專利名稱：旋轉(zhuǎn)機(jī)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種采用計(jì)算機(jī)輔助工程的傳輸系統(tǒng)和傳動(dòng)系的設(shè)計(jì)，特別是那些包括由齒輪、發(fā)電機(jī)、馬達(dá)、轉(zhuǎn)子、定子、離合器、軸以及軸承組成的旋轉(zhuǎn)機(jī)器組件的傳輸系統(tǒng)和傳動(dòng)系的設(shè)計(jì)。在本發(fā)明的全文中，應(yīng)當(dāng)理解的是術(shù)語(yǔ)傳動(dòng)裝置指整個(gè)傳動(dòng)系，其可以包括輸入軸、齒輪箱、離合器、軸、傳動(dòng)軸、電動(dòng)馬達(dá)、發(fā)電機(jī)、半軸、分線箱、差速齒輪、動(dòng)カ輸出單元、輔助動(dòng)カ單元、輪轂減速單元、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、正時(shí)齒輪系和輸出軸。
背景技術(shù)：
設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)機(jī)器(例如復(fù)雜的傳動(dòng)裝置或齒輪箱布置)是復(fù)雜的并且是需要耗費(fèi)時(shí)間的。設(shè)計(jì)者在最初的設(shè)計(jì)階段通常采用概念模型，例如，“符號(hào)圖”，這些概念模型提供了一種觀看部件之間的功能關(guān)系的簡(jiǎn)單的方式。這樣的圖幫助旋轉(zhuǎn)機(jī)器的設(shè)計(jì)者使他們的設(shè)計(jì)概念化而不用返回到深度的結(jié)構(gòu)分析或詳細(xì)的工程圖中。最初，他們能限定這些功能關(guān)系而不需要限定關(guān)于部件的尺寸和包裝的信息。一旦針對(duì)給定的旋轉(zhuǎn)機(jī)器布置的ー個(gè)或多個(gè)概念的基本功能已經(jīng)建立，該布置要經(jīng)過(guò)更詳細(xì)的結(jié)構(gòu)分析，通常由很多專門的后臺(tái)工程人員執(zhí)行，以限定動(dòng)カ流、確定部件的尺寸、部件的包裝、負(fù)荷、動(dòng)力、性能等等。這些信息從旋轉(zhuǎn)機(jī)器的詳細(xì)結(jié)構(gòu)分析和仿真中獲得。這常常導(dǎo)致在原始概念中識(shí)別出缺陷，并且常常需要改變布局。這就意味著用于復(fù)雜機(jī)器的設(shè)計(jì)過(guò)程是反復(fù)的、耗時(shí)的并且因此是昂貴的。這就需要一種簡(jiǎn)單而有效的布局途徑來(lái)設(shè)計(jì)組件，其針對(duì)多種分析方法提供布局信息，并且其允許進(jìn)一歩的技術(shù)細(xì)節(jié)隨著組件設(shè)計(jì)的演變而被添加到布局中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了ー種方案以解決這個(gè)問(wèn)題，通過(guò)提供一種關(guān)聯(lián)概念方法的途徑，允許設(shè)計(jì)者利用設(shè)計(jì)元素的特性和屬性建模旋轉(zhuǎn)機(jī)器而簡(jiǎn)單地布局設(shè)計(jì)。這就減少了獲得現(xiàn)在出現(xiàn)了多個(gè)以前未知的特征的設(shè)計(jì)所花的時(shí)間。因此，傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)者可將傳動(dòng)構(gòu)造勾勒為“符號(hào)圖”以不只代表所給定設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)還可以代表它的功能。本發(fā)明的方法通過(guò)CAE程序包實(shí)施。下面是本發(fā)明的功能和“感覺”的關(guān)鍵特征。本發(fā)明提供ー種用于設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)機(jī)器組件的計(jì)算機(jī)輔助工程的方法。該方法包括以下步驟:在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的圖形用戶界面中構(gòu)建所述旋轉(zhuǎn)機(jī)器組件的布局，并且根據(jù)該布局形成旋轉(zhuǎn)機(jī)器組件的功能模型。該布局通過(guò)以下步驟構(gòu)建:接收用于旋轉(zhuǎn)機(jī)器的部件的用戶選擇；定位所選的部件；并且構(gòu)建所選部件之間的關(guān)聯(lián)。該功能模型基于所述關(guān)聯(lián)、所選部件的相對(duì)位置、所選部件的特性和該關(guān)聯(lián)的特性中的ー項(xiàng)或多項(xiàng)。這就允許，例如，在CAE程序包中對(duì)完整的傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行符號(hào)圖類型的建摸。傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)者將傳動(dòng)構(gòu)造勾勒為“符號(hào)圖”并且這被用于表示該給定設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)和功能。在本發(fā)明中，這在CAE(Computer-Aided Engineering)程序包中實(shí)施。
優(yōu)選地，該方法還包括預(yù)測(cè)旋轉(zhuǎn)機(jī)器組件的性能。該性能的預(yù)測(cè)在圖形用戶界面中執(zhí)行，通過(guò)連接至集成用戶界面或通過(guò)向第三方程序包輸出數(shù)據(jù)。該符號(hào)圖是傳動(dòng)裝置的功能或“工作”模型，可以對(duì)其執(zhí)行計(jì)算。因此它不僅僅是傳動(dòng)裝置的圖形表示，還是傳動(dòng)裝置的功能模型；它是ー種產(chǎn)品定義，其上可以執(zhí)行運(yùn)算以預(yù)測(cè)傳動(dòng)裝置的功能和性能。符號(hào)圖生成傳動(dòng)裝置的3D模型，其能被輸出給CAD以在它的環(huán)境下檢查傳動(dòng)裝置的包裝。雖然，該圖形用戶界面是2D的，正交視圖允許該傳動(dòng)裝置被定義為3D表示。這作為實(shí)體幾何被輸出給CAD程序包，這樣該傳動(dòng)裝置的尺寸和形狀可以相對(duì)于其最終被裝配的空間被檢查。所有這些只需通過(guò)已經(jīng)完成的設(shè)計(jì)的最少的細(xì)節(jié)獲得。優(yōu)選地，預(yù)測(cè)的步驟包括報(bào)告旋轉(zhuǎn)機(jī)器組件的性能。性能標(biāo)準(zhǔn)包括:通過(guò)旋轉(zhuǎn)機(jī)器組件或所選部件的動(dòng)カ流；齒輪尺寸；齒輪轉(zhuǎn)矩容量和中心距安全系數(shù)；離合器轉(zhuǎn)矩容量；包裝空間；軸承負(fù)荷；對(duì)應(yīng)于滾動(dòng)軸承的最小所需動(dòng)態(tài)容量的合適動(dòng)態(tài)負(fù)荷系數(shù)；殼體或箱體上的負(fù)荷；部件和組件的重量；和/或成本的估計(jì)。優(yōu)選地，該方法包括修改模型以達(dá)到提高的產(chǎn)品性能。這可以通過(guò)根據(jù)以下步驟修改布局而實(shí)現(xiàn):接收用戶對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)器的一個(gè)或多個(gè)新的或已有的部件的選擇；定位所選擇的新的或已有的部件；創(chuàng)建所選的新的或已有的部件之間的關(guān)聯(lián)；并且更新該功能模型。它也可以通過(guò)根據(jù)以下步驟修改ー個(gè)或多個(gè)特性而實(shí)現(xiàn):接收用戶對(duì)部件或關(guān)聯(lián)的選擇；根據(jù)用戶的需求設(shè)定或修改所選部件或所選關(guān)聯(lián)的特性；并且更新所述功能模型。該過(guò)程可以被執(zhí)行多次以形成越來(lái)越復(fù)雜的功能模型。優(yōu)選地，設(shè)定或修改特性的步驟包括點(diǎn)-和-拖的動(dòng)作。優(yōu)選地，所選部件是齒輪組并且該特性是傳動(dòng)比，并且修改傳動(dòng)比的步驟自動(dòng)修改相應(yīng)齒輪的直徑，而不需要任何進(jìn)ー步的用戶交互。