滚动轴承性能仿真及优化设计软件的开发

摘要

本文针对轴承行业发展的趋势，以深沟球轴承和圆柱滚子轴承为研究对象，分别设计和开发了滚动轴承主参数优化CAD系统和性能分析系统。系统的实现，对提高滚动轴承设计精度和质量、缩短设计与制造周期、促进轴承行业发展等方面均具有十分重要的意义。
　　 滚动轴承主参数化CAD系统的开发主要涉及到主参数优化设计技术、CAXA实体设计二次开发技术、数据库技术以及基于CAXA二次开发平台的三维实体模型和二维工程图的输出技术等。系统基于CAXA实体二次开发平台ICAPI,采用基于COM组件开发的方法，通过VC++语言编程来实现。系统开发采用模块化设计的方法，主要包括优数据库模块、优化设计模块、检索模块、标准设计模块、输出模块等。文中对各主要模块的实现方法分别作了论述：系统底层选用ACCESS数据库作为支撑，建立了优化数据表、结构参数数据表、公差数据表、性能参数计算系数表等，供上层模块调用、修改或存储。优化设计模块以滚动轴承寿命为目标建立优化设计的数学模型，并选取综合约束函数双下降法来求解。标准设计模块以优化设计结果为输入，调用公式计算求得滚动轴承的全部设计参数。输出模块中三维零件模型由系统调用ICAPI指令直接实现，装配体模型由ICAPI的坐标转换机制完成，而二维工程图输出则是通过调用工程图模板的方法来实现。
　　 性能分析系统的开发建立在滚动轴承拟静力学分析的基础上，其主要功能是对主参数优化系统的设计结果或由其他方法获得的结果进行验证。系统同样采用模块化设计的方法：计算模块利用Newton-Raphson法对拟静力学分析模型求解，数据库模块为计算提供所需的参数并存储计算结果，输出模块利用Tecplot软件将仿真分析的结果转化为图形输出。