知识工程在全回转机构中的应用范文

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《机械杂志》2014年第六期

1基本原理

1.1知识工程技术知识工程是一种将某领域知识重复利用于新型设计的工程学理论。[4]其核心是将有关学科专业知识、领域知识、用户成熟的设计经验、设计参数的选择依据、试验数据、材料数据、用户反馈信息、相关设计标准及规范等知识嵌入设计软件中，通过知识再利用，实现逻辑判断和推理，进一步实现产品的智能化设计，如图1所示。这些知识以各种形式存在，例如：设计图表、工程方程式、经验数据、模糊的规则以及人类直觉等。判断知识工程系统是否成功，很大程度上取决于它是否能收集、表示知识以及应用于问题解决。

1.2ATL技术对SolidWorks的二次开发从2006版本开始，SolidWorks提供的二次开发向导中，VisualC++6.0平台上的向导就是基于ATL技术构造的。[5]ATL实质是一套C++模板库，它采用特定的基本实现技术（包括COM技术、C++模板类技术及C++多重继承技术等），摆脱了大量冗余代码，开发出来的COM应用代码简洁高效。插件是二次开发的结果，插件对象是一个DLL文件，可以直接加载到SolidWorks软件中使用，它将注册信息写入注册表。注册成功后，点击菜单/工具/插件，弹出的对话框中显示出当前可以加载的插件，以便用户选择是否加载该插件。

1.3数据库访问原理ADO(MicrosoftActiveXDataObjects)是微软通用数据访问的组成之一。利用ADO提供的API，开发人员可以访问任何数据类型，它不仅支持关系型的数据库，还支持非关系型的数据库[6]。ADO封装了OLEDB，但却屏蔽了OLEDB的复杂性，开发人员通过它可以轻松自如地访问各种类型的数据库。本文正是以Access作为回转支承轴承选型的标准数据库，利用ADO数据库访问技术来连接Access数据库。

2全回转桨关键部件回转支承轴承设计实例

2.1回转支承轴承设计基本流程基于知识工程的回转支承轴承的设计基本流程如图2所示，首先输入所需的已知参数，然后按照静态工况与动态工况分别计算轴向力与倾翻力矩，将计算所得的结果参考回转支承承受能力曲线图，对比后选取满足条件的曲线图，再调用回转支承型号标准数据库，选取满足条件的曲线图代号，读取各数据，然后进入SolidWorks环境生成三维实体模型。

2.2回转支承轴承的设计（1）基于知识工程的回转支承轴承的设计步骤如下：经过计算，舵桨重量为35t，根据设计要求，正车拖力不少于80t。回转支承到下水平轴的垂直距离为3.129m，回转支承轴承静态工况下安全系数为1.1，动态工况下系数为1.36。根据《机械设计手册》中单排四点接触球式（01系列）回转支承轴承的选型计算公式。式中：F''''a为回转支承当量中心轴向力，104N；M''''为回转支承当量倾翻力矩，104N；fs为回转支承静态工况下的安全系数；fd为回转支承动态工况下的安全系数；根据上式，将已知参数和所要得出的参数编辑成对话框，并集成回转支承轴承的选型计算公式，制定查看回转支承承受能力的参考曲线图和回转支承型号的标准参数的按钮，设置单排四点接触式（01系列）回转支承轴承的剖面图，以及各尺寸的编辑框，以供自动建模时的编辑与查看读出的标准数据。（2）在计算出静/动态工况下的轴向力与倾翻力矩后，查看回转支承承受能力曲线图，查找满足静/动态工况下的承受能力曲线图；然后根据曲线图所属的型号来查找该型号下的回转支承轴承的各个标准参数，点击读取数据即可将所选择的数据输入到编辑框中。利用ADO技术连接标准知识库的关键代码如下所示回转支承承受能力曲线图与型号标准数据库如图3、图4所示，对话框与参数如图5所示。（3）新建SolidWorks零件，选择已注册的可自动进行三维建模的插件（如图6所示），点击下拉菜单，根据所选的回转支承轴承的外形尺寸自动建模，外齿为标准的渐开线齿廓。（4）点击下拉菜单即可完成对外环，钢珠，内环，小齿轮的建模，然后进行装配（如图7所示）。螺旋桨全回转运行过程中，回转支承的内圈固定，机构运行时处于静止状态，外圈与三个小齿轮相啮合，三个小齿轮分别由一个液压马达提供动力，因此，为啮合精确，小齿轮的模数与压力角必须与外圈齿轮一致，齿廓为渐开线齿廓，所以小齿轮的齿数必须大于41，选定小齿轮的齿数为42。齿轮关键代码如下：

3结束语

在基于知识工程技术的全回转机构设计过程中，运行SolidWorks二次开发的对话框插件，输入所需已知参数，可得出静态与动态工况下的回转支承轴承的承载力，根据承载力的数值选择满足条件的回转支承承受能力曲线，然后调用标准数据库中的数据，选择并读取该曲线型号下的参数到编辑框中，利用这些标准外形参数，通过SolidWorks零件界面的下拉菜单自动为外圈、钢珠、内圈、小齿轮建模，实现标准化回转支承轴承的快速建模，降低设计开发成本、设计者劳动强度以及降低对经验、专业知识的依赖，提高了全回转机构设计的效率与质量。

作者：杨兴林徐天南陈宁单位：江苏科技大学能源与动力工程学院