優(yōu)選地，所選的部件是軸或同心軸的組件，并且該特性是它的相對(duì)于其他平行軸的徑向距離，其定義了安裝在軸上的齒輪組的中心距，并且修改中心距的步驟自動(dòng)修改相應(yīng)齒輪的直徑，不需要任何進(jìn)ー步的用戶交互。優(yōu)選地，該所選的部件是齒輪并且該特性是齒面寬，修改齒面寬的步驟自動(dòng)修改齒輪的包裝空間或轉(zhuǎn)矩容量，而不需要任何進(jìn)ー步的用戶交互。齒輪尺寸的最簡(jiǎn)單評(píng)估由不需要齒輪傳動(dòng)的知識(shí)的簡(jiǎn)單方法就可以執(zhí)行。通常，齒輪的合適轉(zhuǎn)矩容量或耐用性的評(píng)估是采用“評(píng)級(jí)”方法，例如IS06336或AGMA2001來(lái)制定的，其需要輸入數(shù)據(jù)，例如，齒數(shù)、壓カ角、模數(shù)、齒頂高、齒根高等。因此，它們需要工程人員已充分詳細(xì)地定義齒輪并得知適當(dāng)值。在本發(fā)明中，更簡(jiǎn)單的“定尺寸”方法被用于外齒輪組，其需要(i)僅僅中心距，(ii)中心距和齒面寬，(iii)中心距、齒面寬和傳動(dòng)比。雖然這些方法不如評(píng)級(jí)方法那樣精確或成熟，但它們能夠由不熟悉齒輪設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)的工程人員使用，并且因此可以被用于傳動(dòng)裝置和齒輪設(shè)計(jì)的最初階段。類似地，一種簡(jiǎn)單方法用于行星齒輪組，其僅僅需要齒圈(或太陽(yáng)輪)直徑和傳動(dòng)比。進(jìn)一歩，以這種方式定義的所有齒輪具有分配給它們作為其中ー個(gè)特性的傳動(dòng)比。小齒輪直徑能夠由中心距和傳動(dòng)比直接計(jì)算得出；因此，相同的方法在小齒輪直徑代替中心距的形式中也是可用的。用于這些簡(jiǎn)單定尺寸方法的常數(shù)可以由采用相同包裝的已有傳動(dòng)裝置的分析中獲得。這樣的定尺寸方法需要與應(yīng)用和所使用的材料有關(guān)的“常數(shù)”，其可以通過(guò)采用相同簡(jiǎn)單分析方法分析已有傳動(dòng)裝置而獲得。在本發(fā)明中，相同的工具可以被用于分析已有的傳動(dòng)裝置，數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中并且可以在新傳動(dòng)裝置的建立中被再次使用。
優(yōu)選地，當(dāng)部件是其中形成有臺(tái)階以允許不同部分采用不同外直徑的軸，并且特性是軸的外直徑時(shí),修改外直徑的步驟自動(dòng)地修改軸的內(nèi)直徑以保持內(nèi)直徑和外直徑之間的關(guān)系，而不需要任何進(jìn)ー步的用戶交互。優(yōu)選地，當(dāng)ー個(gè)部分的內(nèi)直徑變得比相鄰部分的外直徑大時(shí)，修改步驟限定兩個(gè)臺(tái)階，其由軸的內(nèi)直徑和外直徑之間的默認(rèn)厚度軸向分離并且作為軸部分之間的過(guò)渡。該過(guò)渡臺(tái)階的建立和操縱被自動(dòng)執(zhí)行。優(yōu)選地，所選的部件是拉威挪行星齒輪組，其中所述的拉威挪的每個(gè)行星組是正行星或者是負(fù)行星并且所述特性是齒輪傳動(dòng)比符號(hào)，其中修改所述拉威挪的步驟包括選擇齒輪組的傳動(dòng)比符號(hào)。拉威挪行星齒輪組在單個(gè)用戶動(dòng)作中被創(chuàng)建作為單個(gè)物體。拉威挪齒輪組是復(fù)雜的齒輪配置，但是在汽車エ業(yè)中通常用于自動(dòng)變速器。在這個(gè)軟件程序包中，它們被減少到它們的最精簡(jiǎn)的水平，從而最初的基本模型通過(guò)限定拉威挪行星組的兩個(gè)基本傳動(dòng)比和基本結(jié)構(gòu)(兩個(gè)太陽(yáng)輪和一個(gè)齒圈或兩個(gè)齒圈和ー個(gè)太陽(yáng)輪)而被創(chuàng)建。即使具有這個(gè)簡(jiǎn)單的限定，該拉威挪可以被連接至其他行星組和離合器以獲得整個(gè)傳動(dòng)裝置的多個(gè)傳動(dòng)比，因此利用工程人員的最少努力開始傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)過(guò)程。不同的拉威挪構(gòu)造通過(guò)指定傳動(dòng)比符號(hào)而簡(jiǎn)單獲得。由此，不同的可能結(jié)構(gòu)(拉威挪組的每個(gè)行星輪是正行星輪或者是負(fù)行星輪)通過(guò)限定相關(guān)齒輪組的符號(hào)在具有最少的用戶輸入和努力的情況下被選擇。該設(shè)計(jì)和建模過(guò)程由此是盡可能平穩(wěn)和直觀的。優(yōu)選地，報(bào)告步驟是報(bào)告齒輪轉(zhuǎn)矩容量和安全系數(shù)。該齒輪轉(zhuǎn)矩容量由以下計(jì)算獲得:中心距或小齒輪的直徑；中心距或小齒輪直徑和齒面寬；中心距或小齒輪直徑、齒面寬和齒輪傳動(dòng)比；或齒圈(或太陽(yáng)輪)直徑、齒面寬和傳動(dòng)比；和相應(yīng)的常數(shù)kn，其中n =1-4。該被推薦的中心距或齒圈直徑由以下計(jì)算獲得:轉(zhuǎn)矩和傳動(dòng)比；轉(zhuǎn)矩、齒面寬和齒輪傳動(dòng)比；或轉(zhuǎn)矩、齒面寬和傳動(dòng)比；和相應(yīng)的常數(shù)kn,其中n = 1-4。優(yōu)選地，所選部件是齒輪對(duì)并且該特性是齒輪對(duì)或齒輪組的中心距，該設(shè)定中心距的步驟包括僅僅從:轉(zhuǎn)矩和傳動(dòng)比；或轉(zhuǎn)矩、傳動(dòng)比和齒面寬；和相應(yīng)的kn，其中n = 1-4來(lái)確定推薦的中心距。優(yōu)選地，所選部件是行星齒輪組并且該特性是齒圈直徑，設(shè)定齒圈直徑的步驟包括僅僅從:轉(zhuǎn)矩、傳動(dòng)比和齒面寬；以及相應(yīng)的常數(shù)k4確定被推薦的齒圈直徑。優(yōu)選地，該部件包括齒輪、齒輪組、周轉(zhuǎn)齒輪組、拉威挪行星齒輪組、準(zhǔn)雙曲面齒輪、螺旋錐齒輪、斜齒輪、面齒輪發(fā)電機(jī)、馬達(dá)、轉(zhuǎn)子、定子、離合器、軸泵、渦輪或軸承。優(yōu)選地，一個(gè)這樣的部件是簡(jiǎn)單的軸支撐軸承并且在徑向、軸向或傾斜剛度上不包括用戶限定的信息。優(yōu)選地，附加的剛度數(shù)據(jù)由用戶限定或在形成功能模型的步驟中被計(jì)算得出。優(yōu)選地，該模型被修改以提供増加的模型復(fù)雜性并且它的性能通過(guò)采用越來(lái)越復(fù)雜的分析方法被評(píng)估。優(yōu)選地，該布局的表示包括示意圖、正交圖、輪廓圖或符號(hào)模型，并且該表示能夠在這些之間互換。符號(hào)圖轉(zhuǎn)換到“輪廓”圖，并且反之亦然。“符號(hào)圖”是代表由外齒輪組組成的傳動(dòng)裝置的非常有效和合理的方式。該軸沿著它的中心線被描繪。然而，當(dāng)涉及行星齒輪組或涉及具有多個(gè)同心軸的系統(tǒng)時(shí)，有必要用軸的外直徑的形式或用外直徑和內(nèi)直徑的形式表示軸而非用中心線表示軸。這就涉及“輪廓”圖。進(jìn)ー步的改進(jìn)是用戶可以自動(dòng)地在這些視圖之間切換。
