腔式液體靜壓徑向軸承的性能分析系統(tǒng)畢業(yè)論文.doc

腔式液體靜壓徑向軸承的性能分析系統(tǒng)畢業(yè)論文目 錄摘 要IAbstractII主要符號表11 緒論11.1前言11.2課題研究背景及研究意義11.3國內(nèi)外相關發(fā)展狀況31.4課題主要研究內(nèi)容41.5論文章節(jié)結構42 課題基本設計理論52.1液體靜壓軸承52.1.1概述52.1.2液體靜壓軸承的分類62.1.3腔式液體靜壓徑向軸承的工作原理72.1.4腔式液體靜壓徑向軸承的結構、特點及應用82.1.5腔式液體靜壓徑向軸承的設計計算過程82.2開發(fā)工具介紹122.3本章小結153 對話框設計163.1主對話框設計163.2子對話框設計223.3參數(shù)化繪圖對話框233.4本章小結244 對話框驅動程序設計254.1性能計算驅動程序設計254.1.1驅動程序的編寫254.1.2驅動程序的調試及實例驗證274.2參數(shù)化繪圖程序設計314.2.1確定圖形基本參數(shù)314.2.2計算各點坐標324.2.3參數(shù)化繪圖步驟364.3本章小結395 相關機械設計415.1應用場合的確定415.2軸承尺寸的確定416 總結456.1研究結果456.2今后的研究方向45致 謝46參考文獻47附錄A48附錄B56附錄C57附錄D58附錄E611主要符號表D 軸承直徑G0 油膜剛度 N 油腔數(shù) L 軸承寬度l1 軸向封油面寬度Pn 供油壓力 油腔夾角1 周向封油面夾角m 油腔有效夾角 節(jié)流比 有效承載面積系數(shù)Cd 油墊流量系數(shù)A0 油箱有效承載面積 剛度系數(shù)h0 軸承的半徑間隙Z 軸承壁厚t 油腔深度d01 毛細管節(jié)流器毛細管直徑l0 毛細管長度Qj0 毛細管節(jié)流器流量Re 雷諾數(shù)a 小孔節(jié)流器流量系數(shù)d02 小孔節(jié)流器小孔直徑dj 薄膜反饋節(jié)流器薄膜工作直徑hj0 薄膜反饋節(jié)流器節(jié)流間隙西安工業(yè)大學學士學位論文1 緒論1.1前言軸承是機床和各種機械設備中的一個重要零部件。例如機床中的主軸、工作臺或者內(nèi)燃機中的活塞、連桿這類轉動或移動的零件都需要支撐來構成相對運動富（摩擦副）。常見的就是所謂的滑動軸承和滾動軸承兩大類。一般來說，滾動摩擦系數(shù)比普通的滑動摩擦系數(shù)小，前者為0.01的數(shù)量級，而后者為0.1的數(shù)量級。但是，如果能實現(xiàn)全液體潤滑的滾動軸承，也就是相對運動的兩表面之間完全被一層流體膜所隔開，是金屬表面不直接接觸，此時摩擦阻力只由流體膜的內(nèi)摩擦所引起，其滑動摩擦系數(shù)比滾動摩擦系數(shù)還要小得多，為0.001，甚至更小的數(shù)量級。此外，滾動支承為點接觸或線接觸。大型、高精度的滾動軸承制造困難，而滑動支承為面接觸，可以承受更大的載荷，如果設計得當，則回轉精度高。因此，在廣泛應用滾動軸承的同時，滑動軸承在機械設計中得到了越來越廣泛的應用。回顧軸承的應用和發(fā)展歷史，可以看到從古代的風車、磨盤、獨輪車的木結構或鐵結構的簡單軸承，到今天的完善的液體滑動軸承，己經(jīng)歷了千百年的發(fā)展過程。所以，液壓滑動軸承就能夠較普追的為人們所認識和應用。大家也知道，液體滑動軸承只有在產(chǎn)生良好的動壓效應時，才具有摩擦阻力小、抗震性好、有較高的剛度和承載能力、不發(fā)生軸和軸承間的直接表面接觸及干摩擦等優(yōu)點。但是要真正實現(xiàn)這種完全的動壓效應，即實現(xiàn)具有剛性油膜的完全液體摩擦狀態(tài)，在實踐中是比較困難的。這與許多因素有關，象軸與軸承間的配合間隙、楔形比、相對運行速度以及配合面的表面光潔度等都有很大的影響。如，相對速度低，油膜壓力不易形成，就會產(chǎn)生半干摩擦。這樣在啟動或停車時相對速度較低的情況下，軸與軸承表面間由于半干摩擦造成的摩擦損失，不可避免的就要降低軸承的精度和壽命。這顯然是滑動軸承的一個重要缺點和局限性。液體靜壓軸承就是試圖克服上述缺點而在滑動軸承的基礎上發(fā)展起來的，因其無論載荷輕重，轉速高低（即使沒有相對運動）仍然可以形成全流體膜來承載而在機械中應用日益廣泛。1.2課題研究背景及研究意義目前，液體靜壓軸承已經(jīng)在各類機械產(chǎn)品中被廣泛應用，歸納起來，其具有以下一些優(yōu)點：第一，摩擦阻力小。由于實現(xiàn)了純液體潤滑，故主軸和軸承接觸表面之間的摩擦阻力小，主要是由具有一定壓力的潤滑油層黏性所引起的。潤滑油的黏性阻力，遠遠小于干摩擦和半干摩擦以及滾動摩擦的阻力。因為摩擦阻力小，所以在低速條件下由摩擦阻力造成的功率消耗小，傳動效率高。第二，使用壽命長。主軸和軸承的接觸表面由一層油膜隔開，使它們不直接接觸。這樣，無論是長期正常運轉或頻繁地啟動、停止，接觸表面都不會發(fā)生磨損，故能長期保持精度。由于接觸表面不發(fā)生磨損，對軸承的材料要求較低。第三，轉速范圍廣。