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10 1 月 2007

同步轮、同步带的选型方法

下列选型步骤以头部带轮和尾部带轮的规格相同为前提。
（即使头部带轮和尾部带轮的规格不同，选型步骤1～3仍然相同）
请将头部带轮作为驱动带轮。
另外，为了安装皮带并控制张力，请通过止动螺丝等将从动侧设置为可调节直线性和轴间距离的结构。

头部带轮：: 在行进方向上的前方带轮
尾部带轮：: 在行进方向上的后方带轮

【步骤1】计算有效张力（Te）

Te＝ 9.8（μ・G＋G・H/C）

Te （N）: 有效张力
G （Kg）: 装载于皮带上的传送物品总重量
μ: 工作台和皮带的摩擦系数（表1）
H （mm）: 扬程
C （mm）: 暂定轴间距（机械长度）

表1 皮带和工作台的普通摩擦系数

工作台材料	铁	不锈钢	铝合金	UHMW	聚四氟乙烯
摩擦系数：μ	0.65	0.68	0.42	0.31	0.21

【步骤2】计算设计张力（Td）

Td＝K・Te

Td（N）: 设计张力
K: 过负载系数
Te（N）: 有效张力

K＝K1＋K2＋K3

K1: 由工作时间确定的补偿系数
K2: 由皮带长度确定的补偿系数
K3: 由皮带速度确定的补偿系数

表2 K1 由每天的工作时间确定的补偿系数

单位：小时
～ 5	5 ～ 8	8 ～ 12	12 ～ 16	16 ～ 24
1.0	1.1	1.2	1.3	1.4

表3 K2 由皮带长度确定的补偿系数

单位：mm
～ 1500	1501 ～ 3000	3001 ～ 4500	4501 ～
0.3	0.2	0.1	0.0

表4 K3 由皮带速度确定的补偿系数

单位：m/分钟
～ 60	61 ～ 90	91 ～ 120
0.0	0.1	0.2

【步骤3】选择皮带种类、皮带宽度和带轮直径

①从表5中选择Ta（容许张力）≥Td（设计张力）的皮带种类和宽度。

表5接头加工皮带容许张力表

单位：N
皮带种类	皮带宽度（mm）
皮带种类	10	15	20	25	30	40	50
S5M	120	180	－	300	－	－	－
S8M	－	235	－	392	471	627	－
T5	58	87	116	145	－	－	－
T10	－	180	240	300	360	481	601
AT5	74	110	－	－	－	－	－
AT10	－	234	312	391	－	－	－

单位：N
皮带种类	皮带宽度（mm）
皮带种类	050	075	100	150	200
L	92	138	184	276	－
H	－	163	216	324	432

②无论是驱动带轮，还是从动带轮，其齿数均应比表6中的最小容许齿数要多。

表6 带轮最小容许齿数

皮带种类	节距（mm）	最小齿数	带轮直径（mm）
L	9.525	14	42.45
H	12.7	14	56.60
S5M	5	14	22.28
S8M	8	24	61.12
T5	5	12	19.10
T10	10	14	44.5
AT5	5	20	31.83
AT10	10	14	44.56

【步骤4】确定皮带周长（齿数）、轴间距

①请根据暂定轴间距（C’）和大致带轮直径（Dp’）求出大致皮带周长。

Lp’＝2・C’＋π・Dp’

Lp’（mm）: 大致皮带周长
C’ （mm）: 暂定轴间距
Dp’（mm）: 大致带轮直径

②请根据大致皮带周长（Lp’）和节距（P）求出皮带齿数(N)。请将皮带齿数（N）按四舍五入法精确到自然数。

N＝ Lp’/P
﹡请注意最短尺寸。

N: 皮带齿数
P （mm）: 齿距

③请根据皮带齿数（N）和节距（P）求出正确的皮带周长。

Lp＝ P・N

Lp （mm）: 皮带周长

④请根据下式求出正确的轴间距。

C＝ P・（N－Dz）/2

C （mm）: 轴的中心距
Dz: 带轮齿数

【步骤5】请确认轴间距的调整量大于表7-a、7-b中的调整量

表7-a 内侧调整量（安装余量）

皮带种类	内侧调整量
L	10mm以上
H	15mm以上
S5M	10mm以上
S8M	15mm以上
T5	5mm以上
T10	10mm以上
AT5	10mm以上
AT10	15mm以上

表7-b 外侧调整量（拉伸余量）

轴间距（mm）	外侧调整量
～ 500	5mm以上
501 ～ 1000	10mm以上
1001 ～ 1500	15mm以上
1501 ～ 2000	20mm以上
2001 ～ 2500	25mm以上
2501 ～	轴间距的1％以上

【步骤6】张紧皮带

请使用表8中所示的安装张力，使皮带张紧。此时的轴向负载是安装张力的2倍。请使轴保持足够的强度。

Fs＝ 2・Ti

Fs （N）: 轴向负载
Ti （N）: 安装张力（表8）

表8 接头加工皮带　安装张力表

单位：N
皮带种类	皮带宽度（mm）
皮带种类	10	15	20	25	30	40	50
S5M	60	90	－	150	－	－	－
S8M	－	117	－	196	235	313	－
T5	29	43	58	72	－	－	－
T10	－	90	120	150	180	240	300
AT5	37	55	－	－	－	－	－
AT10	117	156	195	－	－	－	－

单位：N
皮带种类	皮带宽度（mm）
皮带种类	050	075	100	150	200
L	46	69	92	138	－
H	－	81	108	162	216

参考：自由端同步齿形带容许张力表

单位：N
皮带种类	材质	皮带宽度（mm）
皮带种类	材质	6	10	15	20	25	30	40	50
S3M	聚氨酯	127	－	－	－	－	－	－	－
S5M	橡胶	－	310	490	－	－	－	－	－
S5M	聚氨酯	－	215	323	－	539	－	－	－
S8M	橡胶	－	－	－	－	950	－	－	－
S8M	聚氨酯	－	－	647	－	1176	1412	1882	－
T5	聚氨酯	－	112	16	225	284	－	－	－
T10	聚氨酯	－	－	299	397	529	627	862	1064
AT5	聚氨酯	－	147	221	－	－	－	－	－
AT10	聚氨酯	－	－	469	625	781	－	－	－

