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基于SolidWorks的齿轮泵虚拟设计系统

基于SolidWorks的齿轮泵虚拟设计系统 2011年12月03日 来源： 摘要：为了改进传统齿轮泵设计方法的不足，利用三维设计软件SolidWorks和可视化编程软件VB来开发齿轮泵的虚拟设计系统，指出齿轮泵虚拟设计系统中的一些关键技术，实现了齿轮泵的设计和装配的程序化，具有较高的实用价值。关键字：齿轮泵 SolidWorks 参数化 虚拟设计引言目前，齿轮泵的工作压力已接近柱塞泵，组合负载传感方案为齿轮泵提供了变量的可能性，这意味着齿轮泵与柱塞泵之间原有清楚的界限变得愈来愈模糊了。齿轮泵与柱塞泵相比，具有结构简单、低成本、抗污染能力强及维护要求低的优点，且齿轮泵应用广泛，型号较多，开发齿轮泵的参数化虚拟设计系统，有着重要的实际应用意义和现场应用价值。SolidWorks是一套基于Windows的CAD／CAE／CAM／PDM桌面集成系统，可以实现全参数化的三维实体造型设计。SolidWorks通过OLE技术为用户提供了强大的二次开发接口，凡是支持OLE编程和COM组件对象模型的开发工具，都是可以用于SolidWorks的二次开发，创建出用户定制的、专用的SolidWorks功能模块，这些都为实现齿轮泵的虚拟设计奠定了基础。1 齿轮泵的参数化造型设计参数化造型设计是SolidWorks软件核心功能之一，包括集成化线框、曲面和实体造型、二维草图设计以及基于特征的造型等。它提供尺寸驱动的几何变量，用交互式方法检查模型变化的结果，其模型可智能化。参数化造型虚拟技术通过记录几何体间的所有依存关系，自动捕捉设计者的意图。(1)齿轮泵零部件尺寸计算齿轮泵的零部件尺寸计算是整个齿轮泵虚拟设计系统的基础部分，主要是主、从动齿轮的参数计算和传动轴的参数计算以及卸荷槽的参数计算等，要分别编制齿轮参数计算模块、传动轴计算模块和卸荷槽计算模块等。其中最重要的是齿轮的参数计算，为制造方便，齿轮泵的齿轮通常采用增一齿修正法，其参数计算不同于通常的齿轮设计，如图1所示。设计计算模块根据已知的齿轮泵工作压力、负载、转速等设计参数，设计计算齿轮泵各零件的结构尺寸，并根据计算公式及设计经验进行优化选型。

图1 齿轮泵齿轮参数设计模块

(2)关键部件的结构设计SolidWorks不仅支持传统的自下而上的传统设计，而且可以自上而下进行设计。在自下而上设计方法中，先设计单个零件，然后再装配成装配体；在自上而下设计方法中，使用装配体内部的布局来驱动零件和装配体的设计。在构思、开发与改进模型设计的重复过程中，用约束管理来保持特定部件间的约束关系，相互关联的配合不变。一个约束关系能使许多零部件结构设计自动进行，并可保证设计对零部件问所要求关系的一致。2 利用VB调用SolidWorks利用下面一段程序就可以通过可视化编程软件VB调用SolidWorks软件，图2为利用VB开发出的齿轮泵虚拟设计系统的主界面。Private Sub Command1_Click()Dim swApp As SldWorks.SldworksDim Part As SldWorks.ModelDoc2Set swApp = CreateObject("sldworks.application")

图2 齿轮泵的虚拟设计系统主界面

3 齿轮泵的虚拟装配模块齿轮泵由主动齿轮、从动齿轮、主动轴、从动轴等多个零件共同组成，这些零件被赋予了一定的约束关系，这样的约束关系在Solidworks中被称之为配合关系。使用配合关系，可以相对于其他零部件来精确地定位零部件，同时也可定义零部件如何相对于其他零部件移动和旋转，在这里主要研究的是零件配合时相互的定位关系。在Solidworks API中可以使用的配合类型也有8种。Solidworks API在swconst．h and swconst．bas中定义的swMateType-e列表中定义了以下8种装配关系，分别是swMateCOINCIDENT(重合)、swMateCONCENTRIC(同心)、swMatePERPENDICULAR(垂直)、swMatePARALLEL(平行)、swMateTANGENT(相切)、swMateDISTANCE(距离)、swMateANGLE(角度)、swMateUNKNOWN。零件配合时还有3种相应的对齐类型，这3种对齐类型定义在swconst．h and 8Wcoast．bas中的swMateAlign．e列表中，分别是swMateAlignALIGNED(同向对齐)、swMateAlignANTI．ALIGNED(反向对齐)、swMateAlignCLOSEST(最近处对齐)。本系统通过调用SolidWorks软件具有装配功能的API函数，能够自动实现齿轮泵的装配，并且可以对其进行质量检测、体积检测和干涉检查等操作，从而实现齿轮泵的虚拟装配，制作出齿轮泵的虚拟样机。4 结语以三维设计软件SolidWorks为基础，结合可视化编程软件VB开发的齿轮泵虚拟设计系统具有二大功能：①可以完成齿轮泵主体的设计任务，只需改变齿轮泵的相关参数，就可以设计出新产品；②可以通过该系统实现齿轮的虚拟装配，为齿轮泵的虚拟制造提供了基础，从而提高设计质量，缩短设计试制周期，降低试制费用，增强产品的市场竞争能力。(end)

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