毕业设计滑动轴承计算机辅助设计研究

1、目 录摘要ABSTRACT TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc327531807 第一章绪论 PAGEREF _Toc327531807 h 1 HYPERLINK l _Toc327531808 1.1 机械设计计算机辅助设计概况 PAGEREF _Toc327531808 h 1 HYPERLINK l _Toc327531809 1.1.1 计算机辅助设计的概念 PAGEREF _Toc327531809 h 1 HYPERLINK l _Toc327531810 1.1.2 计算机辅助设计国内外发展概况 PAGEREF _Toc327531810 h 1

2、HYPERLINK l _Toc327531811 1.1.3 计算机辅助设计对于机械设计的意义 PAGEREF _Toc327531811 h 2 HYPERLINK l _Toc327531812 1.2 本课题的主要内容 PAGEREF _Toc327531812 h 3 HYPERLINK l _Toc327531813 1.3 计算机辅助设计开发平台的选择 PAGEREF _Toc327531813 h 3 HYPERLINK l _Toc327531814 第二章计算机辅助设计图表的处理方法 PAGEREF _Toc327531814 h 6 HYPERLINK l _Toc327

3、531815 2.1 数表的处理方法 PAGEREF _Toc327531815 h 6 HYPERLINK l _Toc327531816 2.1.1 常用数表类型 PAGEREF _Toc327531816 h 6 HYPERLINK l _Toc327531817 2.1.2 数表的程序化处理 PAGEREF _Toc327531817 h 6 HYPERLINK l _Toc327531818 2.2 线图的程序化处理 PAGEREF _Toc327531818 h 8 HYPERLINK l _Toc327531819 2.2.1 直线线图的处理方法 PAGEREF _Toc3275

4、31819 h 9 HYPERLINK l _Toc327531820 2.2 .2 曲线线图的处理方法 PAGEREF _Toc327531820 h 9 HYPERLINK l _Toc327531821 第三章液体动压径向滑动轴承的设计 PAGEREF _Toc327531821 h 11 HYPERLINK l _Toc327531822 3.1 滑动轴承的主要类型和结构 PAGEREF _Toc327531822 h 11 HYPERLINK l _Toc327531823 3.2 液体动压润滑的基本原理 PAGEREF _Toc327531823 h 12 HYPERLINK l

5、_Toc327531824 3.2.1 液体动压油膜形成的原理 PAGEREF _Toc327531824 h 12 HYPERLINK l _Toc327531825 3.2.2 液体动压润滑的基本方程 PAGEREF _Toc327531825 h 12 HYPERLINK l _Toc327531826 3.3 径向滑动轴承液体动压基本原理 PAGEREF _Toc327531826 h 13 HYPERLINK l _Toc327531827 3.3.1 径向滑动轴承液体动压润滑的建立过程 PAGEREF _Toc327531827 h 13 HYPERLINK l _Toc32753

6、1828 3.3.2 径向滑动轴承的几何关系和承载能力 PAGEREF _Toc327531828 h 14 HYPERLINK l _Toc327531829 3.3.3 径向滑动轴承的参数选择 PAGEREF _Toc327531829 h 15 HYPERLINK l _Toc327531830 3.3.4 径向滑动轴承的供油结构 PAGEREF _Toc327531830 h 16 HYPERLINK l _Toc327531831 3.4 液体动压径向滑动轴承设计举例 PAGEREF _Toc327531831 h 17 HYPERLINK l _Toc327531832 3.4.1

7、 主要技术指标 PAGEREF _Toc327531832 h 17 HYPERLINK l _Toc327531833 3.4.2 选择轴承材料和结构 PAGEREF _Toc327531833 h 17 HYPERLINK l _Toc327531834 3.4.3 润滑剂和润滑方法的选择 PAGEREF _Toc327531834 h 18 HYPERLINK l _Toc327531835 3.4.4 确定轴承相对间隙 PAGEREF _Toc327531835 h 18 HYPERLINK l _Toc327531836 3.4.5 计算承载系数 PAGEREF _Toc327531

8、836 h 18 HYPERLINK l _Toc327531837 3.4.6 求偏心率 PAGEREF _Toc327531837 h 18 HYPERLINK l _Toc327531838 3.4.7 计算最小油膜厚度 PAGEREF _Toc327531838 h 19 HYPERLINK l _Toc327531839 3.4.8 计算许用最小油膜厚度 PAGEREF _Toc327531839 h 19 HYPERLINK l _Toc327531840 3.4.9 计算摩擦系数 PAGEREF _Toc327531840 h 19 HYPERLINK l _Toc3275318

9、41 3.4.10 计算润滑油流量 PAGEREF _Toc327531841 h 19 HYPERLINK l _Toc327531842 3.4.11 温升计算 PAGEREF _Toc327531842 h 19 HYPERLINK l _Toc327531843 计算摩擦功率 PAGEREF _Toc327531843 h 19 HYPERLINK l _Toc327531844 第四章滑动轴承程序设计 PAGEREF _Toc327531844 h 20 HYPERLINK l _Toc327531845 4.1 主程序设计 PAGEREF _Toc327531845 h 20 HY