单位：N
皮带种类	材质	皮带宽度（mm）
皮带种类	材质	025	037	050	075	100	150	200
XL	橡胶	－	45	70	－	－	－	－
XL	聚氨酯	66	102	142	－	－	－	－
L	橡胶	－	－	95	165	－	－	－
L	聚氨酯	－	－	259	387	519	－	－
H	橡胶	－	－	－	－	600	－	－
H	聚氨酯	－	－	－	397	529	799	1093

※用于传送以外的用途（传动等）时，请按照S3M的容许张力约为表中的1/2、XL・L・H・S5M・S8M・T5・T10的聚氨酯皮带的容许张力约为表中的2/3这一原则进行设计。

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输送机平皮带的选型方法

确认芯层的容许应力

请按下述步骤确认所选皮带芯层的容许应力是否适当。

1.计算有效张力
有效张力由公式1计算。

F ：有效张力
f ：滚轮旋转摩擦系数或皮带与支撑部之间的摩擦系数
（根据表－1选择）
WG ：每1m的搬运物体重量 kg/m
W1 ：每1m的皮带重量 kg/m
W2 ：每1m长度的承载滚轮重量 kg/m
（根据表－2选择）
W3 ：每1m长度的回行滚轮重量 kg/m
（根据表－2选择）
L ：输送机水平长度 m
H ：垂直高度(+向上倾斜、-向下倾斜） m

f值一览表（表－1）
与支撑物体接触的面的形状	平滑	布纹状
滚轮支撑	0.05	0.05
滚轮+铁板支撑	0.2	0.3
铁板支撑(SUS·SS)	0.4	0.5
多层板支撑	0.5	0.6

使用尼龙衬套时，请将表1所示值加上0.2

滚轮重量一览表（表－2）
滚轮直径（mm）	1个滚轮（kg/个）	容许负载（kg/个）
28.6	0.2	50

表-2所示为依据JIS标准(JISB8805-1965)的滚轮旋转部重量。进行详细研讨时，请根据所用滚轮的重量进行计算。

2.所需动力

P ：所需动力 kW　F ：有效张力
N V ：皮带速度 m/min　6120：60×102（常数）

3.电动机输出

Pm：电动机输出 kW　P ：所需动力 kW　η ：机械效率
（标准机械效率为0.5～0.65）

电动机输出功率为0.1kW以下时，则可能会出现输出功率不足的情况，因此请在确认电动机特性的基础上进行使用。

4.根据松弛侧张力计算的最大张力

FM1：最大张力 N　F ：有效张力 N　K ：系数

请利用根据表-3选择的μ值以及卷绕角度(θ)，选择
表-4中的K值。
（卷绕角度（θ）为表－4以外时请根据
计算。）

μ ：驱动轮与皮带之间的摩擦系数(根据表-3选择)
ｅ：自然对数的底（2.718）
θ′ ：弧度

μ值一览表（表－3）
带轮表面状态		与带轮接触的面的形状
带轮表面状态		平滑	布纹状
裸钢带轮	干燥	0.2	0.3
裸钢带轮	潮湿	0.15	0.2
橡胶套带轮	干燥	0.3	0.35
橡胶套带轮	潮湿	0.2	0.25

基于卷绕角度（θ）的K值一览表（表－4）
μ θ度	0.1	0.15	0.2	0.25	0.3	0.35	0.5
180	3.8	2.7	2.2	1.9	1.7	1.5	1.3
190	3.6	2.6	2.1	1.8	1.6	1.5	1.3
200	3.4	2.5	2.0	1.8	1.6	1.5	1.3
210	3.3	2.4	2.0	1.7	1.5	1.4	1.2
220	3.2	2.3	1.9	1.7	1.5	1.4	1.2
230	3.1	2.3	1.9	1.6	1.4	1.4	1.2

5.根据初始张力计算的最大张力

FM2：最大张力 N　B ：皮带宽度 cm　TC ：初始张力 N/cm
（根据表-5选择）

Tc值一览表（表－5）
芯层张数（层数）	1张
初始张力（N/cm）	1.5

6.确认容许应力

C ：皮带容许应力 N/cm　FM ：最大张力 kg
B ：皮带宽度 cm

如果按上述公式6选择的皮带容许应力大于每1cm宽度的最大张力，则可以使用。

10 1 月 2007

一般悬置减振件结构多为图1所示：由内、外金属管套和橡胶组成。橡胶通过高温硫化工艺与内、外管套粘合在一起，但是当橡胶冷却至常温时，基于热胀冷缩原理，橡胶体积应减小。但是由于其内外边界均已与金属管套粘合在一起，故橡胶本身已经无法冷缩。从微观上来讲，此时的橡胶分子结构呈现微拉伸状态，衬套内部存在拉伸预应力。考虑到橡胶的天然属性——抗压缩性能远远高于其抗拉伸性能，由高温硫化所带来的拉伸预应力势必会缩短橡胶衬套的疲劳寿命，并且这种拉伸预应力无法在硫化生产中将其避免或者抵消，只能通过后期的缩径工艺将其抵消，甚至还可以增加缩径量，使得橡胶衬套处于微压缩状态，避免早期破坏现象，延长衬套的使用寿命，增加减振橡胶的耐久性能。

优化悬置衬套的刚度曲线，满足悬置系统的匹配需求

基于悬置系统匹配设计要求，往往在一些细节上需要设计成无间隙或者过盈（例如图1中的前三幅图）。此类设计无法通过摸具设计实现，也只能通过后期的缩径工艺可以实现。

微调悬置衬套的结构，优化橡胶衬套的刚度特性

一般悬置衬套多采用“八字脚”设计，那么缩径工艺会影响衬套“八字脚”的开合角度，对悬置衬套径向的刚度比例会有一些影响。另外经过缩径工艺之后的橡胶衬套的径向存在预压缩量，其刚度值会有所提升。所以我们可以通过后期的缩径工艺对橡胶衬套的刚度特性起到微小的调整。

