基于知识工程的曲柄压力机齿轮传动机构参数化技术研究.pdf

第41卷第9期Vol． 41 No． 9FORGING 模型的参数化;曲柄压力机;齿轮传动DOI: 10． 13330/j． issn． 1000-3940． 2016． 09． 029中图分类号: TP391． 7 文献标识码: A 文章编号: 1000-3940 (2016) 09-0152-06Research on parametric technology for gear transmission mechanism ofcrank press based on knowledge engineeringSong Long, Jia Zhixin, Xu Xiaokun(School of Mechanical and Energy Engineering, Ningbo Institute of Technology, Zhejiang University, Ningbo 315100, China)Abstract: In order to shorten the design cycle of mechanical product and improve the efficiency, a new rapid design method for mechanicalproduct was proposed based on the SolidWorks software platform. For the gear transmission mechanism of crank press, based on knowledge engi-neering technology and combining with the parametric design method, the major part was studied, and the knowledge engineering base of geartransmission mechanism was constructed on the basis of instance base, template base and database. Furthermore, the CAD design of the geartransmission mechanism of crank press was completed by the secondary development technology. Thus, the rapid mode selection, design andcalculations are achieved by this approach, and it is beneficial to the accumulation and inheritance of design knowledge.Key words: knowledge engineering; model parameterization; crank press; gear transmission mechanism目前,随着客户需求的多样化、产品复杂化及收稿日期: 2016 -03 -01;修订日期: 2016 -07 -20基金项目:宁波市科研攻关资助项目(2013A10051)作者简介:宋 龙(1990 - ),男,硕士研究生E-mail: songsdjn@126． com通讯作者:贾志欣(1970 - ),女,博士,教授E-mail: jzx@ nit． zju． edu． cn市场的全球化,制造企业之间的竞争不仅仅体现在产品质量上,产品的设计周期也逐步成为重要因素。曲柄压力机是一种在金属压力加工行业常用的冷冲压设备,广泛应用于汽车、电器仪表、国防工业以及日用品等生产部门。其中齿轮传动机构是曲柄压力机的重要组成部分[1],它将电动机的运动和能量按照一定的要求传给曲柄滑块机构。目前,在■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■[4] Hifi M, Roucairol C. Approximate and exact algorithms for con-strained (un) weighted two-dimensional two-staged cutting stockproblems [J]. 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A parallel algorithm for con-strained two-staged two-dimensional cutting problems [J]. Com-puters (2)和领域专家交流设计经验,将他们丰富的设计经验整理提取出来; (3)在以往设计案例和模型中寻找设计规律,获取新的设计知识。齿轮传动机构设计知识的获取采用了多种形式的知识获取方法。如采取了查阅相关设计手册,与工程技术人与交流等方法,具体获取方式如表1所示。知识表示是将设计知识用计算机能够识别的程序代码表示出来。知识的形式多种多样,选择合适的知识表示方法能够有效地对知识加以利用,提高系统的工作效率。知识表示方法主要有以下3种。(1)数据库表示法。