優(yōu)選地，該旋轉(zhuǎn)機(jī)器組件包括齒輪箱、傳動(dòng)系、傳動(dòng)裝置、電動(dòng)馬達(dá)、發(fā)電機(jī)、泵和渦輪。本發(fā)明還提供了一種用于旋轉(zhuǎn)機(jī)器組件的計(jì)算機(jī)輔助工程設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)可讀產(chǎn)品，其包括被設(shè)計(jì)用于實(shí)施上述公開的方法的步驟的代碼裝置。本發(fā)明還提供了旋轉(zhuǎn)機(jī)器組件的計(jì)算機(jī)輔助工程設(shè)計(jì)，其包括被設(shè)計(jì)用于實(shí)施上述公開方法的步驟的代碼裝置。當(dāng)創(chuàng)建行星齒輪組吋，它們是完整的組件，已經(jīng)被安裝在軸上。當(dāng)所有行星齒輪組被創(chuàng)建好，它們被創(chuàng)建作為完整的組件，不僅僅是嚙合的齒輪的形式，而且還安裝在軸上和創(chuàng)建合適的行星架。這就允許快速開始傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)和建模過(guò)程，從而其到完整傳動(dòng)裝置的融入可以被盡可能快地執(zhí)行。類似地，滾動(dòng)軸承可以被包括在行星齒輪下方。傳動(dòng)裝置中的所有離合器組件和所有齒輪組的尺寸在單個(gè)用戶窗口中被評(píng)估。在傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)過(guò)程中，影響傳動(dòng)裝置的整體尺寸的主要部件是齒輪和離合器。兩者都必須足夠大以能傳遞轉(zhuǎn)矩，但是過(guò)大的尺寸的代價(jià)是使傳動(dòng)裝置難以安裝在最終應(yīng)用中。在這個(gè)程序包中，所有齒輪組和所有離合器的尺寸(因此的包裝)可在單個(gè)GUI窗口中被修改，同時(shí)報(bào)告其性能(轉(zhuǎn)矩容量、成本和重量)的關(guān)鍵結(jié)果。這整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程也包括準(zhǔn)雙曲面齒輪、螺旋錐齒輪、斜齒輪和面齒輪。用于動(dòng)態(tài)分析的ID扭轉(zhuǎn)模型自動(dòng)地被創(chuàng)建。從傳動(dòng)裝置的簡(jiǎn)單、符號(hào)圖表示，ID扭轉(zhuǎn)動(dòng)態(tài)分析模型自動(dòng)地被創(chuàng)建。這可以被輸出給另ー個(gè)CAE程序包以創(chuàng)建齒輪換檔模型或換檔策略等等。本發(fā)明能設(shè)計(jì)傳動(dòng)裝置并且能限定部件之間的連接和動(dòng)カ流。該設(shè)計(jì)可以針對(duì)給定的模型參數(shù)進(jìn)行分析。該傳動(dòng)裝置的目標(biāo)是所有的部件有足夠的轉(zhuǎn)矩容量，但是傳動(dòng)裝置必須足夠小以在應(yīng)用中能安裝在包裝空間中并且能盡可能的輕和便宜。在進(jìn)ー步的實(shí)施例中，本發(fā)明允許傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)根據(jù)某些法則采用應(yīng)用于該傳動(dòng)裝置的簡(jiǎn)單分析方法(如上所述)自動(dòng)地被修改以檢查性能。相同傳動(dòng)裝置布局的很多不同的變量可以在短時(shí)間內(nèi)被研究，并且最好的候選者被呈現(xiàn)給用戶。 例如，當(dāng)總傳動(dòng)比是確定的但包括兩個(gè)或多個(gè)中間傳動(dòng)比的乘積時(shí)，這些傳動(dòng)比之間的分?jǐn)偪稍跇O限值之間自動(dòng)地被改變，使得最終的傳動(dòng)裝置變型具有不同的重量、轉(zhuǎn)矩容量和包裝。在很多汽車的例子中，不同的總齒輪傳動(dòng)比是內(nèi)相關(guān)的，這樣ー個(gè)齒輪組的傳動(dòng)比的分?jǐn)偢淖兞愆`齒輪組的傳動(dòng)比分?jǐn)?。該程序包理解這種關(guān)系并且在它的自動(dòng)設(shè)計(jì)研究中報(bào)告有關(guān)結(jié)果。自動(dòng)改變轉(zhuǎn)矩容量、重量、成本和包裝時(shí)，中心距可以被改變。在具有兩個(gè)或多個(gè)軸旋轉(zhuǎn)軸線的情況下，用戶能限定根據(jù)設(shè)計(jì)目的，中心距改變軸的相對(duì)位置的方式。作為ー個(gè)例子,在模型中的多個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)可以被改變,包括:齒面寬度、齒輪位置、齒輪-齒輪偏離、離合器直徑、離合器長(zhǎng)度等等。然而，為了將設(shè)計(jì)研究限制到能提供以合適的方式被理解的滿意的結(jié)果的尺寸，用戶可以選擇包括哪ー些變量和排除哪ー些變量。


現(xiàn)在將結(jié)合附圖僅僅以例子的方式描述本發(fā)明，其中:
附圖1示出了用于設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)機(jī)器的過(guò)程的流程圖并且包括在相同的復(fù)雜度水平上的設(shè)計(jì)迭代；附圖2示出了獨(dú)立包裝的數(shù)據(jù)輸出，其是集成或離散的。附圖3A-D示出了創(chuàng)建越來(lái)越復(fù)雜的功能模型的方法；附圖4示出了顯示給用戶并且允許用戶與本發(fā)明的方法交互的圖形用戶界面的例子；附圖5不出了圖標(biāo)和相關(guān)命令的列表；附圖6示出了符號(hào)模型類型示意圖的例子；和附圖7示出了輪廓圖的例子。
具體實(shí)施例方式參照附圖1，其示出了用于設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)機(jī)器的過(guò)程的流程圖，用戶(特別是設(shè)計(jì)者)能創(chuàng)建用于設(shè)計(jì)的布局并且能隨著它演變而改進(jìn)該設(shè)計(jì)模型。該旋轉(zhuǎn)機(jī)器可以是簡(jiǎn)單或復(fù)雜的，包括，例如，齒輪箱、傳動(dòng)系、傳動(dòng)裝置、電動(dòng)馬達(dá)、發(fā)電機(jī)、泵、渦輪等等。在第一階段204中，設(shè)計(jì)者選擇旋轉(zhuǎn)機(jī)器的ー個(gè)或多個(gè)部件。這些部件從包括例如齒輪、齒輪組、周轉(zhuǎn)齒輪組、拉威挪行星齒輪組、準(zhǔn)雙曲面齒輪、螺旋錐齒輪、斜齒輪、面齒輪發(fā)電機(jī)、馬達(dá)、轉(zhuǎn)子、定子、離合器、軸泵、渦輪或軸承等等部件的庫(kù)或列表中選擇。這些部件可以從對(duì)應(yīng)于部件(例如，軸、齒輪、軸承、離合器等等)的詞表中選擇，或者它們能從代表部件的圖形項(xiàng)目列表(例如符號(hào)圖)中選擇。典型地，在每個(gè)項(xiàng)目被選擇好后，設(shè)計(jì)者可以在圖形用戶界面將其定位。在它們的創(chuàng)建中，這些部件可以被給定默認(rèn)特性。例如，該默認(rèn)特性根據(jù)它們的應(yīng)用設(shè)置。如果要針對(duì)多兆瓦級(jí)齒輪箱(例如，風(fēng)カ渦輪機(jī)或船用齒輪箱)建立包裝，那么部件的默認(rèn)尺寸是不同于如果該包裝用于千瓦-尺寸的齒輪箱(例如，汽車)的。此外，圖面上的単位和刻度的默認(rèn)設(shè)置要相應(yīng)地修改。在步驟206中，將所選的部件關(guān)聯(lián)以給出概念設(shè)計(jì)的基本框架。該關(guān)聯(lián)或聯(lián)系包括，例如，齒輪的嚙合、軸之間的離合器的連接、與殼體(地面點(diǎn))的連接、軸之間的結(jié)合、動(dòng)カ負(fù)載等等。在步驟208中，設(shè)計(jì)者可以調(diào)整所選部件和它們與其他部件之間的關(guān)聯(lián)的特性以滿足設(shè)計(jì)的需要。調(diào)整包括，例如，改變部件的位置、齒輪的尺寸、限定齒輪的傳動(dòng)比、調(diào)整齒面寬度、改變離合器的尺寸、改變軸的直徑、調(diào)整軸承和齒輪的位置等等。這包括限定一個(gè)或多個(gè)通過(guò)旋轉(zhuǎn)機(jī)器或通過(guò)機(jī)器特定部件的動(dòng)カ流。這導(dǎo)致在步驟210中生成根據(jù)部件和它們的關(guān)聯(lián)或聯(lián)系的調(diào)整特性或原始特性起作用的功能模型。在步驟210中所生成的功能模型是功能工作模型，其允許設(shè)計(jì)者可以看見概念設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比、轉(zhuǎn)矩/動(dòng)カ容量、尺寸等等的基本設(shè)計(jì)目標(biāo)的程度。在步驟214，該功能模型和相關(guān)產(chǎn)品定義的分析向設(shè)計(jì)者提供多種報(bào)告。這些可以包括，例如，通過(guò)裝置或裝置部件的動(dòng)カ流的分析、齒輪尺寸的分析、重量的分析、成本的分析、齒輪容量的分析、離合器轉(zhuǎn)矩容量的分析、軸承負(fù)載或殼體/箱體負(fù)載的分析、對(duì)應(yīng)于滾動(dòng)軸承最小所需動(dòng)態(tài)容量的合適動(dòng)態(tài)負(fù)載系數(shù)的分析等等。代表該概念模型的數(shù)據(jù)可以在步驟216中以評(píng)估一個(gè)或多個(gè)其他CAD/CAE程序包的格式被輸出。如果設(shè)計(jì)者希望對(duì)系統(tǒng)或旋轉(zhuǎn)機(jī)器的部件的更具體評(píng)估，這可以在設(shè)計(jì)過(guò)程中的任何時(shí)刻進(jìn)行。