二、缩径对橡胶衬套影响的仿真分析
下面我就基于某一实例的的仿真分析，简单对比一下缩径对橡胶衬套影响。基于悬置系统匹配设计的需求，往往需要将橡胶衬套在自由状态下主簧与限位块呈现接触或者相互挤压的状态，例如图2所示的橡胶衬套结构，其自由状态下橡胶主簧与上缓冲块存在干涉（负位移）设计。此类结构无法直接通过常规工艺生产，所以我们需要重新设计如图3所示的生产时的工艺数模，后期通过缩径工艺再还原至图2的设计状态。

对橡胶衬套的工艺数模进行一些简单的细节处理之后，便可以借助一些前处理软件绘制如图4中所示的六面体网格文件。针对橡胶的CAE仿真，我们选用ABAQUS软件，其单元库中的杂交单元可以很好的仿真不可压缩材料（泊松比=0.5）或者可近似看作不可压缩材料（泊松比>0.495），而橡胶就是典型的不可压缩材料。此例中我们选用C3D20H（二次六面体杂交单元）网格并赋予相关材料属性。至于内外管套，其为金属件且不在我们的关注范围内，所以简单仿真一下即可，此例中外套管选用C3D8R（线性六面体减缩单元）网格属性并赋予20#钢的材料属性，内管套选用耦合的方式约束，并在内管套上施加载荷。

为了描述简便，我们首先针对橡胶衬套建立悬置主轴坐标系：选取悬置衬套的硬点为坐标原点，建立如图6所示的坐标系。其中u轴和w轴为衬套的两个径向方向，v轴沿衬套轴向方向，垂直平面向外。

仿真分析

本实例中通过橡胶与金属外管套的过盈配合实现缩径的仿真，图7展示了橡胶衬套缩径前后的状态，其中图中外边缘的黑色边框为未缩径前的尺寸，色彩边缘为缩径后的尺寸边缘。仔细观察红圈标注的部分，我们可以发现缩径不仅仅是简单的使悬置衬套的外径减小，还改变了橡胶“八字脚”的夹角。所以在由设计数模变换到模具生产数模时，要考虑到此处的变化。

加载前，首先通过点-面耦合的方式模拟内管套，并对各个表面赋予接触属性。加载时，六方向完全约束外管套，在硬点处施加如图8所示的正弦位移载荷。

缩径工艺对衬套刚度特性的影响

对于橡胶衬套，基于其在整个减振系统下发挥的作用，使我们不得不首先关注其径向的刚度变化，因为这两个方向的刚度变化将影响整个减振系统的减振效果与匹配效果。

缩径前后橡胶衬套径向上的仿真刚度值如表1所示。我们可以看出缩径工艺对衬套刚度具有提升刚度的作用，那么在实际应用中，我们一般都会采用刚度优先的原则。同等刚度条件下，考虑缩径工艺的悬置衬套可以选用较低硬度的橡胶，从而提升橡胶衬套的疲劳寿命。

我们可以明显的看出考虑缩径工艺后，悬置衬套的径向刚度均有明显的提升，需要注意的是由于缩径改变了橡胶主簧“八字脚”的夹角，所以使得W向静刚度提升的幅度大于U向的。

缩径工艺对衬套疲劳特性的影响

作为一个悬置衬套，刚度特性仅是其一个基本的特性。除了刚度外，我们还比较关心橡胶的疲劳寿命。毕竟可以用与用的久还是具有非常大的差别。但是橡胶材料的疲劳计算理论并不像金属材料一样，具有一个完备的疲劳理论。目前多采用应变来评估橡胶的疲劳应变。

悬置衬套在实际工况中的载荷为力，故我们研究相同力载的条件下的应变云图。值得注意的是，由于缩径后悬置衬套的刚度有所提升，所以在相同力载荷的条件下，缩径后的模型位移量会有所减小。在理论上缩径工艺就可以降低橡胶衬套的疲劳应变。

对比以上云图，我们发现缩径工艺改变了最大应变出现的位置：未缩径时，橡胶左侧出现最大应变；缩径之后，最大应变出现在橡胶的右侧。这是由于缩径后，整个衬套橡胶处于压缩状态，当出现向右的加载时，左侧的橡胶首先是恢复原始状态，其内部应力表现为：预压缩应力——>原始状态无应力——>拉伸应力。相比未缩径的衬套，其多出了预压缩应力的恢复过程，所以其最大应变出现的时间要比未缩径的衬套晚一些。汇总以上四幅图的应变值如表2所示。

综上，缩径后在U方向加载时，橡胶应变较未缩径的有3.14%的优化效果，但是要注意有无缩径工艺不仅改变最大应变的数值，还会改变其出现的位置。

三、总结
基于一个具体的实例，通过ABAQUS仿真验证了缩径工艺对橡胶衬套的影响，为悬置类橡胶衬套的设计提供了一些设计参考。当然，对某一悬置衬套的缩径量也是有限制的，缩径只是可以优化衬套的一些特性，并不能对某一特性具有质的飞跃。在悬置衬套设计时还是优先考虑结构与胶料的优化，其次是缩径所带来的微调。

10 1 月 2007

ANSYS轴承CAE仿真问题分析和案例分享

轴承（Bearing）是在机械传动过程中起固定和减小载荷摩擦系数的部件。也可以说，当其它机件在轴上彼此产生相对运动时，用来降低动力传递过程中的摩擦系数和保持轴中心位置固定的机件。轴承是当代机械设备中一种举足轻重的零部件。它的主要功能是支撑机械旋转体，用以降低设备在传动过程中的机械载荷摩擦系数。按运动元件摩擦性质的不同，轴承可分为滚动轴承和滑动轴承两类。

轴承是各类机械装备的重要基础零部件，它的精度、性能、寿命和可靠性对主机的精度、性能、寿命和可靠性起着决定性的作用。在机械产品中，轴承属于高精度产品，不仅需要数学、物理等诸多学科理论的综合支持，而且需要材料科学、热处理技术、精密加工和测量技术、数控技术和有效的数值方法及功能强大的计算机技术等诸多学科为之服务，因此轴承又是一个代表国家科技实力的产品。