在各種相對運動速度下（包括速度為零）都有較大的承載能力，相對運動速度的變化對油膜剛度影響小。主軸在低速或高速條件下，正反方向轉動，均能獲得良好性能。第四，阻尼大，抗震性能好。與滑動軸承和動壓軸承相比，不論載荷輕重，由于軸周圍始終包圍著一層壓力油膜，有良好的吸振阻尼作用，使主軸運轉平穩(wěn)，抗振性好得多。第五，主軸回轉精度高。靜壓油膜具有良好的糾正軸和軸承制造誤差的作用，能有效地減小由于表面粗糙度及幾何誤差引起的徑向和軸向跳動，從而提高了主軸的回轉精度，或者說，在保證一定回轉精度條件下，可以降低對軸和軸承制造精度的要求。第六，適應性好。適當選擇油腔、封油面的結構尺寸和供油壓力等參數(shù)，能使軸承的承載能力達到所要求的數(shù)值。合理選擇節(jié)流形式、油膜厚度（軸承間隙）、供油壓力和節(jié)流比等參數(shù)，能使軸承的油膜剛度很大，設計合理的靜壓主軸單元，油膜剛度一般都大于主軸的抗彎曲剛度。利用油膜厚度的大小和油腔壓力的高低來控制工作狀態(tài)，使之在最合理的條件下工作。靜壓軸承能夠滿足輕載到重載、小型到大型、低速到中高速各類機床和機械設備的要求1?；谝陨蟽?yōu)點，液體靜壓軸承的設計計算及繪制工作進一步受到了重視。雖然目前的AutoCAD軟件具有較強的二維、三維繪圖功能，但沒有提供針對行業(yè)設計所必需的模塊程序庫。用戶在實際使用時，不論開發(fā)一個多么小的應用產(chǎn)品都需要從設置線型、繪圖比例、圖幅、標題欄、標準件等一步一步從頭做起，花費較多的時間和精力做一些重復性的基礎工作。因此，有必要開發(fā)面向行業(yè)設計的通用模塊程序庫，提供輔助設計所必要的基本模塊程序，便于用戶在較短的時間內(nèi)開發(fā)出應用產(chǎn)品。通常,在進行機械產(chǎn)品的設計過程中經(jīng)常會遇到軸承的設計計算問題，針對這一情況，結合所學機械設計知識，利用現(xiàn)代的CAD技術，本課題擬研究開發(fā)出一種關于腔式液體靜壓徑向軸承的計算機輔助設計模塊，以提高工作效率，降低出錯率，以縮短機械產(chǎn)品開發(fā)周期。1.3國內(nèi)外相關發(fā)展狀況靜壓軸承經(jīng)歷了100多年的歷史。國外很早就對靜壓軸承進行了研究，最早可以追溯到1851年，法國人L.D.Girard在火車車輪軸承中第一次采用了靜壓軸承，其摩擦系數(shù)小到1/500，幾乎沒有摩擦與磨損。1878年巴黎國際博覽會上展出了能靈活浮動的“近于無摩擦”支座。但是直至1947年D.D.Fuller連續(xù)發(fā)表了一系列關于靜壓軸承設計計算的文章，才推動了它的應用。1945年法國工程師P Gerard發(fā)明了向心靜壓軸承，并于1948年成功地應用于磨床砂輪主軸，提高了精度和壽命。在以后的幾十年中，靜壓技術迅速發(fā)展，應用范圍不斷擴大，幾乎追及整個制造業(yè)、軍工和民用設備上。在低速重載設備中，最著名的應用實例是1938年美國加利福尼亞州Polomar山觀察站的直徑為5.08m的天文望遠鏡采用了靜壓軸承。望遠鏡原先考慮滾動軸承方案，但是即使取摩擦系數(shù)f=0.001時，摩擦力矩也很大，導致轉動結構復雜，而且滾動軸承的摩擦阻力也不穩(wěn)定。最后決定將鏡身支承在三個靜壓油墊上，其摩擦系數(shù)低于0.000004！此外，還有1965年建成的美國西弗吉尼亞州國立無線電天文觀察站的直徑42.7m射電望遠鏡，整個結構支承在四個靜壓油墊上，承受徑向和推力載荷。在高精密機床和測試儀器中，靜壓軸承也獲得了廣泛的應用，這是因為靜壓軸承無磨損，能確保加工精度和生產(chǎn)率，加工過程中抗振性好，且有均化作用，可獲得很高的回轉精度。例如日本豐田工機AHP50-32型超精密車床主軸軸承采用了靜壓軸承。在軸承試驗機和測力計以及液壓馬達中也采用靜壓軸承。美國Texas公司生產(chǎn)的萬能軸承試驗機、美國Jupiter導彈空間計劃中，火箭發(fā)動機的樞軸軸承實驗臺、英國SERC Daresbury實驗室原子核能設備中的磁分析器均采用了靜壓軸承?？傊捎陟o壓軸承的優(yōu)越性，在低速重載機械或高速精密機床、測量儀器以及航天設備中，近半個世紀以來，靜壓軸承得到了很快的發(fā)展。目前，國內(nèi)對于液體靜壓軸承的研究集中在高速精密的機械制造業(yè)中2。我國上海機床廠自1958年開始研究液體靜壓軸承，目前已用于各類精密機床。成都量具刃具廠利用靜壓軸承在設備改造中遍地開花。近年來 ,計算機輔助設計和繪圖軟件已廣泛應用到機械設計和制造過程中 ,對提高機械的設計效率發(fā)揮了巨大作用 ,當前較流行的國內(nèi)外軟件有: PTC公司的 PRO/E 、Solidworks公司的 Solidworks 、Unigraphics Solutions公司的UG 、SDRC公司的 I- DEAS 、Dassult公司 CATIA、MA2TRA公司的 Euclid、CV公司的 CADDS5、Autodesk公司的 AutoCAD和 Inventor 、北航海爾的 CAXA等 ,但是在國內(nèi)機械行業(yè)中應用最廣泛的還是 Autodesk公司的 AutoCAD,Autodesk公司自 1982年推出 AutoCAD1. 