旋转机器制造技术

本发明专利技术涉及设计旋转机器组件。一种设计旋转机器组件的计算机辅助工程的方法涉及：在计算机系统的图形用户界面内创建旋转机器组件的布局，从布局形成旋转机器组件的功能模型(210)。通过选择和定位用于旋转机器组件的部件(204，206)、并且然后在它们之间创建关联来创建所述布局。功能模型基于所述关联、被选部件的相对位置、被选部件的特性和关联的特性中的一项或多项。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及ー种采用计算机辅助工程的传输系统和传动系的设计，特别是那些包括由齿轮、发电机、马达、转子、定子、离合器、轴以及轴承组成的旋转机器组件的传输系统和传动系的设计。在本专利技术的全文中，应当理解的是术语传动装置指整个传动系，其可以包括输入轴、齿轮箱、离合器、轴、传动轴、电动马达、发电机、半轴、分线箱、差速齿轮、动カ输出单元、辅助动カ单元、轮毂减速单元、转向系统、正时齿轮系和输出轴。
技术介绍
设计旋转机器(例如复杂的传动装置或齿轮箱布置)是复杂的并且是需要耗费时间的。设计者在最初的设计阶段通常采用概念模型，例如，“符号图”，这些概念模型提供了一种观看部件之间的功能关系的简单的方式。这样的图帮助旋转机器的设计者使他们的设计概念化而不用返回到深度的结构分析或详细的工程图中。最初，他们能限定这些功能关系而不需要限定关于部件的尺寸和包装的信息。一旦针对给定的旋转机器布置的ー个或多个概念的基本功能已经建立，该布置要经过更详细的结构分析，通常由很多专门的后台工程人员执行，以限定动カ流、确定部件的尺寸、部件的包装、负荷、动力、性能等等。这些信息从旋转机器的详细结构分析和仿真中获得。这常常导致在原始概念中识别出缺陷，并且常常需要改变布局。这就意味着用于复杂机器的设计过程是反复的、耗时的并且因此是昂贵的。这就需要一种简单而有效的布局途径来设计组件，其针对多种分析方法提供布局信息，并且其允许进一歩的技术细节随着组件设计的演变而被添加到布局中。
技术实现思路
本专利技术提供了ー种方案以解决这个问题，通过提供一种关联概念方法的途径，允许设计者利用设计元素的特性和属性建模旋转机器而简单地布局设计。这就減少了获得现在出现了多个以前未知的特征的设计所花的时间。因此，传动装置的设计者可将传动构造勾勒为“符号图”以不只代表所给定设计的结构还可以代表它的功能。本专利技术的方法通过CAE程序包实施。下面是本专利技术的功能和“感觉”的关键特征。本专利技术提供ー种用于设计旋转机器组件的计算机辅助工程的方法。该方法包括以下步骤:在计算机系统的图形用户界面中构建所述旋转机器组件的布局，并且根据该布局形成旋转机器组件的功能模型。该布局通过以下步骤构建:接收用于旋转机器的部件的用户选择；定位所选的部件；并且构建所选部件之间的关联。该功能模型基于所述关联、所选部件的相对位置、所选部件的特性和该关联的特性中的ー项或多项。这就允许，例如，在CAE程序包中对完整的传动系统进行符号图类型的建摸。传动装置设计者将传动构造勾勒为“符号图”并且这被用于表示该给定设计的结构和功能。在本专利技术中，这在CAE(Computer-Aided Engineering)程序包中实施。优选地，该方法还包括预测旋转机器组件的性能。该性能的预测在图形用户界面中执行，通过连接至集成用户界面或通过向第三方程序包输出数据。该符号图是传动装置的功能或“工作”模型，可以对其执行计算。因此它不仅仅是传动装置的图形表示，还是传动装置的功能模型；它是ー种产品定义，其上可以执行运算以预测传动装置的功能和性能。符号图生成传动装置的3D模型，其能被输出给CAD以在它的环境下检查传动装置的包装。虽然，该图形用户界面是2D的，正交视图允许该传动装置被定义为3D表示。