一、轴承关键工程问题涉及的专业问题
表1 关键工程问题涉及的专业问题

二、轴承的CAE分析需求
●轴承结构的强度、刚度分析

●轴承结构动力学特性分析

●轴承零部件的疲劳寿命分析

●轴承结构优化设计分析

●轴承零部件成型工艺仿真分析

●轴承润滑特性分析

三、轴承的CAE部分应用案例分享
●轴承润滑特性分析

在ANSYS软件中，有专门的油膜单元（Fluid136、Fluid138、Fluid139）来模拟油膜，进行轴承油膜计算，可以得到在轴承工作状态下油膜的压力分布，以及油膜的刚度和阻尼系数。

某滑动轴承轴瓦压力分布

油膜刚度和阻尼

●轴承应力分析

下面的案例是减速器轴承的应力分析。减速器是一种动力传达机构，利用齿轮的速度转换器，将动力源的回转数降到所要求的回转数，并得到较大的扭矩，减速器轴承在其中起支撑转动系间齿轮轴的作用。减速器在各齿轮啮合传动过程中，相互之间就有可能会产生较大的切向力、径向力与轴向力，这些力都需要轴承来承载。因此在减速器轴承设计中，对于轴承的承载能力、预期寿命、变形与刚度的考虑必须慎重。圆柱滚子轴承在减速器中相对应用较多，因为圆柱滚子轴承可在有效的尺寸范围内得到持续、稳定的支撑力矩的作用，并且具有一定的轴向移动量。

位移分布

等效应力分布

●轴承轴心轨迹及最小油膜厚度计算

在ANSYS中，不仅有专门的油膜单元以及处理油膜问题的专门技术，用于计算油膜的压力分布、油膜的厚度变化。另外还有强大的转子动力学分析功能，可以在考虑转子转动以及油膜影响下，分析计算转轴系统的临界转速、不平衡响应、稳态和瞬态响应；可以得到柴油机启动过程、工作以及其它任何状态下，轴承、转轴的轴心轨迹，绘制轴心轨迹图，得到轴承、转轴的振动情况；可以计算最小油膜厚度。

●圆锥滚子轴承滚子凸度优化分析

对于圆锥滚子, 接触区域的应力分布和滚子的凸度密切相关。凸度太小，端部效应明显，高应力区集中在端部，接触不均匀；凸度太大，则滚子中部应力较大，接触也不均匀。因此怎样选择滚子的凸度，使应力在整个接触面上均匀分布，降低最大等效应力便成为该类轴承设计中的一大课题。

●轴承疲劳寿命分析

采用有限元方法对轴承进行接触疲劳仿真，能很好地模拟滚动轴承的复杂工况，及轴承各部分之间的运动关系，接触载荷及其它影响寿命的因素，这样预测轴承的接触疲劳寿命精度较高，可信度好，在一定程度上改善了轴承疲劳试验周期长、耗资大、取得数据慢的状况。

某圆锥滚子轴承寿命分布云图

某圆锥滚子轴承寿命安全系数云图

9 1 月 2007

基于Inventor iLogic的模型设计方法

0引言

随着我国经济的快速发展，现代制造业获得了巨大进步，一系列复杂而严峻的考验也随之而来。制造商们面临着如何满足客户的多样化需求、如何有效控制产品质量和成本，以及如何合理利用资源、减少重复工作等亟待解决的难题。尤其是对于类似产品的设计，在已有的产品设计平台上创建能够满足不同客户多样化产品需求的设计方法迫在眉睫。随着三维设计软件功能的日益强大，产品设计已经进入可视化、可编程的智能设计阶段，在已有的产品模型基础上通过对其进行参数化设计，将模型中的定量尺寸变量化，使之成为可以任意修改的参数，再利用尺寸驱动的方法，结合可视化交互界面，可达到快速生成模型的目的。目前，各种计算机辅助设计软件如UG、SolidWorks、ProE、Inventor等都可以对模型进行参数化设计。Inventor是Autodesk公司研发的一款三维设计软件，其内嵌的iLogic模块可以通过编写规则驱动模型的参数和属性，从而实现模型的快速设计。

1Inventor iLogic概述

1.1Inventor iLogic 介绍

Inventor软件的功能和数据结构具有明显的“设计支持”的特点，起初在设计意图表达、设计数据关联和设计决策支持3个方面，Inventor并没有能够提供一种可靠完善的解决方案，对于产品研发中诸如设计重用等功能需求也没有很好的解决途径，直到Inventor iLogic 的到来令Inventor软件的设计功能得到了极大提高。iLogic是由Autodesk于2008年从Logimetrix公司收购的，起初作为外部插件使用，在Inventor软件更新到2011版本时被正式列入软件，成为Inventor中的一个模块。“iLogic”的“i”代表智能，“logic”代表逻辑，这些都体现在设计过程中对于模型的一些手动操作，可以由iLogic自动完成。iLogic主要通过编写规则，调用自身函数功能进行逻辑判断，执行相应操作。这种设计方法称为规则驱动设计（RDD，Rules Driven Design），它是iLogic事务处理的主要手段，是设计构思片段的一种程序表达，这些规则的运行能够改变模型参数，减少重复的修改操作。

1.2iLogic与VB.NET结合

VB.NET语言功能强大，简单易懂，继承了Visual Basic 语言的特点，并且VB.NET是一种面向对象的语言，许多三维造型软件例如SolidWorks、ProE等都提供了VB.NET二次开发的API接口。此外，VB.NET可以在Visual Studio 集成開发平台上，借助其强大的编辑和调试功能，使开发过程更加简捷、方便。iLogic可以与VB.NET结合，利用其面向对象的技术完成自定义界面的创建，包括复杂计算和函数创建都可以封装，从而被iLogic调用。这样可以充分发挥两者优势，将计算、界面和模型连接起来，简化繁杂的步骤，提高设计效率。具体作用过程为将模型中的参数传递给交互界面，通过自定义计算将结果传递给对应的参数，利用计算所得的参数数据驱动模型，达到快速改变模型尺寸的目的。