上述的過(guò)程是迭代的，并且設(shè)計(jì)者可以回到該過(guò)程的先前階段，以根據(jù)如附圖1所示的在步驟214中生成的報(bào)告修改部件特性或部件關(guān)聯(lián)或連接的方式。某些部件可以被移除并用其他代替以獲得能滿足設(shè)計(jì)需求的概念設(shè)計(jì)。此外，該過(guò)程可利用越來(lái)越復(fù)雜的概念執(zhí)行多次。因此步驟204可以被執(zhí)行以選擇兩個(gè)軸和兩個(gè)齒輪；步驟206被執(zhí)行以定位齒輪在軸上和使它們嚙合，并且步驟208調(diào)整齒輪的尺寸或它們的傳動(dòng)比。然后，這整個(gè)過(guò)程可針對(duì)概念設(shè)計(jì)的其他額外的部件進(jìn)行重復(fù)。以這種方式執(zhí)行所述步驟多次允許工程人員研究具有由所采用的分析方法判斷的逐漸提高性能水平的設(shè)計(jì)。這種用于建模概念設(shè)計(jì)的過(guò)程因此容易使用并且是靈活的，并且在每個(gè)階段提供給設(shè)計(jì)者概念設(shè)計(jì)的功能模型。在可選的階段212中，用于旋轉(zhuǎn)機(jī)器的設(shè)計(jì)參數(shù)可以被具體化。該設(shè)計(jì)參數(shù)與例如負(fù)載、動(dòng)カ流、尺寸、包裝、操作溫度或其他設(shè)計(jì)特異參數(shù)有夫。這就給設(shè)計(jì)者有可能滿足規(guī)定參數(shù)的設(shè)計(jì)的工作概念模型。設(shè)計(jì)者與本發(fā)明的設(shè)計(jì)過(guò)程通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的交互顯示裝置和圖形用戶界面交互。該交互顯示裝置包括連接至處理器的觸摸屏、交互白板等等。它也可以包括計(jì)算機(jī)監(jiān)視器和包括鼠標(biāo)、圖形板等等的定點(diǎn)裝置組合。該處理器可以是例如獨(dú)立計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)、筆記本計(jì)算機(jī)、記事本計(jì)算機(jī)或智能手機(jī)中的處理器。傳動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)單而有效的建模是傳動(dòng)裝置的具體發(fā)展的集成設(shè)計(jì)過(guò)程的一部分。當(dāng)這種符號(hào)圖被創(chuàng)建時(shí)，它自動(dòng)地創(chuàng)建傳動(dòng)裝置的可以被用于其進(jìn)一歩、更加詳細(xì)的CAE分析的功能模型和相關(guān)的產(chǎn)品規(guī)定。在設(shè)計(jì)過(guò)程的后面的部分需要這樣的詳細(xì)的分析，并且為了這樣的分析被執(zhí)行，更詳細(xì)的需求被添加。軟件的安裝是符號(hào)圖可以被用作為基本傳動(dòng)裝置的功能模型，在設(shè)計(jì)過(guò)程的晚些時(shí)候進(jìn)ー步的技術(shù)細(xì)節(jié)可以被添加到該基本傳動(dòng)裝置功能模型以進(jìn)行更詳細(xì)的分析。例如，軸的功能可以簡(jiǎn)單地從用于齒輪、用于轉(zhuǎn)矩和速度的運(yùn)動(dòng)分析的旋轉(zhuǎn)軸線的定義開始；然后限定多個(gè)軸部分，并且軸的機(jī)械特性可通過(guò)將軸部分表示為ID有限元(例如，用于扭轉(zhuǎn)靜態(tài)或動(dòng)態(tài)計(jì)算的Timonshenko梁)計(jì)算；然后限定通過(guò)簡(jiǎn)單支撐或線性剛度支撐的支撐軸的軸承，并且軸/軸承系統(tǒng)可在線性靜態(tài)和/或動(dòng)態(tài)分析中計(jì)算；然后軸承被轉(zhuǎn)換到更詳細(xì)的定義，從而允許由于Hertzian接觸造成的徑向、傾斜和軸向剛度的非線性計(jì)算作為整個(gè)軸/軸承系統(tǒng)的一部分；然后作為ID有限元如Timoshenko梁的軸部分的簡(jiǎn)單數(shù)學(xué)公式可以由例如3D有限模型定義的3D剛度矩陣代替。類似地，對(duì)于齒輪，最簡(jiǎn)單的齒輪表示是僅僅按照傳動(dòng)比、中心距和齒面寬度，并且對(duì)于給定中心距或小齒輪直徑、傳動(dòng)比和齒面寬，轉(zhuǎn)矩容量的簡(jiǎn)單分析方法是可能的；然后，齒數(shù)可以被添加到齒輪的定義中，并且齒通過(guò)頻率的計(jì)算可以提供對(duì)機(jī)器的噪音特性的了解；然后，例如，模數(shù)、壓カ角、螺旋角、徑向變位系數(shù)、齒頂高、齒根高、齒根圓半徑、材料規(guī)格、表面粗糙度等細(xì)節(jié)可以被添加，并且齒輪的應(yīng)力、耐用性和效率可根據(jù)例如IS06336的標(biāo)準(zhǔn)被計(jì)算；然后，例如，導(dǎo)凸面、齒頂修正和齒根修正、導(dǎo)斜面等細(xì)節(jié)可以被添カロ，并且負(fù)荷齒接觸分析計(jì)算可以提供齒輪在負(fù)載和不對(duì)準(zhǔn)情況下的應(yīng)力、耐用性、傳輸誤差和效率；最后，齒輪的模型可以被基于有限元分析的模型(簡(jiǎn)單或者復(fù)雜的3D網(wǎng)格)替換，并且齒的每個(gè)點(diǎn)上的應(yīng)力、應(yīng)變、偏轉(zhuǎn)、負(fù)載可以在網(wǎng)格周期的每個(gè)部分被計(jì)算。對(duì)于齒輪箱的殼體/箱體，最初的定義使殼體作為能沒有偏轉(zhuǎn)地支撐軸承的剛性元件；然后，可以由減小剛度矩陣表示殼體，由此軸承的外圈根據(jù)殼體的剛度作為ー個(gè)單點(diǎn)被設(shè)想在具有所有的6個(gè)自由度上移動(dòng)，其由[6nX6n]的剛度矩陣表示，其中n是系統(tǒng)中軸承的數(shù)量；然后，每個(gè)軸承的支撐更詳細(xì)地被建模以使得軸承外圈和殼體之間的接觸可以被分析并且負(fù)載下軸承的內(nèi)圈和外圈的橢圓形可以被計(jì)算。由于系統(tǒng)內(nèi)的速度和轉(zhuǎn)矩的計(jì)算可以簡(jiǎn)單地假定所有軸被支撐并且能圍繞它們自己的軸線旋轉(zhuǎn)，該最初的符號(hào)圖不需要限定軸承。下一歩的改進(jìn)要限定軸承的位置并且在這個(gè)位置為軸創(chuàng)建支撐。為了與使最初的模型如制定設(shè)計(jì)決策所必要得那樣簡(jiǎn)單的想法保持一致，這些支撐是簡(jiǎn)單支撐(無(wú)限徑向剛度、零傾斜和軸向剛度)或者是被指定為默認(rèn)、有限剛度。無(wú)論哪種方式，這都允許軸/軸承/齒輪系統(tǒng)的靜態(tài)負(fù)載的最初計(jì)算被計(jì)算。從這個(gè)最初計(jì)算，將給出所需要的軸承尺寸的指導(dǎo)，并且傳遞到殼體(箱體)的力為了殼體設(shè)計(jì)者的利益也可以被計(jì)算和報(bào)告。同樣，從這個(gè)軸承負(fù)載的最初計(jì)算和循環(huán)次數(shù)，如果這樣的簡(jiǎn)單的支撐由滾動(dòng)元件軸承所替代，可以計(jì)算軸承的所需動(dòng)態(tài)容量，并且這可以被提供給設(shè)計(jì)者作為有價(jià)值的信息，設(shè)計(jì)者基于這些信息選擇軸承。限定簡(jiǎn)單支撐、計(jì)算軸承負(fù)載和選擇合適的滾動(dòng)軸承的過(guò)程可以通過(guò)在徑向和軸向支撐、僅僅軸向支撐、單向軸向支撐、傾斜支撐和錐滾動(dòng)支撐(單向和雙向)的方面限定簡(jiǎn)單支撐進(jìn)行修改，并且相應(yīng)的軸承負(fù)載容量計(jì)算對(duì)于不同軸承類型，例如，圓錐滾子軸承、推力滾針軸承、推力球軸承、圓柱滾動(dòng)軸承(具有或不具有肋)、角接觸軸承和所有這些軸承的雙排形式可以被制定得是有效的。在附圖1中，代表概念模型的數(shù)據(jù)被顯示為在步驟216中以在ー個(gè)或多個(gè)其他CAD/CAE程序包的評(píng)價(jià)的格式被輸出?？梢岳斫獾氖牵摂?shù)據(jù)也可以由與概念模型(“CM”)集成的一個(gè)或多個(gè)其他CAD/CAE程序包分析。因此在附圖2的上板中，如上所述，用戶與CM交互以創(chuàng)建布局，其繼而導(dǎo)致功能模型的形成。