10、PERLINK l _Toc327531846 4.1.1 设计流程图 PAGEREF _Toc327531846 h 20 HYPERLINK l _Toc327531847 4.1.2 界面设计: PAGEREF _Toc327531847 h 20 HYPERLINK l _Toc327531848 4.1.3 图表处理 PAGEREF _Toc327531848 h 24 HYPERLINK l _Toc327531849 程序运行实例 PAGEREF _Toc327531849 h 29 HYPERLINK l _Toc327531850 第五章结论 PAGEREF _Toc3275

11、31850 h 32 HYPERLINK l _Toc327531851 5.1 本程序的特点 PAGEREF _Toc327531851 h 32 HYPERLINK l _Toc327531852 5.2 设计展望 PAGEREF _Toc327531852 h 32 HYPERLINK l _Toc327531853 参考文献 PAGEREF _Toc327531853 h 33 HYPERLINK l _Toc327531854 致谢 PAGEREF _Toc327531854 h 34 HYPERLINK l _Toc327531855 附录一 主程序 PAGEREF _Toc327

12、531855 h 35 HYPERLINK l _Toc327531856 附录二 外文翻译 PAGEREF _Toc327531856 h 56滑动轴承计算机辅助设计研究摘要本文主要研究了液体动压径向滑动轴承计算的计算机程序设计方法，以VB为开发平台编制了液体动压径向滑动轴承的设计软件，讨论了机械设计过程中图表的程序化处理方法，并用于滑动轴承的设计软件中。本软件按照机械设计手册上的设计方法，分为十二个设计模块，每个模块相互关联合理分布，使设计过程简单明了。同时，该软件提供了一个良好的人机交流界面，实现了计算机自动完成滑动轴承设计中的计算过程，以及设计数据的自动存储功能。该软件的使用，可以使液

13、体动压滑动轴承的设计更加便捷，极大减轻设计人员的工作强度，提高机械设计效率。经过实例运算验证，本软件的实例结果与传统设计结果相一致。关键词：滑动轴承；VB程序设计；图表处理SLIDING BEARING COMPUTER-AIDED DESIGN ABSTRACTThe hydrodynamic radial sliding bearing calculation of the computer program design method using VB as a development platform for compiling sliding bearing design softwa

14、re is studied in this thesis, and discusses the mechanical design process chart program method, and used to the sliding bearing design software. The interface of software divided into twelve design module relay on mechanical design manual. Each module is interconnected with reasonable distribution,

15、making the design process simple and clear. At the same time, the software provides a good human-computer interaction interface, realizing the computer automatically completes the sliding bearing design calculation process, and the design of automatic data storage function. The use of the software,

16、can make hydrodynamic radial sliding bearing design more convenient, and greatly reduce the work intensity of designer, improving the efficiency of mechanical design.Through the verification of instance operation, it is concluded that the software instance is consistent with the traditional designKe

17、y words: sliding bearings；VB programming；chart processing第一章绪论 机械设计计算机辅助设计概况计算机辅助设计10即在计算机及其相应的计算机辅助设计系统的支持下，进行工业设计领域的各类创造性活动。它是以计算机技术为支柱的信息时代环境下的产物，与传统的工业设计相比，CAD在设计方法、设计过程、设计质量和效率等各方面都发生了质的变化。由于计算机辅助设计技术是一门综合性的交叉性学科，涉及到诸多学科领域，因而计算机辅助设计技术也涉及到了人工智能技术、多媒体技术、虚拟现实技术、优化技术、模糊技术、人机工程学等信息技术领域。 计算机辅助设计的概念计算

18、机辅助设计是指工程技术人员以计算机为辅助工具，完成产品设计构思和论证、产品总体设计、技术设计、零部件设计，有关零件的强度、刚度、热、电、磁的分析计算和产品图绘制等工作11。即10利用计算机完成对不同的设计方案进行大量的分析、计算和比较，以决定最优方案；存储和检索各种设计信息，不论是文本、图形或数字信息；用计算机草图代替人工草图；绘制和编辑各种二维模型和三维模型，包括零件图和装配图，利用分析软件/模块，对设计模型的强度、刚度、振动等物理性能进行分析；实现计算说明、图纸、分析结果等设计文档的快速处理。 计算机辅助设计国内外发展概况50-60年代初CAD技术处于准备和酝酿时期，被动式的图形处理是这阶

19、段CAD技术的特征。60年代CAD技术得到蓬勃发展并进入应用时期，这阶段提出了计算机图形学、交互技术、分层存储符号的数据结构等新思想，从而为CAD技术的进一步发展和应用打下了理论基础。70年代CAD技术进入广泛使用时期，1970年美国Applicon公司首先推出了面向企业的CAD商品化系统。80年代CAD技术进入迅猛发展时期，这阶段的技术特征是CAD技术从大中企业向小企业扩展；从发达国家向发展中国家扩展；从用于产品设计发展到用于工程设计和工艺设计。90年代以后CAD技术进入开放式、标准化、集成化和智能化的发展时期，这阶段的CAD技术都具有良好的开放性，图形接口、功能日趋标准化。微机加视窗操作系

20、统与工作站加Unix操作系统在因特网的环境下构成CAD系统的主流工作平台，同时网络技术的发展使得CAD/CAE/CAM集成化体系摆脱空间的约束，能够更好地适应现代企业的生产布局及生产管理的要求。在CAD系统中，正文、图形、图像、语音等多媒体技术和人工智能、专家系统等高新技术得到综合应用，大大提高了CAD自动化设计的程度，智能CAD应运而生。智能CAD把工程数据库及管理系统、知识库及专家系统、拟人化用户介面管理系统集于一体。 经过多年的发展，计算机辅助设计技术已广泛地应用于机械、电子、建筑、化工、航空航天以及能源交通等领域，产品的设计效率飞速地提高。现已将计算机辅助制造技术（Computer A