2设计模式与基本原理

Inventor iLogic具有两种设计模式，其本质都是利用iLogic读写Excel表格和自动更新模型的功能，实现产品的快速改型，提高开发效率。第一种是简单的并行设计，在产品设计过程中，如果需要用到参数传递，可以先把数据之间的关系写入Excel表格。等到产品装配完成，再利用iLogic编写相应规则并运行，从而实现数据的传递与模型自动更新。另一种模式则是利用数据驱动工程图的模式，不同于一般从数据到三维模型再到工程图的设计流程，数据驱动工程图能够建立数据与工程图的直接联系，利用iLogic自动完成打开模型、获取最新数据、更新模型和更新工程图这一系列动作。

Inventor iLogic设计原理非常简单，主要体现在设计过程中对于模型参数、特征、属性等信息逻辑上的处理。编写规则时对字符串数据类型进行对比判断，对数值类型数据进行大小判断，对布尔型数据进行是非判断，再根据判断结果，完善规则的编写。iLogic的所有功能都是调用自身的函数实现的，不同于SolidWorks、ProE以及Inventor自身用于二次开发的API函数的复杂难懂，iLogic模块提供的函数和代码简单易学，想要实现什么功能，以及如何编写代码段实现，具有怎样的语法规则，iLogic在规则编辑器的函数区域都已一一列出。所以使用Inventor iLogic进行参数化设计，其本质就是要了解并掌握其提供的函数及编程规则。

3设计实例

3.1设计思路

本文以SC型气缸（见图1）的快速生成设计为例，详细介绍利用iLogic规则驱动模型的整个过程。建模分为3个部分，分别为气缸缸体部分、活塞部分和活塞杆体上的螺母部分，属于两层装配关系（见图2）。对于零件模型，在建模之前可以先分析每个部分涉及的建模参数，例如气缸直径、行程以及缸体宽度等，总结相关参数并建立自己的命名规则。建立命名规则时，应当注意变量名称不能与Inventor中的单位类型相冲突。

在建立模型时，Inventor参数编辑器会自动记录每个特征用到的参数（见图3），可以对参数名称进行修改，与之前总结的参数名称相对应。除自动记录的模型参数外，还可以自定义用户参数，例如气缸缸体上的“孔1”特征可以通过自定义文本参数“孔1规格”的方法进行驱动修改。创建总装配体时，Inventor iLogic可以通过创建零件之间的关联达到改变零件尺寸时部件也随之变化的协同设计，这种通过关联尺寸改变部件尺寸的方法大大节省了时间，提高了效率。装配时，首先放置各零件模型，添加约束和定位，然后添加用户参数，定义关键参数，使用iLogic语句实现参数相互传递的过程。以下是将零部件定义的尺寸参数相互关联的部分代码：

Parameter（“缸体部分：1” “V1”） = Parameter（“活塞部分：1” “d1”）

Parameter（“活塞部分：1” “d1”） = Parameter（“螺母部分：1” “d2”）

这样即可将零件之间的尺寸相互关联，改变一个零件尺寸，与之相关的另一个零件尺寸也会随之改变，重新生成所需要的模型。将模型参数和用户参数定义完毕之后，可以建立一些iLogic规则，例如赋予模型不同材料特性，完善iproperty中的各项特性等。

3.2自定义用户界面

利用VB.NET搭建交互界面，首先定义公共变量，变量名称要与之前定义的fx参数表中的参数名称一致，部分代码如下：

因为建立模型时所用到的尺寸参数与根据标准录入Excel表格内的参数并不是完全对应，Excel表格所有的型号尺寸都是按照国家标准录入，但建模时所用的部分驱动尺寸是由标准尺寸计算所得，所以要总结并列出所有一级尺寸和二级尺寸之间的运算关系，将计算公式编入程序。当输入一级尺寸数值时，利用后台自动运算，可以获得所需的二级参数值。编写好的界面如图4所示。用户可以自定义模型各参数尺寸，也可以选择标准型号，将Excel表格中的数据（见图5）自动加载到文本框中。为避免用户输入尺寸时超出规定范围，还可以在程序里加入一些判断语句，限定尺寸界限，以避免不合理的计算和驱动过程。

If L<25 Or L>1000 Then

MessageBox.Show（“气缸的行程超出了合理范围，请重新输入尺寸！”）

编写好相关赋值和计算代码后，运行程序会产生一个.dll文件，将文件放置到三维模型的目录下可将文件加载到Inventor中。同名参数会自动一一对应，用户也可以在此基础上添加规则，实现一些其它的附加功能。运行规则，编写好的界面会自动加载，输入相应参数，即可对模型进行驱动。

3.3运行结果

界面上的参数与fx参数表里定义的用户参数对应，通过输入自定义尺寸驱动生成的气缸模型如图6所示。

3.4工程图生成

在建模的同时生成模型的工程图模板，每次驱动模型，工程图也会随之更新。为了完善模型工程图，可以对模型iproperty进行设置，自动生成各零件模型的名称、规格、材料和颜色等特性。此外，对于工程的各种操作也可以利用iLogic函数实现，比如放置各视图的位置、图幅大小的控制、标题栏的完善等。iLogic还支持将工程图导出，转化为AutoCAD DWG以及PDF等常用的文件格式。

4结语

本文主要介绍了如何利用Inventor iLogic模块的功能实现模型的参数化设计，并且通过实例论述了整个开发过程，利用iLogic和VB.NET相结合的方法创建了良好的交互界面，实现了产品模型快速设计的目的。由此可见，Inventor结合iLogic在模型设计方面能够将其设计重用的能力提高到一个新水平，利用Inventor iLogic能够将模型数据融入各个规则，代替原来手动操作的过程，实现更高效、便捷的模型改型设计。而Inventor涵盖的零件、部件、工程图文档类型及其支持对零件参数、模型材料外观等一系列功能的控制可使其对于产品的改型设计更加全面、便利。另外，利用VB.NET强大的面向对象功能来完善整个设计过程中的界面设计和复杂的计算过程，使交互过程更加方便、直观，极大地提高了工作效率。随着Inventor iLogic技术的日益完善，用户关联设计和自动化设计的能力也不断提高，利用编写好的規则和程序代替重复的手动操作，对于各类机械产品的设计具有重要意义。