這個(gè)功能模型能被用作計(jì)算的基礎(chǔ)以評(píng)價(jià)布局是否違反性能標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)該評(píng)價(jià)，用戶可能想要修改或演變布局以嘗試和滿足性能標(biāo)準(zhǔn)，例如，如上面關(guān)于附圖1描述的。然而，現(xiàn)在的問(wèn)題是所需要的分析比由CM提供的方法更復(fù)雜。在這種情況下，功能模型以能輸入一個(gè)或多個(gè)其他CAD/CAE程序包的形式輸出，以能處理更詳細(xì)的模型定義和復(fù)雜分析。此外，用戶可以評(píng)估輸出到一個(gè)或多個(gè)其他CAD/CAE程序包的模型的性能，并且根據(jù)這些結(jié)果，進(jìn)ー步演變布局。下板示出了類似的方法，其中執(zhí)行更復(fù)雜計(jì)算和分析的能力被集成在概念模型器中，給用戶更直截了當(dāng)和“無(wú)形”的從ー個(gè)到另ー個(gè)的轉(zhuǎn)變。用戶也可以與模型交互以修改模型從而提供増加的模型復(fù)雜程度，并且它的性能采用越來(lái)越復(fù)雜的分析方法被評(píng)價(jià)。附圖3A-D示出了這種演變。在附圖3A中，用戶創(chuàng)建了具有安裝在平行軸上的多個(gè)齒輪的齒輪箱的符號(hào)圖。軸承被限定為簡(jiǎn)單支撐并且齒輪僅僅由傳動(dòng)比定義。殼體不被限定并且被假定為是剛性的。軸部分不被限定并且因此軸的剛度被假定。動(dòng)カ流的分析被執(zhí)行并且齒輪的轉(zhuǎn)矩容量和推薦中心距加上軸承和殼體的負(fù)載被計(jì)算。
在附圖3B中，多個(gè)軸部分此刻被定義并且因此剛度可以通過(guò)表示作為Timoshenko梁的多個(gè)部分計(jì)算。齒輪進(jìn)一步被定義從而齒輪滿足IS06336并且齒數(shù)允許齒通過(guò)頻率被計(jì)算。軸承此刻按照其滾動(dòng)軸承類型而被定義從而動(dòng)態(tài)容量可以被關(guān)聯(lián)到所計(jì)算的軸承負(fù)載和軸承耐用性。該軸承非線性剛度可以被計(jì)算。在附圖3C中，該模式可以被進(jìn)一歩改善。軸、差速器殼中的ー個(gè)是非軸向?qū)ΨQ的并且ID Timonshenko梁表示被3D有限元網(wǎng)格所替代，從而給出這個(gè)區(qū)域的軸承負(fù)載、齒輪不對(duì)準(zhǔn)和軸偏轉(zhuǎn)的更精確分析。在附圖3A-3C中，殼體不被限定并且因此假定軸承由剛性結(jié)構(gòu)支撐。在附圖3D中，殼體由3D有限元網(wǎng)格或者減少質(zhì)量和剛度矩陣表示以表示它的機(jī)械特性，并且這被用干支撐軸承?，F(xiàn)在殼體的偏轉(zhuǎn)整個(gè)齒輪箱的完全靜態(tài)分析中說(shuō)明，并且殼體的質(zhì)量和剛度影響齒輪箱的動(dòng)態(tài)表現(xiàn)。軸的偏轉(zhuǎn)、軸承的偏轉(zhuǎn)、不對(duì)準(zhǔn)、負(fù)載和壽命以及齒輪的負(fù)載、不對(duì)準(zhǔn)、耐用性、轉(zhuǎn)矩容量、傳輸誤差、效率全部都受到殼體剛度的影響。分析的復(fù)雜水平和有效的洞察力比附圖3A中的大很多，但是建模時(shí)間也更長(zhǎng)和改變的范圍更小。但是，同時(shí)，在集成或獨(dú)立的軟件程序包的情況下，從附圖3A到3D的轉(zhuǎn)變是平滑的，并且允許做出迭代設(shè)計(jì)改進(jìn)。這就是本發(fā)明的關(guān)鍵實(shí)質(zhì)。附圖4示出了向用戶顯示的圖形用戶界面的例子，并且其中允許用戶與本發(fā)明的方法進(jìn)行交互從而創(chuàng)建在附圖3A中所示的類型的示意圖。在附圖4中，旋轉(zhuǎn)機(jī)器的示意圖是旋轉(zhuǎn)機(jī)器自己的功能模型。該工作區(qū)域包括一個(gè)或多個(gè)視圖302、304。兩個(gè)這樣的視圖在附圖3中以對(duì)應(yīng)于被設(shè)計(jì)的旋轉(zhuǎn)機(jī)器的側(cè)視圖302和端視圖304的形式示出。側(cè)視圖可以是旋轉(zhuǎn)機(jī)器從沿著給定軸線的方向上所看到的視圖的真實(shí)呈現(xiàn)，或者它可以是通過(guò)一個(gè)或多個(gè)切面的旋轉(zhuǎn)機(jī)器的展開呈現(xiàn)。在附圖4中的旋轉(zhuǎn)機(jī)器用如它通常被使用的“符號(hào)圖”形式示出，其中齒輪用矩形元件表示。然而旋轉(zhuǎn)機(jī)器部件也可以使用其他示意表示，包括其中齒輪通常用“I”形狀元件表示的“符號(hào)圖”。在附圖4所示的例子中，兩個(gè)齒輪310、312分別被安裝在兩個(gè)軸320、322上。軸320通過(guò)離合器330被連接到同心軸340上。在這個(gè)例子中，軸被示出布置在一般的水平方向上，但是應(yīng)該理解的是軸可以在任何方向上對(duì)準(zhǔn)，例如，豎直、斜線方向等等，并且具有垂直軸的機(jī)器可以被定義和被分析。軸320、322、340支撐在軸承350、352、354、356、358上。最初，軸承是非常簡(jiǎn)單的軸支撐，其在徑向、軸向或傾斜剛度上沒有用戶定義的信息。隨著模型成熟，附加的剛度數(shù)據(jù)可以被用戶定義或者被計(jì)算。在輸入362和輸出364之間的動(dòng)力流360的例子被示出?，F(xiàn)在將要更加詳細(xì)地描述采用本發(fā)明的方法在顯示器上選擇、定位和連接部件以創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)機(jī)器組件。呈現(xiàn)給用戶的圖形用戶界面提供了用于發(fā)送命令的多個(gè)圖標(biāo)，并且在附圖5中示出了這些例子。在第一步驟中，列表B中示出的部件(其包括軸部件、其他部件和行星部件的組)可以在顯示器上被選擇和定位。通過(guò)在圖形用戶界面內(nèi)顯示部件列表和從列表中接收用戶選擇，部件被典型地選擇。該圖形用戶界面允許設(shè)計(jì)者通過(guò)選擇部件(例如，通過(guò)點(diǎn)擊或敲擊)，然后將其移動(dòng)到新的位置(例如，通過(guò)拖曳它或推動(dòng)它)來(lái)改變部件的位置。典型地，通過(guò)接收部件的用于定位的用戶選擇以及根據(jù)用戶請(qǐng)求修改位置移動(dòng)部件。這些步驟可以被重復(fù)直到所有被選擇的部件被定位。其示例在附圖1的步驟204中。它也允許設(shè)計(jì)者通過(guò)接合按鈕A (例如，通過(guò)點(diǎn)擊或敲擊)并且在圖面上選擇部件(例如，通過(guò)點(diǎn)擊或敲擊)來(lái)刪除部件。通過(guò)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的圖形用戶界面顯示部件、接收刪除ー個(gè)或多個(gè)部件的用戶選擇、并且根據(jù)用戶請(qǐng)求刪除ー個(gè)或多個(gè)部件，ー個(gè)或多個(gè)所述部件被典型地刪除。在第二步驟中，其示例為附圖1的步驟206，該界面允許設(shè)計(jì)者關(guān)聯(lián)或連接在第一步驟中所選擇的部件。通過(guò)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的圖形用戶界面顯示部件、接收關(guān)聯(lián)至少兩個(gè)部件的用戶選擇并根據(jù)用戶需求關(guān)聯(lián)所述部件，部件之間的關(guān)聯(lián)被典型地創(chuàng)建。例如，通過(guò)從列表B中選擇“連接”和從子菜單列表(未示出)中選擇“結(jié)合軸”，平行軸320和340如圖所示被同心地連接。然后設(shè)計(jì)者在圖面上選擇要被同心地連接的兩個(gè)軸(320、340)，并且軟件重新定位軸340使得軸320和340的中心線重合，并且連接軸320的端部和軸340的前部，從而被連接的軸的長(zhǎng)度變成了軸320和340的總長(zhǎng)度。為了在迭代設(shè)計(jì)過(guò)程中輔助設(shè)計(jì)者，通過(guò)軸切割工具，軸可被分割成兩個(gè)獨(dú)立的軸。這就使它有自己的圖標(biāo)并且切割位置由鼠標(biāo)或其他定點(diǎn)裝置定義。兩個(gè)同心軸320、340可以通過(guò)如圖所示的離合器330連接。設(shè)計(jì)者從列表B中選擇“連接”，并且然后從子菜單列表(未示出)中選擇“在軸之間添加離合器”。在圖面上同心對(duì)準(zhǔn)的軸320、340由設(shè)計(jì)者選擇，并且軟件在兩個(gè)軸之間創(chuàng)建連接。