0版本到 2006年推出AutoCAD2007版本 ,已成為事實上的計算機二維繪圖標準 ,三維功能也不斷豐富和加強 ,但是 AutoCAD所提供的只是通用的計算機繪圖功能 ,如造型、編輯、標注等，而很少有有關軸承的計算機輔助設計模塊3，這樣一來，在設計過程中會給設計者帶來諸多不便，影響了工作效率，因此，我們可以在此次畢業(yè)設計中嘗試這一方面的開發(fā)工作，從而為今后的設計工作降低出錯率，提高工作效率，縮短機械產(chǎn)品的開發(fā)周期。1.4課題主要研究內(nèi)容本課題是以最新版機械設計手冊為依據(jù)，主要針對第二十一篇第六章液體靜壓軸承中的腔式液體靜壓徑向軸承。應用軸承核算的基本理論知識，在Auto CAD環(huán)境下實現(xiàn)軸承的性能計算，其主要研究內(nèi)容包括：1、研究腔式液體靜壓徑向軸承的特性，分析其工作原理。2、熟悉Visual Lisp語言，并熟練運用。3、在Auto CAD環(huán)境下，運用Visual Lisp語言編寫有關腔式液體靜壓徑向軸承性能計算的主對話框和子對話框，以及相關參數(shù)化繪圖的對話框編寫。4、在Auto CAD環(huán)境下，運用Visual Lisp語言編寫并調試腔式液體靜壓徑向軸承性能計算及參數(shù)化繪圖的對話框驅動程序。5、根據(jù)應用場合設計有關液體徑向軸承的機械結構，繪制裝配圖。1.5論文章節(jié)結構本論文共五章，各章內(nèi)容如下：第一章 緒論 介紹了本課題的研究背景及意義，分析了現(xiàn)有靜壓軸承的優(yōu)缺點，同時介紹了國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向。第二章 基本設計理論 研究腔式液體靜壓徑向軸承的特性，分析其工作原理，并簡要介紹開發(fā)工具Visual Lisp語言。第三章 對話框設計 在所研究的腔式液體靜壓徑向軸承特性基礎上，在Auto CAD環(huán)境下，運用Visual Lisp語言編寫有關腔式液體靜壓徑向軸承性能計算的主對話框和子對話框，以及相關參數(shù)化繪圖的對話框編寫。第四章 對話框驅動程序設計 在Auto CAD環(huán)境下，運用Visual Lisp語言編寫、調試腔式液體靜壓徑向軸承性能計算及參數(shù)化繪圖的對話框驅動程序。第五章 機械部分設計 根據(jù)應用場合，設計有關液體靜壓徑向軸承的機械結構。第六章 總結 對論文的研究工作進行總結。6西安工業(yè)大學學士學位論文 2 課題基本設計理論2.1液體靜壓軸承2.1.1概述液體靜壓軸承是依靠一個外部供油系統(tǒng)供給壓力油，通過節(jié)流器進入軸承的油腔中，形成具有足夠壓力的潤滑油膜將軸頸浮起，保證了軸頸在任何轉速（包括轉速為零）和預定載荷下都與軸頸處于完全液體摩擦的狀態(tài)。 液體靜壓軸承系統(tǒng)由一套專用供油裝置、節(jié)流器和軸承三部分組成，如圖2.1所示。圖2.1 液體靜壓軸承系統(tǒng)組成靜壓軸承由供油系統(tǒng)供給一定壓力油，輸進軸和軸承間隙中，利用油的靜壓力支承載荷，軸頸始終浮在壓力油中。所以，軸承油膜壓強與主軸轉速無關，承載能力不隨轉速而變化。液體靜壓軸承的優(yōu)缺點見表2.1表2.1 液體靜壓軸承的優(yōu)缺點優(yōu) 點（1）純液體摩擦，摩擦阻力小，功率消耗小，傳動效率高。（2）正常運轉和頻繁啟動時，都不會發(fā)生金屬之間的直接接觸造成的磨損，精度保持性好，壽命長。（3）由于軸頸的浮起是依靠外來油的壓力來實現(xiàn)的，因此，在各種相對運動速度下，都具有較高的承載能力，速度變化對油膜剛度影響小。（4）潤滑油層具有良好的抗振性能，軸運轉平穩(wěn)。（5）油膜具有補償誤差的作用，能減少軸與軸承本身制造誤差的影響，回轉精度高。（6）設計靜壓軸承時，只要選擇合理的設計參數(shù)，如封油面尺寸、節(jié)流器形式、供油壓力、節(jié)流比等，就能使軸承的承載能力、油膜剛度、溫升等滿足輕載到重載、低速到高速、小型到大型的各種機械設備的要求。缺 點需要一套可靠的供油裝置，增加了設備、空間和重量。 由于液體靜壓軸承具有許多優(yōu)點，應用日廣。在機床上常采用它作為主軸的支撐，以提高機床的加工精度、承載能力及切削效率，擴大機床的轉速范圍、延長使用壽命。此外，還可利用液體靜壓軸承油腔壓力隨載荷變化的特點，實現(xiàn)自動對刀、恒力切削等自動控制。2.1.2液體靜壓軸承的分類液體靜壓軸承的分類如圖2.2所示本課題主要研究腔式液體靜壓徑向軸承。西安工業(yè)大學學士學位論文 圖2.2 液體靜壓軸承的分類2.1.3腔式液體靜壓徑向軸承的工作原理腔式液體靜壓徑向軸承工作原理如圖2.3所示。以四油腔液體靜壓徑向軸承為例，1、2、3、4均為油腔。從供油系統(tǒng)供給具有一定壓力的潤滑油，通過各個小孔節(jié)流器（或毛細管節(jié)流器），進入相應的軸承油腔內(nèi)?？