8 1 月 2007

倍速链条的选型方法、平顶链的选型方法

倍速链条的选型步骤

【步骤1】使用条件的确认

请确认所选型号是否符合以下条件。

温度：－10℃～＋80℃
链条速度：5～15m/min
机械长度：15m以下
环境：无磨损性粉尘、腐蚀性气体、高湿度等不良影响

【步骤2】链条的确定

请计算传送物的每米重量，选择符合下表中容许负载重量

的链条。

WA（kg/m）=(W₁＋W₂）/PL
WA：传送物的每米重量（kgf）
W₁：工件重量（kgf）
W₂：托盘重量（kgf）
PL：托盘的移动距离（m）

表1 容许负载重量

链条	容许负载重量（kgf/m）
WCHE3	30
WCHE4	55
WCHE5	75

【步骤3】容许张力的确认

T=G/1000×｛（Hw+Cw）L₁・fc+Aw・L₂・fa+（Aw+Cw）L₂・fr+1.1Cw（L₁+L₂）・fc｝

T：作用于链条上的最大张力（KN）
L₁：传送部的长度（m）
L₂：滞留部的长度（m）
Hw：含传送部托盘的传送物重量（kg/m）
Aw：含滞留部托盘的传送物重量（kg/m）
Cw：链条重量（kg/m）
fa：有滞留时传送物与链条间的摩擦系数
fc：链条与滑轨的摩擦系数
fr：有滞留时链条与滑轨间的摩擦系数
G：重力加速度＝9.80665（m/s²）

表2 倍速链条的摩擦系数

	摩擦系数
fa	0.10
fc	0.08
fr	0.20

作用于链条上的最大张力（T）乘以表3的速度系数（K₁）与表4的传送物负载系数（K₂）。
自流式输送机一般并列使用2条链条，因此计算每条链条的张力。
链条容许张力≥（T×K1×K₂）/2
如果超过了链条的容许张力，请将链条变更为大一号规格，或将机械长度进行分割后重新计算。

表3 速度系数表

链条速度 m/min.	系数 K₁
1～4以下	1.0
4以上8以下	1.1
8以上10以下	1.2
10以上14以下	1.5
14以上18以下	1.6

表4 传送物负载系数

传送物平均重量 Wa（kg/m）	系数 K₂
30以下	1.00
31～40	1.10
41～50	1.15
51～70	1.20
71～90	1.25
91～120	1.35

表5 倍速链条容许张力表

链条速度 m/min.	容许张力（KN）
WCHE3	0.55
WCHE4	0.88
WCHE5	1.37

平顶链的选型步骤

【步骤1】计算有效张力（Fe）

Fe＝ｇ・（m・Lｃ・μR +（ｍ + M）・（Lc－A）・μR + MA・A・（μc＋μR）+m・A・μR）

Fe：有效张力（N）
Lc：机械长度（m）
A：滞留长度（m）
※无滞留时，A＝０。
M：传送物重量（Kg/m）
MA：滞留部的传送物重量（Kg/m）
m：链条重量（Kg/m）
μｃ：链条与传送物的动摩擦系数
μR：链条与滑轨间的动摩擦系数
ｇ：重力加速度=9.80665（m/sec²）

表1 摩擦系数表（参考值）

润滑方式	传送物材质
润滑方式	钢	铝合金	玻璃纤维	纸	塑料
干燥	0.25	0.2	0.15	0.3	0.2
肥皂水	0.15	0.12	0.1	－	0.15

润滑方式	导轨材质
润滑方式	钢	不锈钢	超高分子量聚乙烯	尼龙
干燥	0.2	0.2	0.15	0.2
肥皂水	0.12	0.12	0.1	0.14

※ 上述摩擦系数是附加了安全率的估算值，是张力计算上的一个重要数值。

【步骤2】根据使用条件进行调整后，计算张力

Fs＝Fe・Cs

Fs：调整后的张力（N）
Cs：负载修正系数	频繁起动、停止时	＝1.2
	磨损严重的用途	＝1.2
	多列用途	＝1.25
	上述以外的用途	＝1.0

【步骤3】链条容许张力的计算

Fadm＝FN・Va・Ta
Fadm：容许张力（N）
FN：最大容许张力（N）
Va：速度系数
Ta：温度系数

表2 最大容许张力表

Type	公称	最大容许张力（N）
TPCH	826	1650
TPCH	1143	1650

表3 速度系数表

表4 温度系数表

【步骤4】容许张力与调整后张力的比较

【步骤5】计算所需动力

8 1 月 2007

塑料链条选型方法

1. 确认传送条件

・传送物体的材质、表面状态

・传送物体的重量

・传送物体的形状和外形尺寸

・传送物体的传送形态

2. 确认传送条件

・传送速度、传送物体的间隔、负载状态

・有无滞留（滞留在输送机上）

・链条传送面有无润滑

3. 确认传送路径

・沿直线还是曲线

・输送机的中心间距（链轮间距）

・状态传送（水平还是倾斜）

・作业及维护空间

4. 使用环境和传送物体的特性

・温度、湿度、水分、油分等条件

・安装位置和安装位置周围的清洁度
（周围的异物混入、内容物的泄漏、辐射热、脏物等）

・链条、链轮、滑轨的耐腐蚀性、耐化学药品性、耐油性

链条的张力计算

请根据塑料链条传送装置的布局计算张力。
请查看以下链接。

符号的说明

F ＝链条张力

Fｓ＝安全系数

Fｐ＝启动、停止扭矩的负载系数

Fｔ＝温度系数

计算所需动力

驱动塑料链条输送机所需的动力（P）

符号的说明

F ＝链条张力
V ＝速度
η ＝机械效率

塑料链条传送装置的设计注意事项

1.关于链条

a．容许张力
MISUMI塑料链条的最大容许张力取决于型号。可在最大容许张力的范围内使用，但为了延长链条寿命，设计时请留有余量。

b. 温度引起的伸缩
塑料链条的尺寸因温度而异。即使在可使用的温度范围内，也可能发生以下情况，敬请注意。

・高温环境
在周边及环境温度的影响下，链条节距可能会加大。机械长度过长时会引起跳齿。此外，节距加大可能会导致脉动增加。为避免上述问题，请采用比通常短的布局，以及对高温装置的分离等处理。