这作为实体几何被输出给CAD程序包，这样该传动装置的尺寸和形状可以相对于其最終被装配的空间被检查。所有这些只需通过已经完成的设计的最少的细节获得。优选地，预测的步骤包括报告旋转机器组件的性能。性能标准包括:通过旋转机器组件或所选部件的动カ流；齿轮尺寸；齿轮转矩容量和中心距安全系数；离合器转矩容量；包装空间；轴承负荷；对应于滚动轴承的最小所需动态容量的合适动态负荷系数；壳体或箱体上的负荷；部件和组件的重量；和/或成本的估计。优选地，该方法包括修改模型以达到提高的产品性能。这可以通过根据以下步骤修改布局而实现:接收用户对旋转机器的一个或多个新的或已有的部件的选择；定位所选择的新的或已有的部件；创建所选的新的或已有的部件之间的关联；并且更新该功能模型。它也可以通过根据以下步骤修改ー个或多个特性而实现:接收用户对部件或关联的选择；根据用户的需求设定或修改所选部件或所选关联的特性；并且更新所述功能模型。该过程可以被执行多次以形成越来越复杂的功能模型。优选地，设定或修改特性的步骤包括点-和-拖的动作。优选地，所选部件是齿轮组并且该特性是传动比，并且修改传动比的步骤自动修改相应齿轮的直径，而不需要任何进ー步的用户交互。优选地，所选的部件是轴或同心轴的组件，并且该特性是它的相对于其他平行轴的径向距离，其定义了安装在轴上的齿轮组的中心距，并且修改中心距的步骤自动修改相应齿轮的直径，不需要任何进ー步的用户交互。优选地，该所选的部件是齿轮并且该特性是齿面宽，修改齿面宽的步骤自动修改齿轮的包装空间或转矩容量，而不需要任何进ー步的用户交互。齿轮尺寸的最简单评估由不需要齿轮传动的知识的简单方法就可以执行。通常，齿轮的合适转矩容量或耐用性的评估是采用“评级”方法，例如IS06336或AGMA2001来制定的，其需要输入数据，例如，齿数、压カ角、模数、齿顶高、齿根高等。因此，它们需要工程人员已充分详细地定义齿轮并得知适当值。在本专利技术中，更简单的“定尺寸”方法被用于外齿轮组，其需要(i)仅仅中心距，(ii)中心距和齿面宽，(iii)中心距、齿面宽和传动比。虽然这些方法不如评级方法那样精确或成熟，但它们能够由不熟悉齿轮设计的细节的工程人员使用，并且因此可以被用于传动装置和齿轮设计的最初阶段。类似地，一种简单方法用于行星齿轮组，其仅仅需要齿圈(或太阳轮)直径和传动比。进一歩，以这种方式定义的所有齿轮具有分配给它们作为其中ー个特性的传动比。小齿轮直径能够由中心距和传动比直接计算得出；因此，相同的方法在小齿轮直径代替中心距的形式中也是可用的。用于这些简单定尺寸方法的常数可以由采用相同包装的已有传动装置的分析中获得。这样的定尺寸方法需要与应用和所使用的材料有关的“常数”，其可以通过采用相同简单分析方法分析已有传动装置而获得。在本专利技术中，相同的工具可以被用于分析已有的传动装置，数据被存储到数据库中并且可以在新传动装置的建立中被再次使用。优选地，当部件是其中形成有台阶以允许不同部分采用不同外直径的轴，并且特性是轴的外直径时,修改外直径的步骤自动地修改轴的内直径以保持内直径和外直径之间的关系，而不需要任何进ー步的用户交互。优选地，当ー个部分的内直径变得比相邻部分的外直径大时，修改步骤限定两个台阶，其由轴的内直径和外直径之间的默认厚度轴向分离并且作为轴部分之间的过渡。该过渡台阶的建立和操纵被自动执行。优选地，所选的部件是拉威挪行星齿轮组，其中所述的拉威挪的每个行星组是正行星或者是负行星并且所述特性是齿轮传动比符号，其中修改所述拉威挪的步骤包括选择齿轮组的传动比符号。拉威挪行星齿轮组在单个用户动作中被创建作为单个物体。拉威挪齿轮组是复杂的齿轮配置，但是在汽车エ业中通常用于自动变速器。