21、ided Manufacturing，CAM）和产品数据管理技术（Product Data Management，PDM）及计算机集成制造系统（Computer Integrated manufacturing system，CIMS）集于一体。产品设计是决定产品命运的研究，也是最重要的环节，产品的设计工作决定着产品75%的成本。目前，CAD系统已由最初的仅具数值计算和图形处理功能的CAD系统发展成为结合人工智能技术的智能CAD系统（ICAD）(Intelligent CAD)。21世纪，ICAD技术将具备新的特征和发展方向，以提高新时代制造业对市场变化和小批量、多品种要求的迅速响应能力。以智

22、能CAD（ICAD）为代表的现代设计技术、智能活动是由设计专家系统完成。这种系统能够模拟某一领域内专家设计的过程，采用单一知识领域的符号推理技术，解决单一领域内的特定问题。该系统把人工智能技术和优化、有限元、计算机绘图等技术结合起来，尽可能多地使计算机参与方案决策、性能分析等常规设计过程，借助计算机的支持，设计效率有了大大地提高。CAD技术正从二维CAD向三维CAD过渡。三维设计软件具有工程及产品的分析计算、几何建模、仿真与试验、绘制图形，工程数据库的管理，生成设计文件等功能。三维CAD技术诞生以来，已广泛地应用于机械、电子、建筑、化工、航空航天以及能源交通等领域，产品的设计效率得以迅速提高。

23、我国CAD技术的研究、开发和推广已取得较大进展，产品设计已全面完成二维CAD技术的普及，结束了手工绘图的历史，对减轻人工劳动强度、提高经济效益起到了明显的作用。有相当一部分CAD应用较早的企业已完成了从二维CAD向三维CAD转换，并取得了巨大的经济效益和社会效益。随着市场经济的逐步深入，市场竞争日趋激烈，加强自身的设计能力是提高企业对市场变化和小批量、多品种要求的迅速响应能力的关键。 计算机辅助设计对于机械设计的意义（1） 缩短了产品设计周期10采用CAD技术，产品设计时间缩短了近1/3，大幅度地提高了设计和生产效率。在用CAD系统进行新产品的开发设计时，只需对其中部分零部件进行重新设计和制造

24、，而大部分零部件的设计都将继承以往的信息，使整个设计的效率提高了35倍。节约了生产在设计阶段的成本，有效的实现资源的最大化利用，很适合我们现在节约型社会。（2） 提高了新产品开发能力CAD系统具有高度变型设计能力，能够通过快速重构，得到一种全新的产品，对新产品的开发提供了一个和好的平台。传统设计中改型设计多，只能改变现有产品中某些尺寸，或只能消化某些产品，仿照生产，因此无法实现创新构思，使得产品从根本上没有质的飞跃。而CAD技术在方案设计阶段，充分利用专家系统及现代科技新理论，建立多种机构进行构型对比，立体感强、效果逼真，更能激发设计人员的新颖构思。（3） 整体观念的提高和仿真技术将所有之前设

25、计好的零部件，在CAD系统中进行装配，可通过电脑显示其直观的观看到整个产品的外形和部分的内部结构。在现在的各类CAD软件中都有仿真的功能。完全可以在不生产的情况对实体进行各类测试,如运动测试、产品材质的计算，是个方面性能在原有的基础上得到和大的提升。碰到检验不足的可以及时对设计进行更改，将各样的损失扼杀于摇篮之中，避免了产品生产后才发现需要修改甚至报废。对生产商生产效率有很大的提高。（4） 设计和生产的一体化计算机技术在设计中的应用已从以往的绘图发展到当今的三维建模、虚拟制造、智能设计及CAD/CAE/CAM集成阶段。三维设计软件是当今最先进的CAD软件，在发达国家与工程设计有关的各个领域得到

26、了广泛应用。比如:美国福特公司应用三维CAD技术后将新型汽车开发周期从18个月压缩到12个月，减少了90%的实物模型，减少新产品的设计更改50%以上，减少新汽车试制成本50%，提高投资效益30%。波音公司新一代777客机生产中实现了“无图纸设计”，其先进的CAD技术走在了全世界的前面。（5） 设计过程的并行化和智能化自20 世纪90 年代以来，计算机网络已成为了计算机发展进入新时代的标志。所谓计算机网络，就是用通信线路和通信设备将分散在不同地点的多台计算机，按一定的网络结构和顺序连接起来的。这些功能使独立的计算机按照网络协议进行通信，实现信息交换、资源共享，他是实现CAD/CAM 集成的基础。

27、随着互联网的发展，可针对某一特定的产品，将分散在不同的地区的现有智力资源和生产设备资源迅速联系起来并结合，建立动态的制造体系将成为全球制造系统的发展趋势。设计和制造是一项创造性的活动，在这一活动过程中，很多工作是非数据、非算法的，所以，应用人工智能技术是实现产品生命周期（整个过程）各个环节的智能化是非常重要的。将人工智能技术、专家系统应用于 CAD 系统中，形成智能的 CAD/CAM系统，使其具有人类专家的经验和知识，具有学习、推理、联想和判断功能及智能化的视觉、听觉、语言能力，从而解决那些我们以前由技术人员才能解决的难题。 本课题的主要内容1、学习VB语言经过较短时间的学习，能熟练地使用VB