・低温环境
温度降低时，链条节距会随之缩小。初始设定的链条松弛量不足时，负载变动可能会导致脉动。

c．关于脉动
链条为了进行多角形旋转运动，常会发生脉动（振动）。为了减小脉动，需进行下述处理。

・缩短驱动的机械长度

・曲线布局时，使用低阻力的倾角盘。

※ MISUMI倾角盘的链轮与盘同步动作。

关于选型步骤

本页记述了计算链条是否适用的步骤。
并未考虑链条的负载增加、脉动、环境等无法预测的因素。

塑料链条输送机设计资料

塑料链条的参考布局

■平顶链参考布局

■塑料块、塑料链条参考布局

1）链条的松弛量和回行辊的间隔
承载返回侧链条的回行辊间隔请设置为450 ～ 900，松弛量请以40mm至100mm为大致标准进行调整。
该松弛量可防止挑齿。根据情况，回行辊的间隔B、C、D需考虑避免间隔相同，以减少共鸣。

2）关于返回侧支座
对于承载返回侧链条的支板，请采用防止链条表面损伤的方法。
此时，一般采用树脂板作为保护材料，金属屑等嵌在树脂板上会导致塑料链条上表面损伤。请注意周围的清洁度。

3）链条的嵌合角度
与驱动链轮啮合的角度请调整成140度以上。

■返回侧的参考布局

・使用回行辊时

动作张力为链条容许值的一半左右时

动作张力超过链条容许值的一半时

最普遍的布局。

・另链条链轮的卷绕角度请设置为140度以上。
・请注意回行辊的旋转性。
回行辊难以旋转时，局部会发生摆动，顶板可能会产生不均匀磨损。
回行辊的旋转难以追随链条动作时，请选择带轴承聚氨酯滚轮等。
・D尺寸应为链轮外形/2以下

・只使用导轨时

成本较低，但可能会因滑动而损伤顶板。适用于后弯半径较大的链条。

参考尺寸
A：100mm以下
B：400mm至90mm

・不支撑时

・返回侧链条重量产生的张力可能会导致振动，从而导致传送不平滑。输送机机械长度较长时请勿不支撑。

・请在从动侧装入张紧机构。

・链条伸长时请进行张紧调整或链条的缩短连接，将链条与链轮的卷绕角度保持在140度以上的状态。

8 1 月 2007

弹簧设计公式中使用的符号

1.1　弹簧设计公式中使用的符号
弹簧设计公式中使用的符号如表1所示。

表1 符号的含义
符号	符号的意义	单位
d	材料的直径	mm
D1	螺旋内径	mm
D2	螺旋外径	mm
D	螺旋平均直径＝(D1＋D2)/2	mm
Nt	总圈数	−
Na	有效圈数	−
L	自由高度(长度)	mm
HS	压紧高度	mm
p	间距	mm
Pi	初始张力	N｛kgf｝
c	弹簧指数 c＝D/d	−
G	剪切弹性模量	N/mm2｛kgf/mm2｝
P	施加在弹簧上的负载	N｛kgf｝
δ	弹簧的挠曲量	mm
ｋ	弹簧常数	N/mm｛kgf/mm｝
τ０	扭曲应力	N/mm2｛kgf/mm2｝
τ	扭转修正应力	N/mm2｛kgf/mm2｝
τi	初始应力	N/mm2｛kgf/mm2｝
χ	应力修正系数	−
ｆ	振动数	Hz
U	弹簧蓄积的能量	N・mm｛kgf・mm｝
Ω	单位体积的材料重量	kg/mm3
W	弹簧运动部分的重量	kg
ｇ	重力加速度（1）	mm/s2

注（1）计量法将重力加速度定为9806.65mm/s²。

1.2　弹簧设计使用的基本公式

1.2.1　压缩弹簧与没有初始张力的拉伸弹簧时

1.2.2　有初始张力的拉伸弹簧时（式中，P＞Pi）

1.3 设计弹簧时应考虑的事项
1.3.1 剪切弹性模量弹簧设计使用的剪切弹性模量G值依据表2较为理想。

表2 剪切弹性模量（G）
材料		G值 N/mm²（kgf/mm²）	符号
弹簧钢		78×103｛8×10³｝	SUP6,7,9,9A,10, 11A,12,13
硬钢丝		78×103｛8×10³｝	SW-B,SW-C
钢琴丝		78×103｛8×10³｝	SWP
油回火钢丝		78×103｛8×10³｝	SWO,SWO-V,SWOC-V, SWOSC-V,SWOSM,SWOSC-B
不锈钢丝	SUS 302	69×10³｛7×10³｝	SUS 302
	SUS 304		SUS 304
	SUS 304N1		SUS 304N1
	SUS 316		SUS 316
	SUS 631 J1	74×10³｛7.5×10³｝	SUS 631 J1

1.3.2 有效圈数弹簧设计使用的有效圈数取决于下式。
（1）压缩弹簧时
Na=Nt-(X1+X2)
（a）仅螺旋前端连接下一个自由螺旋时
〔相当于图2的（a）～（c）〕
X1＝X2＝1
则Na＝Nt−2
（b）螺旋前端不连接下一个螺旋，端部磨平圈部长度为3/4圈时〔相当于图2（e）及（f）〕，
X1＝X2＝0.75
则Na＝Nt-1.5

（2）拉伸弹簧拉伸弹簧的有效圈数取决于下式。
但挂钩部除外。
Na＝Nt

1.3.3 应力修正系数
相对于弹簧指数c的应力修正系数取决下式或图1。

1.3.4　压紧高度

弹簧的压紧高度一般由下述简算式计算。
但一般说来，订货方并不指定压缩弹簧的压紧高度。

式中，（t1＋t2）: 螺旋两端部厚度之和

另外，两端部为图2（b）、（c）、（e）与（f）所示的压缩弹簧，特别是必须要求指定压紧高度时，可将由下式求出的值指定为压紧高度的最大值，但需要注意，有时会因弹簧的形状而大于该值。