根據(jù)動(dòng)カ流的情況，該連接的特性是它可以被定義為傳遞動(dòng)カ或者不傳遞動(dòng)力。它可以在扭轉(zhuǎn)或徑向上是剛性的或者具有徑向或扭轉(zhuǎn)剛度的默認(rèn)值。它具有默認(rèn)離合器尺寸。其他連接是可能的。例如，兩個(gè)同心軸可以被“剛性地”連接。該術(shù)語(yǔ)“剛性”表示花鍵、焊接、縮配合或其他這樣的連接功能。這被認(rèn)為是剛性連接，但是在該模型中，這是概念實(shí)體，用來(lái)限定這樣的情況，即這些軸是通過(guò)例如焊接或花鍵的ー些物理實(shí)體連接的，而這種連接被預(yù)期能時(shí)刻傳遞動(dòng)力。在該分析模型中，它的徑向、扭轉(zhuǎn)和軸向的剛度具有默認(rèn)值，其可以是很大或是無(wú)限的。當(dāng)從列表B中選擇“連接”并且從子菜單列表(未示出)中選擇“在軸之間添加剛性連接”后，設(shè)計(jì)者然后可以在圖面上選擇要被同心地連接的兩個(gè)軸(320、340)。軟件在軸320、340之間創(chuàng)建“剛性”元件，并且采用剛性連接來(lái)連接軸320和軸340。在焊接連接的情況下，應(yīng)當(dāng)注意到焊接在所有的6個(gè)自由度上是剛性的，而不僅僅是在徑向上。例如，軸可以剛性地連接至地面，以表示這樣的事實(shí)，例如，其可以安裝進(jìn)殼體。通過(guò)從列表B中選擇“連接”，并且從子菜單列表(未示出)中選擇“添加剛性連接至地面”，設(shè)計(jì)者然后可以在圖面上選擇將要接地的軸。軟件在被選擇的軸和地面之間創(chuàng)建“剛性”元件(如前面限定的)，并且用該“剛性”連接使得軸和地面連接。例如，軸可以通過(guò)離合器連接至地面，以表示軸通過(guò)離合器連接到殼體的事實(shí)。當(dāng)從列表B中選擇“連接”，并且從子菜單列表(未示出)中選擇“添加剛性離合器至地面”后，設(shè)計(jì)者然后可以選擇要采用離合器連接至地面的軸。軟件創(chuàng)建兩個(gè)軸之間的連接。根據(jù)動(dòng)力流的情況，該連接的特性是它被限定為傳遞動(dòng)カ或者不傳遞動(dòng)力。它也可以在扭轉(zhuǎn)和徑向上是剛性的，或者具有徑向和扭轉(zhuǎn)剛度的默認(rèn)值。它具有默認(rèn)離合器尺寸。例如，如圖所示的齒輪310、320被嚙合。設(shè)計(jì)者從列表B中選擇“連接”并且然后從子菜單列表(未示出)中選擇“嚙合齒輪”。然后，齒輪310、320被選擇，并且軟件重新軸向地定位所選齒輪中的ー個(gè)，使得兩個(gè)齒輪在軸向方向上對(duì)準(zhǔn)，并且在軸320、322之間設(shè)置軸向距離以容納齒輪，或者調(diào)整齒輪的尺寸，在如附圖6所示的例子中，其中兩個(gè)齒輪的直徑相等并且齒輪傳動(dòng)比是1.0。在第三步驟中，其示例了附圖1的步驟208，該界面允許設(shè)計(jì)者調(diào)整概念設(shè)計(jì)中的部件的特性。例如，通過(guò)向軸添加動(dòng)カ負(fù)載以創(chuàng)建動(dòng)カ負(fù)載。設(shè)計(jì)者從列表B中選擇“連接”，并且然后從子菜單列表(未示出)中選擇“添加動(dòng)カ負(fù)載”。設(shè)計(jì)者然后在圖面上選擇軸以添加動(dòng)カ負(fù)載，并且軟件為軸添加動(dòng)カ負(fù)載，沒有任何速度、轉(zhuǎn)矩和動(dòng)カ值或者采用默認(rèn)值。例如，動(dòng)カ流被添加到在圖面上被定義的動(dòng)カ負(fù)載。當(dāng)從按鈕C中選擇“新動(dòng)カ流”后，軟件以名字、持續(xù)時(shí)間和默認(rèn)溫度創(chuàng)建新動(dòng)カ流。然后設(shè)計(jì)者(例如，通過(guò)點(diǎn)擊或敲擊)指示哪個(gè)動(dòng)力負(fù)載是輸入動(dòng)カ負(fù)載362和哪個(gè)動(dòng)力負(fù)載是輸出動(dòng)カ負(fù)載364。軟件將第一次點(diǎn)擊的動(dòng)力負(fù)載設(shè)置為輸入動(dòng)カ負(fù)載并將第二次點(diǎn)擊的動(dòng)力負(fù)載設(shè)置為輸出動(dòng)カ負(fù)載。使用例如圖形理論對(duì)開始于輸入動(dòng)力負(fù)載和結(jié)束于輸出動(dòng)カ負(fù)載的動(dòng)カ流路經(jīng)進(jìn)行檢索。如果找到合適的路徑，新動(dòng)カ流被創(chuàng)建(如果未找到路徑，動(dòng)カ流不能被創(chuàng)建)，并且動(dòng)カ負(fù)載通過(guò)變?yōu)閯?dòng)カ進(jìn)入和離開傳動(dòng)裝置的點(diǎn)而被添加到動(dòng)カ流定義。動(dòng)カ流360顯示在工作區(qū)。例如，通過(guò)點(diǎn)擊輸入動(dòng)カ負(fù)載(動(dòng)カ進(jìn)入動(dòng)カ傳動(dòng)系統(tǒng)的點(diǎn))、然后點(diǎn)擊被加載的連續(xù)的軸和齒輪以及嚙合的離合器也可以定義動(dòng)カ流。該動(dòng)カ流定義通過(guò)點(diǎn)擊輸出動(dòng)カ負(fù)載(動(dòng)カ離開動(dòng)カ傳動(dòng)系統(tǒng)的點(diǎn))而被完成。軟件將寫入特性表中的動(dòng)カ負(fù)載、轉(zhuǎn)矩、速度、持續(xù)時(shí)間和溫度給予被定義的動(dòng)カ流。例如,動(dòng)カ流可以被定義。設(shè)計(jì)者選擇在按鈕(D)上(例如,通過(guò)點(diǎn)擊或敲擊)選擇并且在特性表中編輯動(dòng)力、轉(zhuǎn)矩、速度、持續(xù)時(shí)間、嚙合的離合器和溫度。軟件將寫入表中的動(dòng)カ負(fù)載、轉(zhuǎn)矩、速度、持續(xù)時(shí)間、嚙合的離合器和溫度給予被定義的動(dòng)力流。例如，被定義的動(dòng)カ流可以被刪除。設(shè)計(jì)者在按鈕(E)上(例如，通過(guò)點(diǎn)擊或敲擊)選擇動(dòng)力流，并且軟件刪除該動(dòng)カ流。例如，任何部件的尺寸或它的特性可以通過(guò)選擇它和拖曳它而被改變。例如，齒輪對(duì)或齒輪組的齒輪傳動(dòng)比可以通過(guò)拖曳齒輪對(duì)之間創(chuàng)建的網(wǎng)格而被改變。當(dāng)傳動(dòng)比被改變時(shí)，軟件改變齒輪的直徑。當(dāng)完成這時(shí)，齒輪對(duì)所占的包裝空間和齒輪組的轉(zhuǎn)矩容量、重量和成本被自動(dòng)更新。例如，齒輪的齒面寬度可通過(guò)拖曳齒輪的邊緣和沿著軸的軸線移動(dòng)鼠標(biāo)而被改變。當(dāng)完成這時(shí)，齒輪對(duì)所占的包裝空間和齒輪組的轉(zhuǎn)矩容量、重量和成本被自動(dòng)更新。例如，齒輪對(duì)的中心距可通過(guò)拖曳同心軸上安裝有其中一個(gè)齒輪的軸或組件的軸線而被改變。當(dāng)完成這時(shí)，齒輪對(duì)所占的包裝空間和齒輪組的轉(zhuǎn)矩容量、重量和成本被自動(dòng)更新。例如，齒輪的軸向位置可通過(guò)拖曳齒輪的中心和沿著軸的軸線移動(dòng)鼠標(biāo)而被改變。例如，離合器在徑向上的尺寸可通過(guò)點(diǎn)-和-拖動(dòng)作而被改變。當(dāng)完成這時(shí)，離合器所占的包裝空間和離合器的轉(zhuǎn)矩容量被自動(dòng)更新。例如，離合器在軸向上的尺寸可通過(guò)點(diǎn)-和-拖動(dòng)作而被改變。這樣，額外的離合器盤被添加，從而當(dāng)完成這時(shí)，離合器所占的包裝空間和離合器的轉(zhuǎn)矩容量被自動(dòng)更新。這樣，旋轉(zhuǎn)機(jī)器組件可以很容易地被設(shè)計(jì)和顯示在符號(hào)圖或輪廓圖形式中。ー些符號(hào)圖不意圖的例子在附圖6中被不出，附圖7中不出了輪廓圖。這不僅僅是傳動(dòng)裝置的圖形表示，而且是旋轉(zhuǎn)機(jī)器組件的功能的工作模型，可以對(duì)其執(zhí)行計(jì)算以預(yù)測(cè)旋轉(zhuǎn)機(jī)器組件的功能和性能?！胺?hào)圖”是代表包括外齒輪組的傳動(dòng)裝置的非常有效和合理的方式。軸沿著它的中心線被描繪。然而，當(dāng)涉及行星齒輪組或涉及多個(gè)同心軸的系統(tǒng)時(shí)，有必要用軸的外直徑的形式或外直徑和內(nèi)直徑的形式表示軸而非用軸的中心線表示軸。進(jìn)一歩的改進(jìn)是用戶可以自動(dòng)地在這些視圖之間切換。