28、语言编制程序。2、数表或图表的程序化处理对设计中所需的数表和图表，提出程序化的处理方案，并编制相应的查询程序、3、通用工况下的滑动轴承设计计算的程序设计按照通用的实际工况编制滑动轴承设计计算的程序，设计结果正确，界面美观大方，人机互动良好。 计算机辅助设计开发平台的选择选择开发平台，需要考虑具体的机械设计任务内容。一方面， 机械设计任务内容比较复杂，比如，需要大量计算、查询大量的数表和线图， 绘制零件工作图等；另一方面，每种计算机开发语言都有特长与不足，而且不同开发人员的基础各有差别。 因此选择开发平台要综合考虑上述三方面因素。Visual Basic9,简称VB，是Microsoft公司推出

29、的一种Windows应用程序开发工具。是当今世界上使用最广泛的编程语言之一，它也被公认为是编程效率最高的一种编程方法。无论是开发功能强大、性能可靠的商务软件，还是编写能处理实际问题的实用小程序，VB都是最快速、最简便的方法。Visual Basic受到了广大编程爱好者及专业编程人员的青睐，这是因为它具有以下一些特点： （1） 面向对象 VB采用了面向对象的程序设计思想。它的基本思路是把复杂的程序设计问题分解为一个个能够完成独立功能的相对简单的对象集合，所谓“对象”就是一个可操作的实体，如窗体、窗体中的命令按钮、标签、文本框等。面向对象的编程就好像搭积木一样，程序员可根据程序和界面设计要求，直接

30、在屏幕上“画出窗口、菜单、按钮等不同类型的对象，并为每个对象设置属性。 （2） 事件驱动 在Windows环境下，程序是以事件驱动方式运行的，每个对象都能响应多个不同的事件，每个事件都能驱动一段代码事件过程，该代码决定了对象的功能。通常称这种机制为事件驱动。事件可由用户的操作触发，也可以由系统或应用程序触发。例如，单击一个命令按钮，就触发了按钮的Click(单击)事件，该事件中的代码就会被执行。若用户未进行任何操作(未触发事件)，则程序就处于等待状态。整个应用程序就是由彼此独立的事件过程构成。 （3） 软件的集成式开发 VB为编程提供了一个集成开发环境。在这个环境中，编程者可设计界面、编写代码

31、、调试程序，直至把应用程序编译成可在Windows中运行的可执行文件，并为它生成安装程序。VB的集成开发环境为编程者提供了很大的方便。 （4） 结构化的程序设计语言 VB具有丰富的数据类型，是一种符合结构化程序设计思想的语言，而且简单易学。此外作为一种程序设计语言，VB还有许多独到之处。 （5） 强大的数据库访问功能 VB利用数据控件可以访问多种数据库，VB 6.O提供的ADO控件，不但可以用最少的代码实现数据库操作和控制，也可以取代Data控件和RDO控件。 （6） 支持对象的链接与嵌入技术 VB的核心是对对象的链接与嵌入(OLE)技术的支持，它是访问所有对象的一种方法。利用OLE技术，能够

32、开发集声音、图像、动画、字处理、Web等对象于一体的程序。 （7） 网络功能 VB 6.O提供了DltTML(DynamictTML)设计工具。利用这种技术可以动态创建和编辑Web页面，使用户在VB中开发多功能的网络应用软件。 （8） 多个应用程序向导 VB提供了多种向导，如应用程序向导、安装向导、数据对象向导和数据窗体向导，通过它们可以快速地创建不同类型、不同功能的应用程序。 （9） 支持动态交换、动态链接技术 在综合考虑各方面的优劣后，我们最终选择VB作为本次设计的开发平台。第二章计算机辅助设计图表的处理方法机械零部件的计算机辅助设计是随着计算机技术的迅猛发展得到广泛应用的一种现代机械设计

33、方法，它已成为提高设计水平，缩短产品开发周期的重要手段。利用计算机辅助机械产品设计，其基础工作是程序设计，而程序设计过程中对经常用到的数表和线图的巧妙处理则成为机械零部件程序设计编程的关键问题之一。2.1 数表的处理方法.1 常用数表类型在传统的机械零部件设计9中，为便于设计和计算，常采用大量资料表和规格表，这里统称为数表。这些数表，往往是一些离散数据的集合。但归纳起来有如下两种类型的数表：（1） 列表函数型数表这种数表是有一些离散的自变量xi (i=0,1,2, n) 和对应着的函数值yi=f(xi)(i=0,1,2,n)组成的列表函数。例如表2-1 所列出的螺栓的公称直径d 和内径d1.

