基于Visual Lisp的滑動軸承設計

摘 要:為了提高滑動軸承設計效率并規范其基本設計流程，開發了一套滑動軸承的CAD系統。在AutoCAD環境下完成了滑動軸承的設計計算與校核，給出滑動軸承的計算參數，并以壓力供油徑向圓柱滑動軸承為例，對軟件進行了驗證。結果表明，該系統可滿足滑動軸承輔助設計計算的需要。利用該系統，可減少滑動軸承設計中的重復性工作，提高設計的準確性和效率。

關鍵詞:滑動軸承AutoCADVisual Lisp二次開發

中圖分類號:TH133.31文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)09(b)-0123-01

滑動軸承雖然結構簡單，但其標準化、系列化生產卻難于實現，滑動軸承的結構及動力參數設計與計算是一項繁瑣的工作。滑動軸承的設計一般靠查機械設計手冊并用手工計算完成，在結構方案確定后，大量的參數計算與校核，所以設計周期長、分析計算繁雜且計算結果不準確、無法實現最優化參數設計，圖紙數量較多，有時僅變動個別參數，也必須重新繪制一系列圖紙。手工繪制圖紙效率很低，不便于圖紙的管理，也不便于借鑒設計，增加了產品研發周期，常常無法滿足生產的需要。

在機械設計中利用計算機技術，實現滑動軸承的計算機輔助設計和計算，優化軸承參數，將會大大減輕設計人員勞動強度，縮短產品設計周期[1][2]。本文以《機械設計手冊》為設計依據，基于AutoCAD的Visual Lisp二次開發環境，開發了一套符合工程設計習慣滑動軸承設計CAD系統，將設計工作中的計算等程序化、規范化，以便于提高設計效率，提高設計資源利用率。以此系統為基礎，通過與CAPP、CAE的集成，還將改善軸承產品的設計參數和制造工藝 [3]。

1系統的結構與功能

1.1 系統設計目標

改變傳統滑動軸承設計設計周期長、分析計算繁雜且計算結果不準確、無法實現最優化參數設計的缺點，由計算機完成計算和參數優化，并輸出繪制好的圖紙，從而高效、快速地設計出參數最優的軸承產品。具體地說，應實現以下四個目標:

(1)用戶輸入參數后，系統自動進行相關計算;(2)系統自動根據計算結果和國家標準選擇公差等相關值;(3)自動進行圖樣的繪制，生成零件圖和裝配圖;(4)能夠管理尺寸參數和圖樣[4]。

1.2 系統具體工作要求

開發滑動軸承CAD系統時需要完成的具體工作包括:(l)收集整理滑動軸承設計資料，對設計公式進行修正、優化;(2)收集整理相關工程師的設計知識，建立設計方法知識庫;(3)對有關設計參數圖、表中參數進行數字化處理，錄入數據庫中;(4)處理設計公式及設計參數，完成計算知識庫的設計;(5)開發基本數據輸入程序，實現人機交互，為調用相關計算程序提供足夠的信息;(6)設計參數計算程序，確立最優設計參數，并用數據進行測試、修正;(7)設計圖形處理程序。

1.3 系統功能模塊

根據軸承CAD要實現的基本功能，整個系統分為四個部分:(1)用戶管理子系統;(2)知識庫管理子系統;(3)參數計算子系統;(4)繪圖子系統。各個子系統又包括若干功能相對獨立的模塊。系統的功能模塊如圖1所示。

1.4 系統工作流程

(1)建立系統知識庫。以《機械設計手冊》中滑動軸承設計計算公式為基礎，將滑動軸承設計計算公式、計算參數、圖表、公差配合標準等存入數據庫(如圖1）;

(2)開發設計計算程序及圖形處理程序，實現計算機輔助軸承產品的設計。開發設計人員進行新產品設計時，只須輸入軸承的工作參數，計算機自動進行參數選擇和設計計算，并根據計算結果自動生成軸承設計圖。

2系統設計流程

Visual Lisp是開發AutoCAD的重要工具，按設計需要形成對話框，在對話框中輸入特征參數，通過對話框驅動程序實現其它參數的計算及其性能計算，在設計過程中會用到大量的圖表，所以在對話框中還可以調用幻燈片，進行查表等工作，實現友好的人機交互。

啟動AutoCAD軟件，進入系統初始界面，下面以壓力供油徑向圓柱滑動軸承設計計算為例進行說明。如圖2所示，在菜單中選擇“滑動軸承設計”→“壓力供油徑向圓柱軸承”→“單軸向油槽整體式”進入壓力供油徑向圓柱軸承設計計算界面。

3功能驗證

下面應用本系統進行《機械設計手冊》中汽輪機轉子的徑向軸承進行計算。

已知條件:轉子直徑d=300mm;軸承載荷F=65kN;軸頸轉速n=3000r/min;軸承選用剖分、調心式，載荷垂直向下，壓力供油，在水平剖分面開兩軸向供油槽，進油溫度控制在40℃左右。

啟動AutoCAD軟件，進入系統初始界面。在菜單中選擇“滑動軸承設計”→“壓力供油徑向圓柱軸承”→“單軸向油槽整體式”進入壓力供油徑向圓柱軸承設計計算界面，如圖3所示。在該界面中輸入設計條件，按系統工作流程和從上到下，從左至右的操作順序，進行順序設計計算，確定設計基本參數。

通過本軟件系統的計算，其結果與手冊中的手工計算結果相同。本設計系統具有較強的適用性，在運算時查表也極其方便，能快速計算繁瑣的數字，并且計算結果比較精確。解決了滑動軸承在設計中的難題，在本系統中采用了糾錯功能，可以提高人為輸入數值的準確性(如圖2）。

4結語

在Visual Lisp開發環境下，以《機械設計手冊》為依據，開發了滑動軸承設計的CAD系統。該滑動軸承CAD系統界面友好、直觀，操作符合工程設計人員的習慣，系統工作流程規范，符合我國機械行業傳動設計要求，系統中設計參數數據來自《機械設計手冊》，數據準確可靠，可有效提高滑動軸承設計計算精度，縮短產品設計周期，減少重復性勞動。本文系統開發所采用的方法也適用于其他類似設計。