軸被創(chuàng)建為單個(gè)部分。用戶可以在軸中定義“臺(tái)階”以創(chuàng)建兩個(gè)或多個(gè)部分。這些部分的外直徑可以被指定，這意味著不同的部分具有不同的外直徑。外直徑以點(diǎn)-和-抱的動(dòng)作被改變。軸被創(chuàng)建具有默認(rèn)的內(nèi)直徑，其與外直徑成比例。當(dāng)外直徑被改變吋，內(nèi)直徑也自動(dòng)地被改變從而保持內(nèi)直徑和外直徑之間的關(guān)系而不需要任何進(jìn)ー步的用戶交互。在改變軸直徑時(shí)，兩個(gè)部分之間的直徑的改變可能很大，使得ー個(gè)部分的內(nèi)直徑比相鄰部分的外直徑大。如果在兩個(gè)相鄰部分之間創(chuàng)建一個(gè)簡(jiǎn)單的臺(tái)階，將會(huì)產(chǎn)生不連續(xù)性，類似軸上會(huì)有破裂，這意味著軸無(wú)論在分析上還是物理現(xiàn)實(shí)上都不能傳遞轉(zhuǎn)矩。為了解決這個(gè)問(wèn)題，當(dāng)用戶在這個(gè)包裝中引入單個(gè)軸臺(tái)階時(shí)，該分析模型通過(guò)軸的內(nèi)直徑和外直徑之間的默認(rèn)厚度定義軸向分離的兩個(gè)臺(tái)階。這“連接”軸部分與其他軸部分具有相同エ程特性(長(zhǎng)度、外直徑、內(nèi)直徑、材料特性)，這樣就沒有創(chuàng)建特殊“部件”或“物體”來(lái)表示它。在這兩個(gè)臺(tái)階之間的軸部分作為兩個(gè)軸部分之間的過(guò)渡，它的直徑由用戶改變。這過(guò)渡臺(tái)階的創(chuàng)建和操縱自動(dòng)地由程序包執(zhí)行，而不需要直接的用戶交互。用戶可以通過(guò)點(diǎn)-和-拖動(dòng)作改變軸臺(tái)階的軸向位置。當(dāng)完成這時(shí)，定義過(guò)渡軸部分的兩個(gè)軸臺(tái)階都同時(shí)被移動(dòng)，因此過(guò)渡軸部分的長(zhǎng)度和它在模型中的功能被保持。所有這些都是自動(dòng)完成而不需要直接的用戶交互?！皞?cè)視圖”和“端視圖”。該軟件同時(shí)示出了傳動(dòng)裝置的側(cè)視圖和端視圖。該端視圖允許用戶定義通過(guò)各個(gè)傳動(dòng)裝置軸的中心線的切割平面，從而在側(cè)視圖中定義傳動(dòng)裝置的放大圖。符號(hào)圖可以生成傳動(dòng)裝置的3D模型，其可以被輸出給CAD以在它的環(huán)境中檢查傳動(dòng)裝置的包裝。雖然該界面是在2D的，正交視圖允許定義傳動(dòng)裝置的3D表示。這被作為實(shí)體幾何輸出給CAD程序包，從而傳動(dòng)裝置的尺寸和形狀可以相對(duì)于其最終被裝配的空間來(lái)檢查。所有這些只需在已經(jīng)完成的設(shè)計(jì)的最少的細(xì)節(jié)中就可以獲得。在第四步驟中，動(dòng)カ流分析、靜態(tài)分析、成本、重量、齒輪尺寸、齒輪轉(zhuǎn)矩容量、軸承負(fù)載、殼體負(fù)載和離合器轉(zhuǎn)矩容量可以被確定和被報(bào)告。這在附圖1中被示例為步驟214。例如，對(duì)于動(dòng)力流分析，設(shè)計(jì)者選擇按鈕(F)和采用上述定義的動(dòng)カ負(fù)載運(yùn)行動(dòng)力流分析。對(duì)于每個(gè)動(dòng)カ流，這種分析計(jì)算旋轉(zhuǎn)機(jī)器的所有點(diǎn)處的速度、轉(zhuǎn)矩和動(dòng)力。它可以通過(guò)運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算在所有的部件作為剛性元件的情況下或部件具有有限剛度和系統(tǒng)通過(guò)創(chuàng)建矩陣M求解的情況下獲得。輸出/輸入的整個(gè)齒輪傳動(dòng)比基于所計(jì)算的角速度被計(jì)算。采用輸入轉(zhuǎn)矩和齒輪傳動(dòng)比計(jì)算輸出轉(zhuǎn)矩。例如，對(duì)于離合器容量報(bào)告，設(shè)計(jì)者選擇按鈕(G)以基于上述所定義的離合器創(chuàng)建離合器轉(zhuǎn)矩容量報(bào)告?？紤]接觸的離合器盤之間的速度差，該軟件計(jì)算離合器滑動(dòng)速度。采用凈夾緊力、摩擦系數(shù)、摩擦面數(shù)量和離合器平均半徑，離合器的轉(zhuǎn)矩容量和安全系數(shù)被計(jì)算。該報(bào)告典型地包括被傳遞的轉(zhuǎn)矩、滑動(dòng)速度、轉(zhuǎn)矩容量和安全系數(shù)(靜態(tài)轉(zhuǎn)矩安全因素)。例如，對(duì)于齒輪尺寸的報(bào)告，設(shè)計(jì)者選擇按鈕(H)以為上述定義的齒輪對(duì)創(chuàng)建齒輪尺寸報(bào)告。四種評(píng)價(jià)方法可用:方法1，其中轉(zhuǎn)矩容量?jī)H僅取決于齒輪對(duì)或輪系的中心距。方法2，其中轉(zhuǎn)矩容量?jī)H僅取決于齒輪對(duì)或輪系的中心距和齒面寬度。方法3，其中轉(zhuǎn)矩容量?jī)H僅取決于齒輪對(duì)或輪系的中心距、齒面寬度和齒輪傳動(dòng)比。方法4，其中轉(zhuǎn)矩容量?jī)H僅取決于行星齒輪組的齒圈(或太陽(yáng)輪)的直徑和傳動(dòng)比。軟件使用各種常數(shù)kn(n = I至4)以便用于設(shè)計(jì)者所選擇的方法。采用方法I至3，采用kn、中心距、齒面寬和齒輪傳動(dòng)比(采用的參數(shù)取決于所選的方法)計(jì)算轉(zhuǎn)矩容量。對(duì)于方法4，k4、齒圖/太陽(yáng)輪傳動(dòng)比、齒圈直徑和齒面寬被用于計(jì)算轉(zhuǎn)矩容量。由于已經(jīng)執(zhí)行了動(dòng)カ流分析，因此施加給每個(gè)齒輪對(duì)、齒輪系或行星組的轉(zhuǎn)矩就能知道。采用kn、轉(zhuǎn)矩、齒面寬和齒輪傳動(dòng)比使用方法I至3可以計(jì)算被推薦的中心距。對(duì)于方法4，k4、轉(zhuǎn)矩、行星輪的數(shù)量、齒圏/太陽(yáng)輪傳動(dòng)比、和齒面寬被用于計(jì)算被推薦的齒圈直徑。通過(guò)用被推薦的中心距去除顯示在圖面上的實(shí)際中心距而計(jì)算安全系數(shù)。對(duì)于行星齒輪，通過(guò)用被推薦的齒圈直徑去除顯示在圖面上的實(shí)際齒圖直徑而計(jì)算安全系數(shù)。該所計(jì)算的安全系數(shù)被顯示在圖面上的目標(biāo)齒輪對(duì)的附近。用于方法1-3和4(如果在齒輪箱中包含任何行星齒輪)的包括齒輪定尺寸計(jì)算的報(bào)告被創(chuàng)建。小齒輪直徑能夠直接由中心距和傳動(dòng)比計(jì)算；因此，相同的方法可提供給小齒輪直徑代替中心距的形式。這就意味著，在相應(yīng)的kn(l至4)的值被計(jì)算的情況下，涉及kn (I至4)的每種方法可采用小齒輪的直徑代替中心距作為關(guān)鍵參數(shù)被修改以被執(zhí)行。齒輪的尺寸的評(píng)估由不需要齒輪傳動(dòng)知識(shí)的簡(jiǎn)單方法執(zhí)行。通常，齒輪的合適耐用性的評(píng)估采用“評(píng)級(jí)”方法，例如IS06336或AGMA2001被制定，其需要輸入例如齒數(shù)、壓力角、模數(shù)等等數(shù)據(jù)。因此它們需要工程人員充分詳細(xì)地定義齒輪和得知合適的值。在這個(gè)軟件實(shí)施的過(guò)程中，三個(gè)更簡(jiǎn)單的方法被用于外齒輪對(duì)和齒輪組，其需要(i)僅僅中心距，(ii)中心距和齒面寬，(iii)中心距、齒面寬和傳動(dòng)比。雖然這些方法不像其他方法那么精確和成熟，它們可被不熟悉齒輪設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)的工程人員使用并因此可用于最初的齒輪設(shè)計(jì)階段。類似地，一個(gè)簡(jiǎn)單方法被用于行星齒輪組，其僅僅需要齒圈(或太陽(yáng)輪)直徑和傳動(dòng)比。這樣的定尺寸方法需要與應(yīng)用和所使用的材料有關(guān)的“常數(shù)”，其可以由采用相同簡(jiǎn)單分析方法分析已有傳動(dòng)裝置而獲得。在這個(gè)軟件的實(shí)施中，相同的工具可以被用于分析已有的傳動(dòng)裝置。該數(shù)據(jù)被保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中并且可以在新的傳動(dòng)裝置的創(chuàng)建中被再次使用。