34、这类数表有的是通过理论公式或经验公式计算得到的，而有的虽然来源无据可查，但仔细分析推敲，就可找出一个近似的函数关系式加以描述，最终也可归结列表函数。表2-1 螺栓公称直径及内径参数表（2） 非列表函数型数表不论是追本溯源查出数表的原始公式，还是经过仔细推敲导出数表的近似关系式，这类数表都属列表函数型数表。而有一些数表，既无原始公式，又难以推导出近似关系式，这类数表统一称为非函数型数表。如表2-2 列出的各种材料的弹性模量E、剪切弹性模量G 及泊松比。表2-2 各种材料性能参数 数表的程序化处理对各种常用数表的计算机程序化处理有两方面内容，一是数表数据的输入，二是数表数据的检索。下面是针对以上两

35、种类型数表的常用的程序化方法。（1） 数表公式化-列表函数型数表的输入和检索列表函数（形如表2-3）型数表因其有理论公式、经验公式或导出的近似关系式，所以在应用计算机程序设计时，则输入时应还原为原来的公式，直接采用原计算公式编制程序。这样可以大大简化源程序，减少内存或外存量。表2-3 列表函数型数表而那些无原始公式的数表，则需要自己推导其近似关系式来对其进行近似拟合，工程中，通常采用的方法是最小二乘法多项式拟合，即建立该数表的函数关系多项式，将数表数据进行曲线拟合，所构造的曲线并不是严格通过所有节点，而是尽可能反映所给数据的趋势。通过曲线拟合方法，可以得到一个表示数表中各数据函数关系的数学表达

36、式，这给计算机处理带来了极大的方便。最小二乘法多项式拟合原理。所谓最小二乘法多项式拟合，就是对于给定的一组数据（xi，yi）（i=1，2，,n）,求作m（mn）次多项式：y=j=0majxij使得总误差 Q=j=0n（yi-j=0majxij）2为最小。由于Q 可以看作是关于a j ( j =1,2,n)的多元函数,故上述多项式的构造问题可归结为多元函数的极值问题。令 Qak=0，k=0,1,2,m （2-1） 得 Qak=i=1n（yi-j=0majxij）xik=0 k=0,1,2,m （2-2） 即有 a0n+a1xi+ .+a1xim=yi (k=0) （2-3） a0 xi+a1xi

37、2 +amxim+1=xiyi (k=1) （2-4） a0 xim+a1xim+1+amxi2m=ximyi (k=m) （2-5）这个关于系数aj的线性方程组通常称为正则方程组,式中 表示下标i 从1 到n 求和。此方程组中xi, yi为已知，最终可通过正则方程组解出a0, a1, am，从而拟合多项式y=j=0majxij可以求出。通常，拟合一组数据的多项式次数n 越高，则精度越高，但计算量也会越对于机械设计的一般数表，取n3 既可满足设计要求。(2) 数表的最小二乘法多项式拟合实例下面以表2-4所示的圆弧锥齿轮几何系数表为例，说明采用最小二乘法将这类数表拟合为函数表达式的方法。表2-4

38、 圆弧锥齿轮几何系数表此处将拟合多项式的次数取为2. 则正则方程组为： a0n+a1xi+a2xi2=yi （2-6） a0 xi+a1xi2+a3xi3=xiyi （2-7） a0 xi2+a1xi3+a2xi4=xi2yi （2-8）式中：n=9, 表示下标 i 从1 到9 求和。（xi，yi）分别对应表中（z1,J）,将n 值和各求和结果带入方程组，解得a0=0.118 626 3, a1=0.003 489 113， a2=-0.000 006 114 9 相应的对该数表进行最小二乘法拟合的函数表达式为:J389z1- z12 （2-9）（3） 列表函数数表的数据检索数表程序化后，若要

39、检索其中数据，可采用直接检索法或函数差值法来进行。当要求检索自变量点xi 的对应函数值yi时，就用直接检索法，直接由xi 值检取对应的yi 值；当检索的函数值y 不是列表函数中自变量点xi,而是其中某两点，例如xi 和xi-1 之间的x 值的对应值时，如果没有精度要求，也可以采用直接检索法，检取接近的yi 值。当要求精确地检索所对应的列表函数值，则应采取函数差值法来检索。常用的差值方法有线性插值、抛物线插值等,线性插值是最简单的插值方法, 其检索数据的精度能满足设计的要求,因而常被采用。对于列表函数的一般形式, 当插值点x 处在表中的xi-1 和xi 之间,则由线性插值公式, 即可得x 所对应

40、的函数值y:y=yi+yi-yi-1xi-xi-1(x-xi) （2-10）（4） 数表数组化非列表函数型数表的计算机处理方法非列表函数型数表中的数据间无任何联系,整个表格只是一些数据的集合。在将其程序化时则多用数组形式存贮数表值，并用结合数据的直接检索法编入程序，所以可以把这种以数组形式实现数表程序化的方法称为数表数组化。数组维数和大小根据具体的表格确定,一般维数最多为3维就能够存储表格中数据了。这样表格中的数据就以数组形式直接存储到程序中了, 检索时用程序对数组数据进行查询即可。 线图的程序化处理线图是函数关系12的一种常用表示方法。它的特点是直观形象，能直接看出函数变化规律。因此在设计资

41、料中有些函数间的函数关系式用线图来表示，包括用直线、折线和各种曲线图。线图本身不能用来直接解题，在解题时参与解题的是根据线图查得的一些相应数据。但线图的形式不能直接存储在计算机内备用,故在编制程序时, 必须把线图程序化，把线图变换成相应的数据形式, 存储在CAD系统中, 供设计时检索和调用。其一般做法是：(1)若能查找到该曲线的数学表达式y=f(x),则只需将其以赋值语句形式写入程序中；(2)将线图变换成相应的数据表格,然后再用前面所讨论的方法进行处理。2.2.1 直线线图的处理方法线图中最简单的是直线，它可以通过取直线上两点的坐标值来求其斜率，并写出其直线方程式。如图2-1为齿轮承载能力简化