蛰d時由于各油腔對稱等面積分布，各個節(jié)流器的節(jié)流阻力相同，使軸浮起在軸承的中心位置（忽略軸自重）。此時，軸承封油面各處的間隙（h0）相同，軸承各油腔內(nèi)的壓力（p0）相等。當軸受載荷F后，軸向下產(chǎn)生微小的位移e，使油腔1處的間隙減小到（h0-e）.油流阻力增大，油腔2處的間隙增大到（h0+e），油流阻力減小，因而油腔1的壓力p1升高，油腔2的壓力p2降低。所以油腔1、油腔2便形成壓力差(p=p1-p2)。當A0p(A0為軸承一個油腔的有效承載面積)同載荷F平衡，即F=A0p時，軸便不再往下移，處于平衡狀態(tài)。這種軸承的特點是沒有周向回油槽，如圖2.3（a）所示。空載時，壓力油經(jīng)過節(jié)流器分別進入四個油腔，軸在四個互相對稱的油腔的A0p作用下處于中心位置（忽略軸自重）。這時，油經(jīng)軸承間隙從軸承端面流出，如圖2.3（b）所示。但是，受載后，由于各油腔壓力發(fā)生變化，使得各油腔中的油除了通過間隙從軸承端面流出外，壓力較高的油腔中的油向著壓力較低的油腔流動，即內(nèi)流，如圖2.3（c）所示。圖2.3 腔式液體靜壓徑向軸承工作原理圖2.1.4腔式液體靜壓徑向軸承的結構、特點及應用1、腔式液體靜壓徑向軸承的結構如圖2.4所示圖2.4 腔式液體靜壓徑向軸承結構圖2、腔式液體靜壓徑向軸承的特點：（1）空載時，潤滑油通過軸與軸承間隙，只從軸向封油面流出；（2）流量較小；（3）軸在載荷作用下，油腔內(nèi)的壓力油互相流動產(chǎn)生內(nèi)流現(xiàn)象。3、腔式液體靜壓徑向軸承的應用場合：固定節(jié)流用于對靜剛度要求不高，而流量要求小的設備；可變節(jié)流用于流量要求小的重型設備。2.1.5腔式液體靜壓徑向軸承的設計計算過程本課題以最新版機械設計手冊為依據(jù)，將腔式液體靜壓徑向軸承的設計計算過程歸納如下（其設計流程圖如圖2.5所示）：圖2.3 腔式液體靜壓徑向軸承的設計計算流程圖1.初選參數(shù)L/D、l1/D、供油壓力Pn，及潤滑油，根據(jù)已知條件，計算軸承寬度L、軸向封油面寬度l1； 對于徑向軸承，一般選取L/D為0.6、1.0或1.5，l1/D為0.1或0.2，選取供油壓力Pn0.98N/mm2.2.初選油腔夾角、周向封油面夾角1，計算油腔有效夾角m； 查表2.2，初選油腔夾角、周向封油面夾角1 利用公式（2.1），計算油腔有效夾角m （2.1）表2.2 腔式液體靜壓徑向軸承的n、D、1尺寸腔式液體靜壓徑向軸承D/mmnl1/D0.10.2/。1/。/。1/。3020034696663624784818 42注：本表為油腔夾角,1為周向封油面夾角。n為油腔數(shù)。3.初選節(jié)流比，計算有效承載面積系數(shù)、油墊流量系數(shù)Cd,及油腔有效承載面積A0；一般取=0.3330.667之間。查表2.3，計算有效承載面積系數(shù)、油墊流量系數(shù)Cd利用公式（2.2），計算油腔有效承載面積A0(mm2) （2.2）表2.3 腔式液體靜壓徑向軸承的Cd、名稱Cd、腔式液體靜壓徑向軸承 4.初算軸承剛度系數(shù)； 查表2.4，計算軸承剛度系數(shù)表2.4 計算軸承剛度系數(shù)節(jié)流形式油腔數(shù)備注346N毛細管節(jié)流小孔節(jié)流薄膜反饋節(jié)流5.計算軸承半徑間隙h0； 利用公式（2.3），計算軸承半徑間隙h0 （mm） （2.3）6.計算軸承壁厚t與油腔深度Z； 一般Z(3060)h0 當D40時,t=(0.40.35)D；當40D100時，t=(0.350.2)D；當100D200時，t=(0.20.125)D；當D200時，t=(0.1250.1)D。7.計算節(jié)流器尺寸，并校驗。（1）毛細管節(jié)流器 一般毛細管直徑d0取d00.5mm計算得到 毛細管長度l0由公式（2.4）（mm） （2.4） 校驗層流條件 2000 （2.5） 式中：Qj0節(jié)流器流量； （mm3/s） （2.6） 潤滑油動力粘度（Ns/mm2）；潤滑油密度（Ns2/mm4）； （2）小孔節(jié)流器 利用公式（2.7）計算小孔直徑d0（mm） （2.7） 式中：a小孔節(jié)流器的流量系數(shù)，a=0.60.7 校驗條件：d00.45mm （3）薄膜反饋節(jié)流器 利用公式（2.8）計算節(jié)流間隙hj0（mm） （2.8）式中：dj1、dj2薄膜工作范圍直徑，dj=2.53.5,且0.30.4校驗條件：hj00.03mm2.2開發(fā)工具介紹此次課題主要研究對腔式液體靜壓徑向軸承的參數(shù)化設計，包括對它的相關計算和參數(shù)化繪圖。其中的重點是參數(shù)化驅動以及相關程序的編寫。在AutoCAD 環(huán)境下，可以利用不同的編程語言實現(xiàn)相應的驅動程序，以實現(xiàn)腔式液體靜壓徑向軸承的計算和參數(shù)化繪圖?？