知識工程在全回轉機構中的應用范文

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《機械雜志》2014年第六期

1基本原理

1.1知識工程技術知識工程是一種將某領域知識重復利用于新型設計的工程學理論。[4]其核心是將有關學科專業知識、領域知識、用戶成熟的設計經驗、設計參數的選擇依據、試驗數據、材料數據、用戶反饋信息、相關設計標準及規范等知識嵌入設計軟件中，通過知識再利用，實現邏輯判斷和推理，進一步實現產品的智能化設計，如圖1所示。這些知識以各種形式存在，例如：設計圖表、工程方程式、經驗數據、模糊的規則以及人類直覺等。判斷知識工程系統是否成功，很大程度上取決于它是否能收集、表示知識以及應用于問題解決。

1.2ATL技術對SolidWorks的二次開發從2006版本開始，SolidWorks提供的二次開發向導中，VisualC++6.0平臺上的向導就是基于ATL技術構造的。[5]ATL實質是一套C++模板庫，它采用特定的基本實現技術（包括COM技術、C++模板類技術及C++多重繼承技術等），擺脫了大量冗余代碼，開發出來的COM應用代碼簡潔高效。插件是二次開發的結果，插件對象是一個DLL文件，可以直接加載到SolidWorks軟件中使用，它將注冊信息寫入注冊表。注冊成功后，點擊菜單/工具/插件，彈出的對話框中顯示出當前可以加載的插件，以便用戶選擇是否加載該插件。

1.3數據庫訪問原理ADO(MicrosoftActiveXDataObjects)是微軟通用數據訪問的組成之一。利用ADO提供的API，開發人員可以訪問任何數據類型，它不僅支持關系型的數據庫，還支持非關系型的數據庫[6]。ADO封裝了OLEDB，但卻屏蔽了OLEDB的復雜性，開發人員通過它可以輕松自如地訪問各種類型的數據庫。本文正是以Access作為回轉支承軸承選型的標準數據庫，利用ADO數據庫訪問技術來連接Access數據庫。

2全回轉槳關鍵部件回轉支承軸承設計實例

2.1回轉支承軸承設計基本流程基于知識工程的回轉支承軸承的設計基本流程如圖2所示，首先輸入所需的已知參數，然后按照靜態工況與動態工況分別計算軸向力與傾翻力矩，將計算所得的結果參考回轉支承承受能力曲線圖，對比后選取滿足條件的曲線圖，再調用回轉支承型號標準數據庫，選取滿足條件的曲線圖代號，讀取各數據，然后進入SolidWorks環境生成三維實體模型。

2.2回轉支承軸承的設計（1）基于知識工程的回轉支承軸承的設計步驟如下：經過計算，舵槳重量為35t，根據設計要求，正車拖力不少于80t。回轉支承到下水平軸的垂直距離為3.129m，回轉支承軸承靜態工況下安全系數為1.1，動態工況下系數為1.36。根據《機械設計手冊》中單排四點接觸球式（01系列）回轉支承軸承的選型計算公式。式中：F''''a為回轉支承當量中心軸向力，104N；M''''為回轉支承當量傾翻力矩，104N；fs為回轉支承靜態工況下的安全系數；fd為回轉支承動態工況下的安全系數；根據上式，將已知參數和所要得出的參數編輯成對話框，并集成回轉支承軸承的選型計算公式，制定查看回轉支承承受能力的參考曲線圖和回轉支承型號的標準參數的按鈕，設置單排四點接觸式（01系列）回轉支承軸承的剖面圖，以及各尺寸的編輯框，以供自動建模時的編輯與查看讀出的標準數據。（2）在計算出靜/動態工況下的軸向力與傾翻力矩后，查看回轉支承承受能力曲線圖，查找滿足靜/動態工況下的承受能力曲線圖；然后根據曲線圖所屬的型號來查找該型號下的回轉支承軸承的各個標準參數，點擊讀取數據即可將所選擇的數據輸入到編輯框中。利用ADO技術連接標準知識庫的關鍵代碼如下所示回轉支承承受能力曲線圖與型號標準數據庫如圖3、圖4所示，對話框與參數如圖5所示。（3）新建SolidWorks零件，選擇已注冊的可自動進行三維建模的插件（如圖6所示），點擊下拉菜單，根據所選的回轉支承軸承的外形尺寸自動建模，外齒為標準的漸開線齒廓。（4）點擊下拉菜單即可完成對外環，鋼珠，內環，小齒輪的建模，然后進行裝配（如圖7所示）。螺旋槳全回轉運行過程中，回轉支承的內圈固定，機構運行時處于靜止狀態，外圈與三個小齒輪相嚙合，三個小齒輪分別由一個液壓馬達提供動力，因此，為嚙合精確，小齒輪的模數與壓力角必須與外圈齒輪一致，齒廓為漸開線齒廓，所以小齒輪的齒數必須大于41，選定小齒輪的齒數為42。齒輪關鍵代碼如下：

3結束語

在基于知識工程技術的全回轉機構設計過程中，運行SolidWorks二次開發的對話框插件，輸入所需已知參數，可得出靜態與動態工況下的回轉支承軸承的承載力，根據承載力的數值選擇滿足條件的回轉支承承受能力曲線，然后調用標準數據庫中的數據，選擇并讀取該曲線型號下的參數到編輯框中，利用這些標準外形參數，通過SolidWorks零件界面的下拉菜單自動為外圈、鋼珠、內圈、小齒輪建模，實現標準化回轉支承軸承的快速建模，降低設計開發成本、設計者勞動強度以及降低對經驗、專業知識的依賴，提高了全回轉機構設計的效率與質量。

作者：楊興林徐天南陳寧單位：江蘇科技大學能源與動力工程學院