42、计算时用到的齿轮系数kv-vz/100 关系图, 图上的各条直线代表不同齿轮精度等级(第公差组)的函数关系，可先从线图中分别求出各种精度下的直线斜率，将其存放在数组Kv(I)中, I 表示齿轮精度等级。因此只要已知齿轮的精度等级，即可又下式求出kv值:kv=Kv(I )vz1/100如图2 是直齿锥齿轮动载系数kv与线速度v 的关系。从图上取5个离散点的坐标值，转换成表5，然后再按数表程序化的方法进一步处理，此处不再赘述。图2-1 齿轮系数:kv- vz1/100关系图 图2-2 直锥齿轮动载系数kv2.2 .2 曲线线图的处理方法曲线线图通常是采用拟合方法建立与之对应的关系式，用近似表达式来

43、拟合曲线，然后编制计算机程序。近似式的建立方法很多，简单常用的方法是最小二乘法。其步骤是：(1)先在给定的取线图上读取离散的若干节点坐标值，转化成数表形式。(2)采用最小二乘法，用多项式将数表拟合为表达式。在机械设计中，有时需要从设计资料提供的图形中查询数据。图3为蜗杆传动的相对滑动速度概略值查询图。由于图中曲线的形状类型未知， 不易建立精确的数学模型，因此，可以从曲线上均匀地采集一些结点，用这些结点建立一个数表，然后对这个数表进行二次插值处理，也可得到所需的近似数据。 这种方法称为曲线的数表化处理。对于图2-3， 从各条曲线上分别采集若干结点， 将其坐标值填于表2-4。 图2-3 滑动速度概

44、略值表2-4 相对滑动速度v由输入的参数（功率p和蜗杆转速n1）所确定的坐标点有可能不在曲线上，因此，需要采用二次插值法求出输出参数（相对滑动速度v）。 总之，机械设计CAD 程序编制中，对于常用工程数据的形式进行归纳分析，将其计算机化, 一直是广大机械设计CAD 人员的一个主要研究内容之一。目前针对于各种各样的图表形式，其处理方法也在不断的变化。可以说数表与线图的程序化处理有定法也无定法，它需要在工程实际中不断归纳、分析、总结，能够以准确、实用、高效的形式和手段辅助工程数据的处理是机械CAD 开发者的目的。第三章液体动压径向滑动轴承的设计目前，滑动轴承是机械零件中的重要部件，在铁路、汽车、机

45、床、农机等行业有广范的应用。滑动轴承，是在滑动摩擦下工作的轴承，具有工作平稳、可靠、无噪声等优点。在液体润滑条件下，滑动表面被润滑油分开而不发生直接接触，还可以大大减小摩擦损失和表面磨损，油膜还具有一定的吸振能力。但起动摩擦阻力较大。轴被轴承支承的部分称为轴颈，与轴颈相配的零件称为轴瓦。为了改善轴瓦表面的摩擦性质而在其内表面上浇铸的减摩材料层称为轴承衬。轴瓦和轴承衬的材料统称为滑动轴承材料。滑动轴承应用场合一般在低速重载工况条件下，或者是维护保养及加注润滑油困难的运转部位。随着滑动轴承应用范围的日益增大，如何提高其寿命、工作可靠性以及如何更方便去设计和选取轴承越来越成为人们普遍关注的问题。这里

46、存在着两方面的工作:一是不断研制新的轴承材料及结构，以适应轴承的工作特点及其负荷指标不断提高的要求，同时深入地研究发生在轴承内部的各种工作状态，从而在设计中采取相应的措施，保证轴承在最理想的条件下运转；而是，利用日益发达的计算机辅助设计技术，提高设计的效率。这就涉及研究诸如流体动压润滑轴承中的润滑油膜的压力分布、最小油膜厚度、计算机辅助设计等若干方面的问题。轴承是轴系中的重要部件，其功用一是支承轴及轴上零件并保证轴的旋转精度，二是减小转动轴与其固定支承之间的摩擦与磨损。因此，轴承既要有小的摩擦阻力，又要有一定的强度。3.1 滑动轴承的主要类型和结构按受载荷方5向不同，滑动轴承可分为径向滑动轴承

47、和止推滑动轴承。（1） 径向滑动轴承径向滑动轴承用于承受径向载荷。图3-1所示为整体式径向滑动轴承，图3-2所示为剖分式径向滑动轴承。剖分式径向滑动轴承装拆方便，轴瓦磨损后可方便更换及调整间隙，因而应用广泛。 图3-1整体式滑动轴承图3-2 剖分式滑动轴承（2） 止推滑动轴承止推滑动轴承用来承受轴向载荷。按轴颈支承面的形式不同，分为实心式、空心式、环形式三种。当轴旋转时，实心止推轴颈由于端面上不同半径处的线速度不相等，因而使端面中心部的磨损很小，而边缘的磨损却很大，结果造成轴颈端面中心处应力集中。实际结构中多数采用空心轴颈，可使其端面上压力的分布明显改善，并有利于储存润滑油。3.2 液体动压润

