滿滾子徑向自鎖圓柱滾子軸承的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)

1、滿 滾 子 徑 向 自 鎖 圓 柱 滾 子 軸 承 的 計(jì) 算 機(jī) 輔 助 設(shè) 計(jì)李舉超 1，馮幸國(guó) 2（1.人本集團(tuán)有限公司 技術(shù)中心 201411；2. 寧波午陽(yáng)聯(lián)合軸承有限公司 315192）摘 要：介紹了利用約束條件的滿足來(lái)實(shí)現(xiàn)滿滾子徑向自鎖圓柱滾子軸承設(shè)計(jì)的方法, 并給出了利用 AutoCADVBA 開發(fā) CAD 的思路和程序應(yīng)用的步驟、具體方法以及設(shè)計(jì)實(shí)例等。關(guān)鍵詞：圓柱滾子軸承；滿滾子；徑向自鎖；CAD中圖分類號(hào)：TH133.33+2; TP931.72文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：1672-4852(2009)04-0045-03Assistant design of full co

2、mplement radial self-lockingcylindrical roller bearing by computerLi Juchao1, Feng Xingguo2(1. Technology Center, C&U Co.,Ningbo, 201411, China; 2. Nibong Wuyang United Bearing Co., Ltd., Ningbo 315192, China)Abstract: The method how to use constraint condition to design full complement radial s

3、elf-locking cylindrical rollerbearing was introduced, and a thought and sample to use AUTOCAD VBA to achieve it were privided. Key words: cylindrical roller bearing; full rollers; radial self-locking; CAD前言滿滾子徑向自鎖圓柱滾子軸承的外圈帶雙擋 邊、無(wú)保持架，軸承在裝滿滾子后，滾子之間有間 隙，但滾子不能散落，即滾子在外圈內(nèi)具有徑向自 鎖性。雖然在這方面有許多理論分析和計(jì)算方法， 但在具體的

4、產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，由于滾子直徑的不確定 性，要根據(jù)滾子組圓周的總間隙和滾子鎖量的要 求反復(fù)試算，計(jì)算量非常大，設(shè)計(jì)效率相當(dāng)?shù)?。Microsoft VBA 是一個(gè)面向?qū)ο蟮木幊汰h(huán)境， 它有可視定制、編碼簡(jiǎn)單、方便用戶操作等優(yōu)點(diǎn)。 利 用 AutoCAD 內(nèi) 嵌 VBA 語(yǔ)言編程進(jìn)行二次開 發(fā)，程序執(zhí)行效率相當(dāng)高，運(yùn)行速度特別快。1圖 1 程序界面3系統(tǒng)流程系統(tǒng)由滾子內(nèi)復(fù)圓直徑輸入模塊、要求參數(shù)(包括滾子直徑循環(huán)精度、滾子個(gè)數(shù)的范圍、過(guò)盈量和總間隙)模塊、設(shè)計(jì)計(jì)算模塊、約束條件模塊、繪圖(比例圖)模塊組成。其相互關(guān)系如圖 2 所示。程序界面程序界面由滾子內(nèi)復(fù)圓直徑 Fw、滾子直徑循 環(huán)精度、滾子個(gè)數(shù)的范

5、圍、過(guò)盈量和總間隙的輸入 文本框、計(jì)算結(jié)果的列表框、取消、重填、計(jì)算、繪 圖的命令按鈕等組成，如圖 1 所示。2主參數(shù)的確定和設(shè)計(jì)思路滿滾子徑向自鎖圓柱滾子軸承設(shè)計(jì)的主參數(shù) 有：滾子內(nèi)復(fù)圓直徑 Fw， 滾子直徑 Dw，4收稿日期：2009- 08- 17.作者簡(jiǎn)介：李舉超（1978-），男，助理工程師.·46·哈爾濱軸承第 30 卷滾子個(gè)數(shù) Z，滾子鎖量 ， 滾子組圓周總間隙 J， 滾子中心圓直徑 Dpw， Dpw =Fw+Dw。件，然后根據(jù)相關(guān)的要求，設(shè)定一個(gè)滾子鎖量 和滾子組圓周總間隙 J 的范圍。程序在給定的最小 鎖量 min 和最大鎖量 max 之間，最小總間隙 J