刹捎玫木幊陶Z言有：AutoLISP 、ADS、Object ARX、VBA以及Visual LISP，下面是對這五種語言的優(yōu)缺點進行分析比較4： 1、AutoLISP 語言 LISP（LISt Processing）語言是一種計算機的表處理語言，廣泛應用于人工智能領域 。AutoLISP 語言是一種運行在 AutoCAD 環(huán)境下的 LISP 語言并內(nèi)嵌于 AutoCAD 之中，它采用了與Common LISP 一種通用的 LISP 語言相近的語法及習慣約定，并吸收了 LISP語言的主要函數(shù)，增加了針對 AutoCAD特點的許多功能，如：可以把 AutoLISP和 AutoCAD 的繪圖命令結合起來，使設計和繪圖完全融為一體，利用AutoLISP 語言編程可對 AutoCAD 當前數(shù)據(jù)庫進行直接訪問和修改。AutoLISP 語言靈活多變，易于學習和使用，自 AutoCAD 2.18 以來就成為用戶開發(fā) AutoCAD 的主要工具之一。AutoLISP 完全包含在 AutoCAD 的內(nèi)部 AutoLISP 函數(shù)由 AutoLISP 解釋器逐行解釋并請求 AutoCAD 執(zhí)行AutoLISP 程序和 AutoCAD 本身都是獨立的進程，之間的通訊通過IPC(Inter Process Communication)進程間通訊 機制來實現(xiàn) 由于其數(shù)據(jù)庫直接反映為當前的 DWG 文件，用戶通過 AutoCAD 命令來操作其中的實體，但不知道數(shù)據(jù)庫的內(nèi)部結構，所以其速度、穩(wěn)定性都相當?shù)?，而且許多常用的功能和手段 AutoLISP 無法提供包括二進制文件讀寫，內(nèi)存中相互通信實時數(shù)據(jù)庫存取、直接屏幕 I/O 操作、高級用戶接口、調用操作系統(tǒng)功能、直接存取硬件設備、高強度數(shù)據(jù)處理程序快速執(zhí)行、軟件與數(shù)據(jù)加密保護等。2、ADS語言由于 AutoLISP 的缺陷，從 11.0 版本起 AutoCAD 提供了它的 C 語言開發(fā)系統(tǒng) ADS（AutoCAD Development System）。ADS 直接利用 C 編譯器，將應用程序編譯成可執(zhí)行文件在 AutoCAD環(huán)境下運行，既利用了 AutoCAD 環(huán)境的強大功能，又利用了 C 語言的結構化編程、運行效率高的優(yōu)勢。ADS 使以前用 AutoLISP 不能做或做起來很困難的工作變得輕而易舉，如大規(guī)模的計算、動態(tài)圖形顯示、直接對宿主操作系統(tǒng)訪問、直接對外部設備操作等等。同 AutoLISP 一樣，ADS 程序也是一個獨立的進程 ADS 程序與 AutoLISP的通信是一個被動地等待 AutoLISP 請求的無限循環(huán)的過程，即 ADS 程序與AutoCAD 程序并不是直接地通信，而是首先利用 IPC 機制與 AutoLISP 通訊，再通過 AutoLISP 實現(xiàn)與 AutoCAD的通訊，雖然其運行速度比 AutoLISP有所提高，但其穩(wěn)定性和開發(fā)效率仍不太高。3、Object ARX語言鑒于以上兩種工具均存在種種不足 Autodesk 公司在 AutoCAD R13 中推出了又一個新的開發(fā)工具 ObjectARX 。和 AutoLISP ADS 不同的是，ARX（AutoCAD Run-Time Extention）應用程序本身不再是一個獨立的進程，而是一個動態(tài)連接庫。因此 ARX 程序與 AutoCAD 在同一地址空間運行，能夠直接利用 AutoCAD 的內(nèi)核代碼，直接訪問 AutoCAD 的數(shù)據(jù)庫、圖形系統(tǒng)及幾何造型核心，在運行期間實時擴展AutoCAD 具有的類及其功能，建立與AutoCAD 本身固有命令操作方式相同的新命令，這使得 ARX 程序的運行速度大大提高，功能大大增強。又因為其采用 C+為基本開發(fā)語言，具有面向對象編程方式的數(shù)據(jù)可封裝性、可繼承性及多態(tài)性等特點，用其開發(fā)的工程 CAD軟件具有模塊性強、連接簡單、使用方便、內(nèi)部功能高效以及代碼可重用性高等優(yōu)點。另外開發(fā) ARX 應用程序還可以充分利用 Windows 的資源，微軟的基本類庫 MFC(Microsoft Foundation Class)和先進的 Visual C+可視化編程語言和工具,方便、高效地設計具有典型 Windows 風格的 CAD 應用程序。由于ARX 庫能夠很好地與AutoLISP ADS應用程序協(xié)同工作，故編程人員能夠選擇最能滿足其需要和經(jīng)驗的編程工具。用 ARX 進行 AutoCAD 二次開發(fā)，對編程人員的要求很高、編程難度較大、大項目的開發(fā)周期長、而且編程的錯誤可能導致 AutoCAD 的系統(tǒng)崩潰。 