120夹角范围内进行钻孔作业。推进器上有一俯仰 油缸，可调节仰角范围在 弧形架是超前钻的主要受力构件，相当于一弧形梁，但截面几何形状和载荷很复杂，在传统的设 计中，只是根据近似公式或经验确定其参数，安全系 数往往过大，造成结构笨重的缺陷。本文利用大型 有限元分析软件 ANSYS，对弧形架进行了有限元分 析，得出构件的应力和位移云图。通过对位移和应 力图的分析，可以为加强完善和优化结构设计奠 定基础。 超前钻工作示意图Fig.! Sketch map probedrilling system 俯仰油缸 TOOLKIT编写密封深沟球轴 承的参数化设计程序，能够准确的通过用户选择或输入的 轴承外形参数，自动生成密封深沟球轴承的三维实 体模型和二维工程图，提升产品设计效率。 参考文献： ［1］二代龙震工作室. Pro/ TOOLKIT Wildfire 2.0 插件设计［M］. 北京： 电子工业出版社，2005. ［2］洛阳轴研科技股份有限公司产品开发部. 深沟球轴承优化设计 ［Z］.2004. ［3］黄恒星. Pro/ ENGINEER 野火 2.0 版模型参数分析［M］. 北京：人 民邮电出版社，2005. .基于Pro/ 的齿轮三维参数化特征造型设计［J］.制造业自 动化，2003， （6）：65 67.作者简介：徐彦伟（1978 ），河南洛阳人，河南科技大学机电工程学院在读硕士研究生，研究方向：机械制造及其自动化 mail：xuyanwei@eyou. com. 收稿日期：2005-08-08 Based ComputerAided Design SealedDeep Groove Ball Bearing XU Yan wei1，XIETan cheng1，XUEXiao ke1，LIBao dong2，GEHong xia3（1.Henan University Technology，Luoyang471003，China；zhou Polytechnical College，Lanzhou 730050，China；