6、 min 和 最大總間隙 J max 之間，在預(yù)設(shè)的滾子個(gè)數(shù)的范圍 內(nèi)，按滾子直徑循環(huán)精度從最小圓周總間隙 J min 開 始進(jìn)行循環(huán)計(jì)算，每計(jì)算一次滾子直徑就按滾子 直徑循環(huán)精度改變一個(gè)精度單位，直到滿足設(shè)定 的約束條件后程序終止，并把符合條件的全部計(jì) 算結(jié)果顯示在計(jì)算結(jié)果的列表框中，設(shè)計(jì)人員可 以按所需要的滾子鎖量 和圓周總間隙 J 最終選 擇確定滾子個(gè)數(shù) Z 和直徑 Dw。具體的程序應(yīng)用過(guò)程是：輸入滾子內(nèi)復(fù)圓直 徑 Fw(默認(rèn)值 30)。 輸入滾子鎖量的最小 min 和最 大值 max(默認(rèn)值 0.1 和 0.3)。輸入滾子直徑循環(huán)精 度(默認(rèn)值 0.005),程序計(jì)算時(shí)按此值進(jìn)行循環(huán)；

7、如 輸入滾子直徑循環(huán)精度為 0.001,程序每計(jì)算一次 滾子的直徑就減小 0.001,直到計(jì)算滿足約束條件 后程序終止。輸入圓周總間隙的最小值 J min 和最大 值 J max(默認(rèn)值 0.3 和 1.0)。輸入滾子個(gè)數(shù) Z 的范圍 (默認(rèn)值 5 至 15)。點(diǎn)擊“計(jì)算”按鈕，滿足條件的計(jì) 算結(jié)果就會(huì)立即顯示在列表框中，供設(shè)計(jì)人員選 擇。如列表框中沒有顯示計(jì)算結(jié)果，說(shuō)明輸入的條 件不能滿足軸承的設(shè)計(jì)條件，應(yīng)調(diào)整輸入條件后 重新點(diǎn)擊“計(jì)算”按鈕重新計(jì)算。在列表框中選定 了最終的計(jì)算結(jié)果后，點(diǎn)擊“繪圖”按鈕，程序就會(huì) 立即在 AutoCAD 中繪制出包括滾子組內(nèi)復(fù)圓、外 滾道在內(nèi)的滾子排列比例圖

8、。滾子鎖量 和圓周總間隙 J 的極限值計(jì)算方 法：(1 )按滾子直徑 Dw 公差的極限值計(jì)算滾子鎖 量 和圓周總間隙 J 的極限值。輸入滾子組內(nèi)復(fù) 圓直徑 Fw 和其他參數(shù)，程序計(jì)算完成后，列表框 中顯示出計(jì)算結(jié)果, 按滾子直徑 Dw 公差的極限值 (上下公差) 分別選出相對(duì)應(yīng)的滾子鎖量 和圓周 總間隙 J。當(dāng)滾子組內(nèi)復(fù)圓直徑 Fw 一定時(shí)，滾子直徑 Dw越大，滾子鎖量 就越大，圓周總間隙 J 就越小。 (2 ) 按滾子組內(nèi)復(fù)圓直徑 Fw 計(jì)算滾子鎖量 和圓周總間隙 J 的極限值。先輸入滾子組內(nèi)復(fù)圓 直徑 Fw 的一個(gè)極限值(如上偏差)，程序計(jì)算完成 后，列表框中顯示出計(jì)算結(jié)果, 按滾子直徑

9、Dw 公 差的極限值(上下偏差)分別選出相對(duì)應(yīng)的滾子鎖量 和圓周總間隙 J。再輸入滾子組內(nèi)復(fù)圓直徑 Fw 的另一個(gè)極限 值(如下偏差)，程序計(jì)算完成后，列表框中顯示出 計(jì)算結(jié)果, 按滾子直徑公差的極限值(上下偏差)分圖 2程序邏輯圖4.1目標(biāo)函數(shù)由圖 3 的幾何條件推導(dǎo)出滾子鎖量 標(biāo)函數(shù)：的目圖 3 滾子鎖量示意圖sin #(Z -2)× arcsin !Dw "$ = 2Dw - Dpw×Dpw由圖 4 的幾何條件推導(dǎo)出滾子組圓周總間隙J 的目標(biāo)函數(shù)：圖 4 滾子組圓周總間隙示意圖sin %(Z -1)×arc sin !Dw"&-