4、VBA（Visual Basic for Application）語言 VBA 編程工具利用了 AutoCAD 所提供的 Active Automation 技術，其優(yōu)點在于對編程人員的要求不是很高，但運行速度和開發(fā)效率與 ARX 相比存在一定差距。5、Visual LISP語言Visual LISP 是繼 AutoLISP、ADS、Object ARX、VBA 等之后Autodesk 公司奉獻給廣大用戶的又一強大開發(fā)工具。Visual LISP 是一種可視化的 LISP 語言開發(fā)環(huán)境，它不僅僅是AutoLISP 的簡單擴展，還在其中加入了面向對象的新特征， 使利用 AutoLISP進行 AutoCAD 二次開發(fā)的用戶在編程時更為容易、快捷。Visual LISP 主體模塊是一個Object ARX 應用程序，和其他 ARX 用程序一樣，該模塊可以在 AutoCAD環(huán)境中按需調入，具有即插即用的特征。Visual LISP 可以把 LISP 源代碼編譯成Object ARX 應用程序，編譯后程序的運行效率比解釋型 AutoLISP 程序快310 倍，但其運行速度及開發(fā)效率和 ARX相比還存在一定差距應。針對此次設計，設計者采用Visual LISP語言。 Visual LISP是取代了AutoLISP的新一代LISP語言，它顯著地擴充了AutoLISP的容量。同時，作為一種開發(fā)工具，Visual LISP提供了全面、集開發(fā)環(huán)境IDE（interactive development environment）,包括：編輯器、調試器和其他工具。Visual LISP作為新開發(fā)出的一種軟件工具，它加速了AutoLISP的編程過程。Visual LISP的集開發(fā)環(huán)境（IDE）提供了新的特征幫助，簡化了源代碼的創(chuàng)建、修改，程序調試，編譯、調試。Visual LISP提供了獨立的源代碼編輯器。而在過去，編寫AutoLISP代碼時需要使用其他文本編輯器編輯，再切換到AutoCAD環(huán)境中加載并運行。當進行調試時，用戶必須在程序中間反復輸出變量的值；而當調試結束時，又必須將這些代碼注釋掉，確實又費時、又費力。Visual LISP的開發(fā)功能：在AutoLISP開發(fā)中，用戶進行了一系列不能在AutoCAD中實現(xiàn)的操作，比如說文本編輯就必須在其他文本編輯軟件中進行。其他的功能，如源代碼調試，就只有Visual LISP中提供了。在Visual LISP的集成環(huán)境中，用戶可以進行幾乎所有的必要操作，包括文本編輯、程序調試、與AutoCAD及其他應用程序交換信息等。下面是Visual LISP集開發(fā)環(huán)境（IDE）的基本功能：1）語法檢查器將檢查AutoLISP程序中的語法錯誤，包括內(nèi)部函數(shù)的誤用。2）文本編輯器提高了程序的執(zhí)行速度并提供了安全、有效的傳輸平臺。3）專門為AutoLISP源代碼調試設計的調試器支持在AutoCAD中分步執(zhí)行并觀察運行結果。4）文本編輯器支持AutoLISP和DCL編程，編程時將使用不同的顏色來標記不同的語法結構。5）AutoLISP結構化編程，使程序增加了可讀性。6）便捷的觀察特性，支持對變量、表達式的瀏覽和修改，支持瀏覽AutoLISP數(shù)據(jù)及AutoCAD圖形實體。7）上下文相關幫助，提供了AutoLISP函數(shù)的詳細信息及符號名快速查詢。8）工程管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)方便了多文件的管理。9）多個AutoLISP文件編輯后成為一個模塊。10）自動保存編程和調試環(huán)境。11）Visual LISP引入智能控制窗口，提供了AutoCAD文本窗口的基本功能，并具備交互特性。Visual LISP與AutoCAD的關系：Visual LISP有自主的窗口和操作界面，但它并不與AutoCAD相獨立。當Visual LISP運行時，AutoCAD必須同時進行。在Visual LISP集成編輯環(huán)境中運行程序時，用戶經(jīng)常需要與AutoCAD圖形和命令窗口交換信息。當AutoCAD最小化時，Visual LISP接管了控制，用戶必須手工恢復并激活AutoCAD窗口。2.3本章小結 本章簡要闡述了液體靜壓軸承的特點和分類，分析了腔式液體靜壓徑向軸承的工作原理及相關特性，闡明了腔式液體靜壓徑向軸承的設計計算過程，并介紹了五種不同的開發(fā)工具，詳細介紹了本次設計所使用的編輯語言Visual LISP語言，為下一步的研究設計工作奠定了理論基礎。24西安工業(yè)大學學士學位論文 3 對話框設計對話框是一種形象、直觀的人機交互界面，用戶可以隨意輸入、隨時修改，鼠標、鍵盤并用。本章是在了解了腔式液體靜壓徑向軸承的設計計算過程，并掌握了Visual LISP語言的基礎上，完成腔式液體靜壓徑向軸承的性能計算及參數(shù)化繪圖的對話框設計，從而實現(xiàn)設計計算過程直視化、便捷化。