48、滑的基本原理3 液体动压油膜形成的原理图3-3 动压油膜形成原理图液体动压油膜形成原理是利用摩擦副表面的相对运动，将液体带进摩擦表面之间，形成压力油膜，将摩擦表面隔开，如图3-3所示。两个互相倾斜的平板，在它们之间充满具有一定粘度的液体。当AB以速度V向左移动，而CD保持静止时，液体在此楔形间隙中作层流流动。当各流层的速度分布规律为直线时，由于进口间隙大于出口间隙，则进口流量必大于出口流量;但液体是不可压缩的，因此，在楔形间隙内形成油压，迫使大口的进油速度减小，小口的出油速度增大，从而使流经各截面的液体流量相等。同时，楔形油膜产生的内压将与外载荷相平衡。3 液体动压润滑的基本方程雷诺方程是液体

49、动压润滑基本方程，是研究流体动力润滑的基础。它是根据粘性流体动力学基本方程出发，作了一些假设条件后简化而得的。图 3-4 液体单元压力分析如图3-4所示，两平板被润滑油隔开，设板A以速度v、沿x方向滑动，另一平板B静止不动，设平板正方向尺寸为无穷大(流体沿z方向无流动)，从油层中取出长、宽、高分别为dx、dy、dz的单元体进行力平衡分析。根据牛顿粘性流体定律得 = （3-1）一维雷诺流体动力润滑方程： （3-2）3.3 径向滑动轴承液体动压基本原理3.3.1 径向滑动轴承液体动压润滑的建立过程径向滑动轴承2的轴颈与轴承孔间留有间隙，轴颈静止时，在自重及载荷作用下自然下沉，处于轴承孔的最低位置，

50、并与轴瓦接触，上表面间有直径的间隙空间，此时，两表面间自然形成由大到小收敛的楔形空间，所以滑动轴承满足形成液体动力润滑的收敛楔形的条件。当轴颈转动时(无论正反转)，同样满足使润滑油从大口到小口的条件。因此，滑动轴承满足形成液体动力润滑的三个必要条件。图 3-5 径向滑动轴承液体动压润滑油膜形成过程径向滑动轴承液体动压润滑油膜形成过程经历起动、不稳定运转、稳定运转三个阶段。（1） 起动时(n0)刚开始启动时，由于速度低，轴颈与轴瓦金属直接接触，在摩擦力作用下，轴颈沿轴瓦内壁向右上方爬行。(由图3-5(a)、(c)（2） 不稳定运转阶段随着n增大，从油楔大口带入小口的油逐渐增多，形成压力油膜，把轴

51、颈浮起推向左上方。(由图3-5(b)、(c)（3） 稳定运转阶段逐渐增大的油膜压力的垂直分量与外载荷厂相等时，轴颈稳定在某一位置上运转。n越高，轴颈中心稳定位置愈靠近轴孔中心。但两中心永远不能重合，因为当两心重合时，油楔消失，不满足液体动压润滑油膜形成的第一个条件，油膜将失去承载能力。(如图3-5(c)3 径向滑动轴承的几何关系和承载能力图 3-6 滑动轴承几何关系图径向滑动轴承的几何关系，如图3-6所示。基本参数: -轴颈中心，一轴承中心，起始位置F与重合，轴颈直径d，轴承孔直径D根据以上基本参数可以直接计算出:直径间隙：=D一d半径间隙：相对间隙：偏心距：偏心率：整理得任意位置时油膜厚度为

52、 h=+ecos=1+cos=r1+cos （3-3） 压力最大处时油膜厚度 h0=1+cos0=r1+cos0 （3-4） 当时，油膜最小厚度 （3-5） 3 径向滑动轴承的参数选择影响滑动轴承油膜压力的因素很多，根据液体动压润滑理论，影响压力分布的参数主要有轴承宽径比、相对间隙、油槽开设形式、径向载荷、润滑油主轴转速等。（1） 宽径比B/d一般轴承的宽径比B/d在范围内。宽径比小，有利于提高运转稳定性，增大端泄漏量以降低温升。但轴承宽度减小，轴承承载力也随之降低。高速重载轴承温升高，宽径比宜取小值；需要对轴有较大支承刚性，宽径比宜取大值；高速轻载轴承，如对轴承刚性无过高要求，可取小值；需要

53、对轴有较大支承刚性的机床轴承，宜取较大值。一般机器常用的B/d值为：汽轮机B/d1；电动机、发电机、离心泵，齿轮变速器B/d一；机床、拖拉机B/d；轧钢机B/d。（2） 相对间隙相对间隙主要根据载荷和速度选取。速度越高，值应越大；载荷越大，值应越小。此外，直径大、宽径比小，调心性能好，加工精度高时，值取小值，反之取大值。一般轴承，按转速取值的经验公式为(n/60)4/91031/9 （3-6）式中：n为轴颈转速，r/min。一般机器中常用的值为：汽轮机、电动机、齿轮减速器；轧钢机、铁路车辆；机床、内燃机；鼓风机、离心泵。（3） 粘度粘度是轴承设计中的一个重要参数。它对轴承的承载能力、功耗和轴承