10、DwJ = Dpw×Dpw4.2約束條件 min max J minJ maxJ 設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)滿滾子徑向自鎖圓柱滾子軸承時(shí)，只需要把滾子組內(nèi)復(fù)圓直徑作為已知條·47·第 4 期李舉超，等：滿滾子徑向自鎖圓柱滾子軸承的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)別選出相對(duì)應(yīng)的滾子鎖量 和圓周總間隙 J。從程序運(yùn)行兩次計(jì)算出的滾子鎖量 和圓周 總間隙 J 各有 4 個(gè)值，4 個(gè)值中最小和最大的兩個(gè) 值，就分別是滾子鎖量 和圓周總間隙 J 的極限 值。當(dāng)滾子直徑 Dw 一定時(shí)，滾子組內(nèi)復(fù)圓直徑 Fw輸入圓周總間隙 J ：0.1 0.5，輸入估計(jì)的滾子個(gè)數(shù)Z 的范圍：16 16。點(diǎn)擊“計(jì)算”按鈕計(jì)算

11、，在列表框 中選定計(jì)算結(jié)果。選擇滾子上偏差相對(duì)應(yīng)的結(jié)果:Z = 16，Dw =9.000， = 0.105，J = 0.254； 選擇滾子下偏差相對(duì)應(yīng)的結(jié)果:Z = 16 ，Dw =8.900， = 0.105 ，J = 0.254。由以上結(jié)果可以得出：滾子組內(nèi)復(fù)圓直徑：就越大, 滾子鎖量 大。就越小，圓周總間隙 J 就越+0.0150Fw = 37.214，滾子個(gè)數(shù)：Z = 16，滾子直徑：5設(shè)計(jì)實(shí)例以 無(wú) 內(nèi) 圈 滿 滾子圓柱滾子軸承 E952906 為0Dw = 9-0.010，滾子鎖量： = 0.10.3，圓周總間隙：J：0.10.5。例：已知:滾子組內(nèi)復(fù)圓直徑：Fw = 37.214

12、結(jié)論設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)約束條件的滿足情況，快 速地進(jìn)行滿滾子徑向自鎖圓柱滾子軸承的設(shè)計(jì)及 計(jì)算，并且在 AutoCAD 中繪制出設(shè)計(jì)計(jì)算后的比 例圖。+0.01506輸入滾子內(nèi)復(fù)圓直徑 Fw ：37.214,輸入滾子鎖量 ：0.1 0.3，輸入滾子直徑循環(huán)精度為 0.001， 輸入圓周總間隙 J：0.1 0.5，輸入估計(jì)的滾子個(gè)數(shù)Z 的范圍：10 20。點(diǎn)擊“計(jì)算”按鈕計(jì)算，在列表 框中選定計(jì)算結(jié)果。選擇滾子上偏差相對(duì)應(yīng)的結(jié)果:Z = 16 ，Dw =9.000 ， = 0.105，J = 0.254； 選擇滾子下偏差相對(duì)應(yīng)的結(jié)果:Z = 16 ，Dw =8.990 ， = 0.105，J =

13、0.254。 滾子鎖量 和圓周總間隙 J 極限值的計(jì)算： 輸入滾子內(nèi)復(fù)圓直徑 Fw：37.229, 輸入滾子鎖量 ：0.1 0.4，輸入滾子直徑循環(huán)精度為 0.001，參考文獻(xiàn)：1 李鳳華.AutoCAD2002/2000 VBA 開發(fā)指南M.北京:清華 大學(xué)出版社,2001.2 楊 萍,胡大成,劉瑞實(shí).滿滾動(dòng)體圓柱滾子軸承的設(shè)計(jì)J.軸承,2001(3):4- 7.(編輯：林小江)(上接第 44 頁(yè))表 3 標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表展不確定度為：U95 =0.018； eff = 50t95 = 2.01標(biāo)準(zhǔn)不確定度 u（i）不確定度來(lái)源標(biāo)準(zhǔn)不確定度值自由度v（）9結(jié)論采用同等級(jí)的兩組計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比對(duì)。選本c c× u( )測(cè)量重復(fù)性與電動(dòng)輪廓0.0091 0.009儀示值誤差u（）50組 一 塊 Ra0.84 m 的標(biāo)準(zhǔn)樣塊，其測(cè)量 結(jié) 果 為 1 0.84 m ，擴(kuò)展不確定度為 U1 0.018 m。選另 一臺(tái)同型號(hào)輪廓儀，其測(cè)量結(jié)果為 2 0.85 m ，擴(kuò)擴(kuò)展不確定度的評(píng)定取置信概率 p = 95%,查 t 分布表得到：t95(50)=2.01，7展不確定度為 U 0.019 m ，并且兩臺(tái)（套）計(jì)量2標(biāo)準(zhǔn)的量值不是由同一臺(tái)（套）高一級(jí)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)所傳遞的，則： 1 - 2= 0 . 0 1 m