依據(jù)第二章2.1.5腔式液體靜壓徑向軸承的設計計算過程，設計相關對話框。由于計算過程中，部分參數(shù)需要通過查表獲取，故需設計若干個子對話框為用戶提供所需數(shù)據(jù)。3.1主對話框設計該對話框是腔式液體靜壓徑向軸承性能計算的主要部分，其對話框如圖3.1所示。對應的對話框程序見附錄A： 圖3.1 腔式液體靜壓徑向軸承性能計算該對話框設計中分別使用了編輯框（edit_box）、下拉列表（popup list）、按鈕（button）、行（row）、列（column）、加框列（boxed_column）、部分文本（text_part）等對話框控件。另外，這里還需注意的是，每個對話框中至少包含一個按鈕（或功能相當?shù)目丶?、編輯框（edit_box）例3.1.1編輯框用于輸入字符串，其標簽顯示在該框的左邊，它的默認寬度為12個字符，當輸入的字符多于12時，文本自動向左滾動，框內(nèi)的字符串即為編輯框的值（value）.例中編輯框在DCL文件中定義如下：2、下拉列表（popup list） 例3.2.1 例3.2.2 下拉列表具有編輯框和列表框的兩個特點，它的初始狀態(tài)像一個編輯框，標簽顯示在框的左邊，框內(nèi)只有一行字符和一個向下的箭頭（如例3.1.1），單擊框內(nèi)箭頭，將彈出一個列表（如例3.2.2），選取表內(nèi)文本后，列表自動關閉，在編輯框內(nèi)顯示選中的內(nèi)容。下拉列表的值是被選中的文本行的序號。例中下拉列表在DCL文件中定義如下：3、按鈕（button） 例3.3.1 例3.3.2 按鈕適用于立即產(chǎn)生可視的操作，如退出對話框、彈出對話框及其他特定操作。例3.3.1用于計算，例3.3.2用于彈出對話框。例3.3.1按鈕在DCL文件中定義如下：例3.3.2按鈕在DCL文件中定義如下：4、行（row） 例3.4.1 行是將若干控件構成水平分布的一個組件。例3.4.1即是將一個按鈕和一個編輯框水平分布，其在DCL文件中定義如下： 5、列（column） 例3.5.1 列是將若干控件構成垂直分布的一個組件。例3.5.1即是將兩個編輯框垂直分布，其在DCL文件中定義如下： 6、加框列（boxed_column） 例3.6.1 顧名思義，加框列就是加了一個矩形框的列。例3.6.1即就是將由幾個編輯框和下拉列表組成的列而組成的加框列，其在DCL文件中定義如下：7、部分文本（text_part） 例3.7.1 文本控件通常用于顯示提示或警告信息。它只有一個label屬性。例3.7.1在DCL文件中定義如下：該對話框中各組合控件欲實現(xiàn)功能如下:1、圖3.2由用戶輸入已知數(shù)據(jù)，為對話框之后的計算提供條件。圖3.2 輸入已知數(shù)據(jù)2、圖3.3實現(xiàn)參數(shù)L/D、l1/D、供油壓力Pn的初選，并計算軸承寬度L、軸向封油面寬度l1圖3.3 初算及計算3、圖3.4實現(xiàn)油腔夾角、周向封油面夾角1的初選，計算油腔有效夾角m圖3.4 初選夾角4、圖3.5實現(xiàn)潤滑油的選擇圖3.5 初選潤滑油5、圖3.6實現(xiàn)節(jié)流比的選擇，及部分參數(shù)的計算圖3.6 選擇節(jié)流比，計算部分參數(shù)6、圖3.7實現(xiàn)軸承壁厚及油腔深度的計算圖3.7 計算軸承壁厚及油腔深度7、圖3.8實現(xiàn)節(jié)流器的尺寸計算，用戶可以根據(jù)所選節(jié)流器的不同進行計算，完成校核工作。圖3.8 確定節(jié)流器尺寸，完成校核3.2子對話框設計該對話框主要是對主對話框在計算過程中所需查表部分的補充設計，其中包括初選、1對話框設計，選取潤滑油的對話框設計。 1、初選、1對話框設計 其對話框如圖3.2所示，對應的對話框程序見附錄B：圖3.2 初選、1對話框 該對話框設計中使用了編輯框（edit_box）、按鈕（button）及圖像（image）控件，前兩者已經(jīng)在主對話框中有所介紹，這里就不贅述。圖像（image）是在一個矩形區(qū)域內(nèi)顯示矢量圖形、色彩填充塊等的控件。圖像的值是單擊圖像時的位置，通過Visual LISP程序可以獲取該位置，從而根據(jù)這些位置設計相應的動作。必須指定圖像的width、height或二者之一。圖像的內(nèi)容由Visual LISP程序確定。該子對話框圖像控件在DCL文件中定義如下： 另外，用戶需將從圖中選取的數(shù)據(jù)填寫在編輯框內(nèi)。 2、選擇潤滑油的對話框設計 其對話框如圖3.3所示，對應的對話框程序見附錄C： 圖3.3 初選潤滑油對話框 與初選、1對話框類似，該對話框采用了編輯框、圖像控件以及“確定”、“取消”按鈕。用戶需將從圖中選取的數(shù)據(jù)填寫在編輯框內(nèi)。