54、温升都有不可忽视的影响。轴承工作时，油膜各处温度是不同的，通常认为轴承温度等于油膜的平均温度。平均温度的计算是否准确，将直接影响到润滑油粘度的大小。平均温度过低，则油的粘度较大，算出的承载能力偏高；反之，则承载能力偏低。设计时，可先假定轴承平均温度，一般取t=5075初选粘度，进行初步设计计算。最后再通过热平衡计算来验算轴承人口油温t是否在3 540之间，否则应重新选择粘度再作计算。对于一般轴承，也可按轴颈转速n (r/min)先初估油的动力粘度，即(n/60)-1/3107/6Pas （3-7）由计算相应的运动粘度，选定平均油温t，参照机械设计手册选定全损耗系统用油的牌号。然后查图，重新确定

55、t时的运动粘度t及动力粘度t。最后再验算入口油温。3 径向滑动轴承的供油结构在流体动压径向滑动轴承中，充足的供油量是产生动压油膜的必要条件。向轴瓦内供油最常用的结构要素是油孔和油槽。油槽主要有两种形式，轴向油槽和周向油槽。油孔和轴向油槽可以设计一个或两个。轴向油槽为与直线平行的直线形油槽，其深度比轴承半径间隙大得多，它能使润滑油较均匀地分布在整个轴瓦宽度上，适用于载荷方向不变或变化不大，轴瓦比较宽的场合;周向油槽为环形槽，它能使润滑油迅速分布到轴瓦的整个圆周，适用于载荷方向变化超过180，甚至载荷旋转的场合。当轴瓦较窄，可以不开设油槽，只设置供油孔。油槽(孔)的开设形式主要有以下几种：（1）

56、单轴向油槽(孔)单轴向油槽(孔)的位置最好在最大油膜厚度处，但是，因为偏位角随载荷、转速和转向变化，所以只有在稳定工况下最大油膜厚度的位置方向稳定。为此常把单轴向油槽(孔)设在载荷方向的反方向，该位置与最大油膜位置比较接近，没有很不利的影响。当载荷方向不变时，可在与载荷作用方向垂直、靠近最大油膜厚度一侧的半径方向设供油槽(孔)。剖分轴瓦通常把该位置作为剖分面，这时供油槽就设在剖分处。这样的单轴向油槽(孔)供油的轴承，轴颈只能按指定方向旋转，如图3-7所示。图 3-7 单轴向油槽（2） 双轴向油槽(孔)双轴向油槽或双油孔一般设在垂直于载荷方向的直径上，这种轴承只能允许轴颈正、反两个方向旋转。通常

57、轴向油槽应较轴承宽度稍短，以便在轴瓦两端流出封油面，防止润滑油从端部大量流失，如图3-8所示。图 3-8 双轴向油槽（3） 周向油槽周向油槽一般设在沿宽度方向轴瓦中央的圆周上，有全周油槽和半周油槽。周向油槽适用于载荷方向变动范围超过的场合，它常设在轴承宽度中部，把轴承分为两个独立的部分；当宽度相同时，设有周向油槽轴承的承载能力低于设有轴向油槽的轴承，如图3-9所示。图 3-9 周向油槽对轴承承载能力的影响3.4 液体动压径向滑动轴承设计举例设计压力供油包角为180的全周液体动压轴承。已知径向载荷F=100000N，轴颈直径d=200mm、轴承宽度B=200mm、轴颈转速n=500r/min，供

58、油压力PE，进油温度t1=35-40，轴刚度较高1。.1 主要技术指标原始数据：轴向载荷：F=100KN 轴径直径：d=200mm 轴转速：n=500r/min 轴承宽度B=200mm.2 选择轴承材料和结构选择轴承结构为剖分式，由题意得，该轴承为全周液体动压供油，轴承包角为1800选择轴承宽径比 由题目可得B/d=。计算轴承宽度 B=200mm计算轴颈圆周速度v=r1000=60100.51000=5.23m/s （3-8）计算轴承压力P和PV值p=FBD=4800012096=2.5MPa （3-9）p=5.232.5=13.1MPam/s （3-10）选择轴瓦材料 查机械设计手册，选定轴

59、承材料为ZCuSn10P1。3.4.3 润滑剂和润滑方法的选择1.选定润滑油牌号 查机械设计手册，选择L-AN68全损耗系统用油2.选定平均油温 现选平均油温 tm=503下油的润滑粘度：查机械设计手册知=0.04Pas.4 确定轴承相对间隙1.计算相对间隙 =0.61.0410-3=0.61.045.2310-3 （3-11） =0.00090.00152.选用配合 F6d73.计算许用间隙 max=0.295200=0.001475min=0.22120=0.0011max=max-min2=0.001475-0.00112=0.0013 （3-12）4选择间隙 =0.001253.4.5

60、 计算承载系数 Sn=F2BD=2.075 （3-13）3.4.6 求偏心率 由Sn=2.075，BD=1，查手册得=0.7133.4.7 计算最小油膜厚度hmin=R1-=0.00358mm （3-14）3.4.8 计算许用最小油膜厚度 1、选择粗糙精度等级轴颈表面磨削，Rz1=3.2m轴瓦表面精镗，Rz2=6.3m 2、计算y1、y2y1=1.595pDBD4+1.81BD2 （3-15） =1.5952.50.2(14+1.8112） =2.24m 由于轴刚度较大，y2忽略不计3、计算许用最小油膜厚度hmin=(Rz1+Rz2+y1+y2) （3-16）=1.21.5(3.2+6.4+2