数据库是对大量数据信息进行存储的有效方式,并且对数据库的管理和维护表1 齿轮传动机构知识的获取Table 1 Acquisition of knowledge for gear transmission mechanism知识对象知识内容获取方式传动方案传动级数压力机设计手册、与设计人员交流、对已有设计方案进行归纳和总结齿轮部分齿轮配比机械设计手册、压力机设计手册离合器制动器离合器制动器的选型离合器制动器产品样本轴承轴承型号的选择轴承产品样本十分简单和便捷,旧知识的修改和新知识的添加都可以在数据库中快速的实现。(2)过程表示法。过程表示法是采用程序的方式对知识进行表示。该程序结构可以使用函数、一段程序或者一个程序模块。在参数化设计过程中,经常要用到模型和工程图纸的复制功能,因此可以将模型的复制功能写成一个子程序,在模型复制时随时调用。在本设计中定义了多个函数,如模型复制的功能函数、方程式更新函数,实现特定的功能。(3)产生式表示法。产生式表示法又可称为规则表示法,人类大脑存储的各种知识信息之间存在着逻辑或因果关系,可以抽象的表示为“ IF -THEN”的关系。例如在设计齿轮传动机构时,根据滑块行程次数SPM不同,其结构形式有单级传动、两级传动。表示为: 1) IF 20≤ SPM≤ 35 THEN两级传动; 2) IF 35 40 ~160 ≤ 35 + n -4010 ×53． 2 知识工程库知识工程库是知识的集群,通过对知识的提取转换为在计算机中存储、管理和维护的知识集合。曲柄压力机齿轮传动机构的知识工程库是在原有设计案例分析、整理和归纳的基础上创建的,由实例库、模板库和数据库构成。3． 2． 1 实例库齿轮传动机构的实例库是已经设计过的齿轮传动机构部件的实例。实例库是以三维模型的形式存在,关于实例的信息描述则放在数据库中,包括实例的设计参数、存储路径等。3． 2． 2 部件模板库针对齿轮传动机构的4种类型,建立起传动机构的4种模型。将这4种模型放入模板库中,根据离合制动器的类型和传动级数,选取相应的模板模型。3． 2． 3 零件模板库(1)齿轮库。在本机型中,离合制动器置于传动轴上,由于离合制动器具有一体式和分体式两种形式,因而传动轴齿轮的结构形式也分为一体式和分体式。在每一档的行程次数下,根据离合制动器的不同分别建立相应模型。对于大齿轮、小齿轮、中间齿轮和惰齿轮则根据设计的参数分别建立模型。在新的设计任务时,只需调用,自动完成设计。(2)飞轮库。飞轮置于传动轴上。如果离合制动器为一体式,则直接与之相连;如果离合制动器为分体式,则离合器与之相连。根据这两种形式分别建立模型。(3)标准件及外购件包括电动机、离合制动器等,这部分模型的设计已经标准化和规范化。根据产品设计要求将标准件供应商的相关产品建模存放在模型库中。设计时,根据设计参数,通过程序的选型计算,选择出合适的型号进行自动替换,安装孔位自动更新。3． 2． 4 数据库齿轮传动机构的参数化设计过程中,涉及大量的信息和数据,因此需要建立数据库来存储数据。本设计中使用Access作为工具存储关于设计当中的数据和信息。数据库主要包括模型选型表、模型路径表和模型参数表。图4为一体式离合制动器选型表。图5为传动机构齿轮路径表。4 齿轮传动机构CAD设计方法采用本文中的设计方法,利用二次开发技术,在SolidWorks平台上,完成了基于知识工程压力机齿轮传动机构的CAD设计。用户在压力机设计参数界面输入压力机的参数、选择离合制动器的类型后,系统把设计参数及用户选择类型存储到数据库中,自动完成传动机构的3D模型和工程图纸的设计。压力机设计参数界面如图6所示,传动机构设计界面如图7所示。如图8所示,齿轮传动机构的CAD设计流程如下:(1)根据行程次数SPM,确定传动级数,结合用户设定参数中压力机吨位及离合制动器的类型,程序读取传动机构模型实例路径表,将传动机构复制到设计目录;551第9期宋 龙等:基于知识工程的曲柄压力机齿轮传动机构参数化技术研究 图4 一体式离合制动选型表Fig． 4 Table of integrated clutch brake selection图5 传动机构齿轮路径表Fig． 5 Path table of transmission mechanism gears图6 压力机设计参数界面Fig． 6 Design parameters interface of press(2)根据压力机吨位、行程长度、行程次数SPM及离合制动器的形式,程序读取离合制动器选型表,记录配离合制动器的型号,同时完成离合制动器的复制替换工作;(3)根据压力机吨位、行程次数SPM及离合制动器的型号完成齿轮部分和飞轮的复制替换工作;图7 传动机构设计界面Fig． 7 Design interface of transmission mechanism(4)当齿轮部分设计完成后,对传动箱及中间轴更新参数。5 结论本文针对曲柄压力机齿轮传动机构研究了知识651锻 压 技 术 第41卷图8 齿轮传动机构CAD设计流程图Fig． 8 CAD design flow chart of gear transmission mechanism工程技术与参数化技术相结合的设计方法,将长期积累设计知识进行有效的分析和整理并建立知识工程库。在SolidWorks平台下,结合二次开发技术,实现了齿轮传动机构的快速设计,缩短了设计周期。参考文献:[1] 何德誉.曲柄压力机[M].北京:机械工业出版社, 1981.He D Y. 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