在这个软件程序包中，它们被減少到它们的最精简的水平，从而最初的基本模型通过限定拉威挪行星组的两个基本传动比和基本结构(两个太阳轮和一个齿圈或两个齿圈和ー个太阳轮)而被创建。即使具有这个简单的限定，该拉威挪可以被连接至其他行星组和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于设计旋转机器组件的计算机辅助工程方法，该方法包括步骤：根据以下步骤在计算机系统的图形用户界面内创建所述旋转机器组件的布局：接收所述旋转机器的部件的用户选择；定位所述被选部件；在所述被选部件之间创建关联；和基于所述关联、所述被选部件的相对位置、所述被选部件的特性和所述关联的特性中的一项或多项，从所述布局形成所述旋转机器组件的功能模型。

【技术特征摘要】
2011.09.29 GB 1116797.01.一种用于设计旋转机器组件的计算机辅助工程方法，该方法包括步骤: 根据以下步骤在计算机系统的图形用户界面内创建所述旋转机器组件的布局: 接收所述旋转机器的部件的用户选择； 定位所述被选部件； 在所述被选部件之间创建关联；和 基于所述关联、所述被选部件的相对位置、所述被选部件的特性和所述关联的特性中的ー项或多项，从所述布局形成所述旋转机器组件的功能模型。2.根据权利要求1所述的方法，包括步骤: 预测所述旋转机器组件的性能； 其中预测性能的所述步骤包括在所述图形用户界面内进行预测、连接到集成的用户界面或向ー个或多个CAD/CAE程序包输出数据。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述预测步骤包括ー个或多个以下的步骤: 报告所述旋转机器组件的所述性能； 报告通过所述旋转机器组件或所述被选部件的动カ流； 报告齿轮尺寸； 报告齿轮转矩容量和中心距安全系数； 报告包装空间； 报告轴承负载； 报告对应于滚动轴承的最小所需动态容量的合适动态负载系数；和/或 报告壳体或箱体上的负载； 报告部件和组件的重量； 报告成本估算。4.根据权利要求3所述的方法，包括根据以下的一个或多个步骤修改所述模型以实现増加的产品性能的步骤: 根据以下步骤修改所述布局: 接收用户对所述旋转机器的一个或多个新的或已有的部件的选择； 定位所述被选的新的或已有的部件； 在所述被选的新的或已有的部件之间创建关联；和 更新所述功能模型； 根据以下步骤修改一个或多个所述特性: 接收部件或关联的用户选择； 根据用户请求，设置或修改所述被选部件或所述被选关联的特性；和 更新所述功能模型； 和多次执行形成越来越复杂的功能模型的所述步骤。5.根据权利要求4所述的方法，其中修改特性的所述步骤包括点-和-拖动作。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述被选部件是齿轮组且所述特性是齿轮传动比，修改所述齿轮传动比的所述步骤自动地修改对应齿轮的直径，而不需要任何进ー步的用户交互。7.根据权利要求5所述的方法，其中所述被选部件是轴或是同心轴的组件并且所述特性是其相对于其他平行轴的径向距离，该径向距离限定安装在轴上的齿轮组的中心距，修改所述中心距的所述步骤自动地修改对应齿轮的直径，而不需要任何进ー步的用户交互。8.根据权利要求5所述的方法，所述被选部件是齿轮且所述特性是齿面宽，修改所述齿面宽的所述步骤自动修改所述齿轮的包装空间或转矩容量，而不需要任何进ー步的用户交互。9.根据权利要求5所述的方法，其中所述部件是其中形成有台阶以允许不同的部分具有不同的外直径的轴，并且所述特性是所述轴的外直径，修改所述外直径的所述步骤自动地修改所述轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·詹姆斯，
申请(专利权)人：诺迈士科技有限公司，
类型：发明
国别省市：