3.3參數(shù)化繪圖對話框 該對話框主要是在實現(xiàn)了腔式液體靜壓徑向軸承的性能計算的基礎上，完成腔式液體靜壓徑向軸承的參數(shù)化繪圖功能，其對話框如圖3.7所示，對應的對話框程序見附錄D：圖3.7 腔式液體靜壓徑向軸承參數(shù)化繪圖對話框 該對話框通過用戶輸入x、y值，或者點擊按鈕，實現(xiàn)軸承在裝配圖中插入點的確定，然后用戶輸入“其它幾何數(shù)據(jù)”（該數(shù)據(jù)均為主對話框中計算、校驗合格的數(shù)據(jù)），點擊按鈕，即可在AutoCAD環(huán)境中自動繪制出腔式液體靜壓徑向軸承的主視圖或左視圖。3.4本章小結 本章介紹了腔式液體靜壓徑向軸承性能計算及參數(shù)化繪圖的對話框設計，其中，其性能計算的對話框設計包括主對話框的設計和子對話框的設計。此次工作是實現(xiàn)第四章驅動程序設計的必要前提。西安工業(yè)大學學士學位論文 4 對話框驅動程序設計4.1性能計算驅動程序設計4.1.1驅動程序的編寫對話框文件描述了對話框的結構和外形、所屬控件的樣式、功能及控件的布局。編寫好的對話框只是一個簡單的界面描述，它不能獨立地顯示，也不能完成任何用戶想要執(zhí)行的操作，要將對話框顯示在屏幕上，使對話框及其個控件發(fā)揮作用，必須依靠驅動程序。 對話框驅動流程圖如圖4.1所示。圖4.1 對話框驅動程序流程圖對話框驅動過程如下所述：1、加載對話框文件Visual LISP程序首先調用load_dialog函數(shù)加載指定的對話框文件，若加載成功返回一個大于零的整數(shù)。返回的整數(shù)類似于文件標識號，是顯示和卸載對話框文件的主要參數(shù)，應該將其賦給一個變量保存，以備程序使用。2、將對話框顯示到屏幕上調用new_dialog函數(shù)，將已加載的對話框文件中指定名字的對話框（一個對話框文件可定義多個對話框）按照指定的位置顯示到屏幕上，默認位置在屏幕的中央。3、初始化控件根據(jù)對話框文件中控件的屬性值對控件初始化，也可調用set_tile、mode_tile或action_tile等函數(shù)對控件初始化。只有經(jīng)過初始化的控件才有了初始化的外觀、狀態(tài)或功能。4、激活對話框調用start_dialog函數(shù)。對話框處于激活狀態(tài)，等待并接收用戶施加在對話框上的操作，直到某一操作直接或間接地調用了done_dialog函數(shù)，對話框消失（但并沒有釋放對話框所占用的存儲空間）。5、用戶操作對話框用戶可隨意進行單擊按鈕或切換開關，向編輯框鍵入字符，選取列表的選項或拖動滑動條等操作?？丶鶕?jù)用戶的操作執(zhí)行相應的動作（有的控件可能不執(zhí)行任何動作）。動作可以是執(zhí)行表達式、調用函數(shù)，也可以通過get_tile、get_attr等函數(shù)獲取控件的屬性值或通過set_tile、mode_tile函數(shù)設置控件的屬性。6、卸載對話框文件如果用戶選擇了確定、取消、退出或其他含有退出功能的按鈕，首先調用done_dialog函數(shù)，對話框從屏幕上消失，然后調用unload_dialog函數(shù)，卸載對話框文件，釋放對話框所占用的存儲空間。7、對話框向應用程序傳遞數(shù)據(jù)對話框本身本身并不具備向應用程序傳遞數(shù)據(jù)的功能。它只是利用某些控件將用戶的輸入或操作作為屬性的值存放到這些控件。應用程序必須自己從對話框的一些控件中獲取數(shù)據(jù)。應用程序還要設置“確定”按鈕和“取消”按鈕的動作。這兩個按鈕都含有調用done_dialog函數(shù)d的表達式，但“確定”按鈕的動作還含有從對話框獲得最新數(shù)據(jù)功能的表達式或函數(shù)，于是單擊“確定”按鈕對話框消失，將數(shù)據(jù)傳遞給應用程序，若單擊“取消”按鈕對話框雖然消失，但不向應用程序傳遞數(shù)據(jù)?；诘谌碌膶υ捒蛲庑卧O計，設計腔式液體靜壓徑向軸承性能計算的對話框驅動程序見附錄E。這里需要說明的是，通過對圖3.2加載幻燈片，出現(xiàn)圖4.3，幻燈片.sld文件由.dwg文件生成，其中幻燈片文件生成過程如圖4.2所示，生成命令為“mslide”，圖3.3的加載與上同理。圖4.2 幻燈片文件生成過程圖4.3 加載幻燈片后的對話框4.1.2驅動程序的調試及實例驗證參照機械設計手冊第六章 軸承有關例題（已知：徑向軸承直徑D=6cm，要求徑向軸承的油膜剛度G0=314N/m，設計小孔節(jié)流無周向回油、四油腔、對稱等面積徑向軸承。）調試及驗證過程如下：1、點擊，檢查活動窗口，檢查無誤后，點擊，加載該程序“c:qs”如圖4.4所示,此時AutoCAD界面出現(xiàn)如圖4.5“腔式液體靜壓徑向軸承性能計算”對話框（其中所示數(shù)據(jù)為初始化數(shù)據(jù)，用戶可根據(jù)需要改換）。圖4.4 加載程序“c:qs”圖4.5 出現(xiàn)“腔式液體靜壓徑向軸承性能計算”對話框2、輸入、選取數(shù)據(jù)后，點擊按鈕及按鈕，則對應編輯框內(nèi)出現(xiàn)相應計算結果。3、點擊“選取夾角”中按鈕，出現(xiàn)子對話框“選取、1”，如圖4.6所示（其中所示數(shù)據(jù)為初始化數(shù)據(jù)，用戶可