这里的dmax：取d容差最大值的直径

图－2　螺旋端部形状

1.3.5 拉伸弹簧的初始张力
压紧弹簧卷的冷卷拉伸弹簧会产生初始张力Pi。
此时的初始张力由下式计算。

另外，用钢琴丝、硬钢丝等钢丝成形为压紧弹簧卷，但未进行低温退火时的初始应力τi处在图3所示的斜线范围内。但使用钢丝以外的材质并实施低温退火时，应对从图3斜线范围内读取的初始应力值进行如下修正。

（1）不锈钢丝时，钢丝的初始应力减少15%。
（2）成形后实施低温退火时，钢琴丝、硬钢丝等钢丝相对于上述计算值减少20～35%，不锈钢丝相对于上述计算值减少15～25%。
参考除了从图3读取低温退火前的初始应力值之外，也可以通过下述经验公式进行计算。

（1）钢琴丝与硬钢丝时〔G＝78×103N/mm2｛8×103kgf/mm2｝〕

（2）不锈钢丝时〔G＝69×103N/mm2｛7×103kgf/mm2｝〕

1.3.6 振荡
为了避免振荡，必须选择弹簧固有振动频率以避免与作用在弹簧上的所有起振源振动形成共振。
另外，弹簧的固有振动频率由下式得出。

钢的G＝78×103N/mm2｛8×103kgf/mm2｝、

w＝76.93×10−6 N/mm3｛7.85×10−6kgf/mm3｝，弹簧两端为自由或固定时，弹簧的1次固有振动频率由下式得出。

1.3.7 其他应考虑的事项
在弹簧的设计计算中，也必须考虑下述事项。
（1）弹簧指数弹簧指数减小会导致局部应力过大。另外，弹簧指数较大或较小时，加工性也成问题。因此，热轧成形时，弹簧指数可在4～15的范围内选择。冷轧成形时，弹簧指数可在4～22的范围内选择。
（2）纵横比为了确保有效圈数，压缩弹簧的纵横比(自由高度与螺旋平均直径之比)可设定为0.8以上，另外，在考虑到端部磨平圈的情况下，一般可在0.8～4的范围内选择。
（3）有效圈数如果有效圈数为3以下，弹簧特性则会变得不稳定，因此应将弹簧指数设定为3以上。
（4）节距节距超过0.5D时，由于螺旋直径通常会随着挠曲量(负载)的增加而发生变化，需要对利用基本公式求出的挠曲量与扭转应力进行修正，因此应将节距设定为0.5D以下。一般说来，节距利用下述简算式进行推算。

6 1 月 2007

时速120发动机转速是多少？

懂车的人基本上都会将机械素质高低作为最关键的判定车辆好坏的标准，其中最为核心的便是车辆的发动机表现了。这次单从发动机转速与车型行驶速度之间的关系这个角度出发，来简单探讨一下，看看时速120公里发动机转速多少比较合适？对此内行人表示：看清楚了，好车一般低于这个数。

如果你的车型转速低于2000转，就是一个相当经济的转速。虽然严谨意义上，发动机的油耗与转速不是成正比例关系的,它们之间的函数关系很复杂。但是对于普通消费者，可以简化为通过转速衡量油耗。

转速和车速的关系车主们有必要了解一下。当转速低的时候，此时发动机喷油量就会减少，维持汽车运转所需的汽油量也就变少，那油耗自然就更低了。因此，如果一款车想省油的话，就必须在发动机转速上下功夫。不过，转速和油耗的关系也并不是这么简单，还有很多其他因素影响着油耗。但整体来说，还是大致能根据车速和转速的关系，判断一款车性能究竟如何。

变速箱的传动比对于发动机转速有很重要的作用，大众DQ200是0.795，丰田的5MT是0.775，ZF8AT是0.667，ZF的9AT是0.48，通用和奔驰的9AT是0.6。老司机说大部分车辆达到0.6左右的最低传动比，120km/h续航转速都保持在1700转左右。

综上所述，时速120km/h时，2100或者2200是其一个判断标准，高于这个标准就表明发动机质量较差，如果低于这个值，那你的发动机就是杠杠的，绝对是一部好车，大家知道了吗？

5 1 月 2007

《电气工程基础》全美经典学习指导系列

中文名: 电气工程基础(全美经典学习指导系列)
原名: Schaum’s Outline of Basic Electrical Engineering, Second Edition
作者: (美)J.J.卡西
(美)S.A.纳萨尔.译者: 阚继泰.图书分类: 教育/科技
资源格式: PDF
版本: 中译本,扫描版
出版社: 科学出版社.书号: 978-7030093691.发行时间: 2002年01月
地区: 大陆
语言: 简体中文

内容简介:

本书为大学工科基础课教学参考书。全书分为电路元件和电路定律，电阻电路的分析，稳态交流电路，瞬态电路分析，特殊强制函数和拉普拉斯变换，状态变量电路分析，二极管，双极结晶体管，场效应晶体管，运算放大器，开关逻辑和开关电路，数字逻辑应用，变电器，机电学和电机，控制的概念及传递函数，方框图和信号流图，控制判据和响应等17章。每章内容均包括重点分析、例题解答和补充习题。全书共有600多道习题，每道习题都附有详细答案。
本书可作为大专院校电气类、电子信息类、计算机类和其他有关专业学生的辅导教材，也可供有关工程技术人员参考。

第1章电路元件和电路定律
第2章电阻电路的分析
第3章稳态交流电路
第4章瞬态电路分析
第5章特殊强制函数和拉普拉斯变换
第6章状态变量电路分析
第7章二极管
第8章双极结晶体管
第9章场效应晶体管
第10章运算放大器
第11章开关逻辑和开关电路
第12章数字逻辑应用
第13章变压器
第14章机电学和电机
第15章控制的概念及传递函数
第16章方概图和信号流图
第17章控制判据和响应

JUJUMI