如前所述，根據(jù)計(jì)算的相應(yīng)的常數(shù)值，采用小齒輪的直徑代替中心距作為關(guān)鍵參數(shù)，涉及常數(shù)的每個(gè)方法可以被修改而被執(zhí)行。各個(gè)齒輪和齒輪裝置可以被采用。例如，拉威挪行星齒輪組可以被定義為單個(gè)用戶動(dòng)作的目標(biāo)組件。拉威挪行星齒輪組是復(fù)雜的齒輪布置，但是其在汽車エ業(yè)中通常被用于自動(dòng)變速器。在這個(gè)軟件程序包中，它們被減少到它們的最精簡(jiǎn)的水平，從而最初的基本模型通過(guò)限定拉威挪行星組的兩個(gè)基本傳動(dòng)比和基本結(jié)構(gòu)(兩個(gè)太陽(yáng)輪和一個(gè)齒圈或兩個(gè)齒圈和ー個(gè)太陽(yáng)輪)而被創(chuàng)建。即使具有這樣簡(jiǎn)單的限定，該拉威挪行星組可以被連接至其他行星齒輪組和離合器以獲得整個(gè)傳動(dòng)裝置的多個(gè)傳動(dòng)比，因此利用工程人員的最少努力開始傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)過(guò)程。不同的拉威挪構(gòu)造通過(guò)指定傳動(dòng)比符號(hào)而獲得。不同的可能結(jié)構(gòu)(拉威挪行星組的每個(gè)行星組是正行星輪或者是負(fù)行星輪)簡(jiǎn)單地通過(guò)相關(guān)齒輪組的傳動(dòng)比符號(hào)利用最少的用戶輸入和努力被選擇。該設(shè)計(jì)和建模過(guò)程由此是平穩(wěn)的并且盡可能是直觀的。例如，已經(jīng)安裝在軸上的行星齒輪組的全部組件可以被定義為單個(gè)用戶動(dòng)作的目標(biāo)組件。當(dāng)所有的行星齒輪組被創(chuàng)建，它們就形成了完整的組件，而不僅僅是嚙合的齒輪的形式，而且還安裝在軸上并且創(chuàng)建了合適的行星架。這允許快速開始傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)和建模過(guò)程，從而其到完整傳動(dòng)裝置的融入可以被盡可能快地執(zhí)行。例如，上述過(guò)程可以使行星齒輪下的滾動(dòng)軸承包含在由單個(gè)用戶動(dòng)作定義的目標(biāo)的組件中。例如,該整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程也包括準(zhǔn)雙曲面齒輪、螺旋錐齒輪、斜齒輪和面齒輪。當(dāng)行星齒輪組被創(chuàng)建時(shí)，其上安裝有齒輪的軸被自動(dòng)地定義，軸的直徑被定義以適合于齒輪的直徑。在產(chǎn)品定義的非常早的階段，工程人員將希望將齒輪的直徑重新定義為適合于應(yīng)用的尺寸。當(dāng)完成這時(shí)，軸的直徑被自動(dòng)更新，而不需要直接的用戶交互。在傳動(dòng)裝置中的所有離合器組件和所有齒輪組的尺寸在單個(gè)用戶窗口中被評(píng)估。在傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)過(guò)程中，影響傳動(dòng)裝置的整體尺寸的主要部件是齒輪和離合器。兩者都必須足夠大以能傳遞轉(zhuǎn)矩，但是過(guò)大的尺寸的代價(jià)是使傳動(dòng)裝置難以安裝在最終應(yīng)用中。在這個(gè)程序包中，所有齒輪組和所有離合器的尺寸(因此的包裝)可在單個(gè)GUI窗口中被修改，同時(shí)對(duì)于所有關(guān)鍵部件報(bào)告其性能(轉(zhuǎn)矩容量、成本和重量)的關(guān)鍵結(jié)果。與在階段I和2中創(chuàng)建的布置有關(guān)的數(shù)據(jù)可以被輸出給CAD格式以便進(jìn)ー步評(píng)估。設(shè)計(jì)者選擇按鈕(J)以輸出在圖面上顯示的概念齒輪箱設(shè)計(jì)的CAD數(shù)據(jù)。各種CAD格式可以被選擇，例如，STEP CAD格式(stp)和IGS CAD格式(igs)。該軟件獲得被包括在圖面上顯示的齒輪箱中的所有部件的列表。部件列表中的每個(gè)部件的幾何圖形被提取和傳輸給第三方軟件。這就生成了關(guān)于幾何圖形的基本形狀。這個(gè)過(guò)程對(duì)于列表上的每個(gè)部件是重復(fù)的。傳動(dòng)裝置系統(tǒng)的簡(jiǎn)單而有效的建模是傳動(dòng)裝置的詳細(xì)發(fā)展的集成設(shè)計(jì)過(guò)程的一部分。當(dāng)這種符號(hào)圖被創(chuàng)建時(shí)，它自動(dòng)地創(chuàng)建傳動(dòng)裝置的可以被用于其進(jìn)一歩、更詳細(xì)的CAE分析的分析模型。在設(shè)計(jì)過(guò)程的后面的部分需要這樣的詳細(xì)的分析，并且為了使這樣的分析被執(zhí)行，更詳細(xì)的需求被添加。軟件的安裝是使得符號(hào)圖可以被用作為基本傳動(dòng)裝置的分析模型，在設(shè)計(jì)過(guò)程的晚些時(shí)候中進(jìn)ー步的技術(shù)細(xì)節(jié)可以被添加到其中以進(jìn)行更詳細(xì)的分析。用于動(dòng)態(tài)分析的ID扭轉(zhuǎn)模型被創(chuàng)建。從傳動(dòng)裝置的簡(jiǎn)單、符號(hào)圖表示，ID扭轉(zhuǎn)動(dòng)態(tài)分析模型自動(dòng)地被創(chuàng)建。這可以被輸出給另ー個(gè)CAE程序包以創(chuàng)建齒輪換檔模型或換檔
策略等等。本發(fā)明還包括一種用于旋轉(zhuǎn)機(jī)器組件的計(jì)算機(jī)輔助工程設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)可讀產(chǎn)品，該產(chǎn)品包括被設(shè)計(jì)用于實(shí)施上述公開的方法的步驟的代碼裝置。本發(fā)明還包括用于旋轉(zhuǎn)機(jī)器組件的計(jì)算機(jī)輔助工程設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括被設(shè)計(jì)用于實(shí)施上述公開方法的步驟的裝置。在進(jìn)ー步的實(shí)施例中，本發(fā)明包括計(jì)算機(jī)實(shí)施方法，包括:在用于設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)機(jī)器組件的計(jì)算機(jī)輔助工程的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的圖形用戶界面內(nèi)，顯示對(duì)應(yīng)于所述組件的部件的替代體和接收替代體的用戶選擇。對(duì)應(yīng)于替代體的部件的示意性表示然后被顯示。接收用于在界面中定位示意性表示的用戶指令，并且根據(jù)用戶，修改示意性表示的位置?？蛇x地，在接收到重復(fù)步驟的用戶指令后，這些步驟可以被重復(fù)。該替代體可以是對(duì)應(yīng)于部件的描述性詞，或者它可以是代表部件的圖標(biāo)。顯示替代體的步驟可以包括在菜單中顯示替代體的列表。示意性表示可以包括符號(hào)圖或輪廓圖。該方法進(jìn)ー步包括接收用于關(guān)聯(lián)至少兩個(gè)示意性表示的用戶選擇和在它們之間創(chuàng)建關(guān)聯(lián)的步驟?？蛇x地，在接收到重復(fù)步驟的用戶指令吋，這些步驟可以被重復(fù)。該方法進(jìn)ー步包括接收用于刪除所述ー個(gè)或多個(gè)示意性表示的用戶選擇和根據(jù)用戶請(qǐng)求刪除所述ー個(gè)或多個(gè)所選擇的示意性表示的步驟。該方法進(jìn)ー步包括接收示意性表示的用戶選擇和根據(jù)用戶請(qǐng)求修改對(duì)應(yīng)于所選示意性表示的部件的特性的步驟?？蛇x地，在接收到重復(fù)步驟的用戶指令后，這些步驟可以
被重復(fù)。
權(quán)利要求
1.一種用于設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)機(jī)器組件的計(jì)算機(jī)輔助工程方法，該方法包括步驟: 根據(jù)以下步驟在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的圖形用戶界面內(nèi)創(chuàng)建所述旋轉(zhuǎn)機(jī)器組件的布局: 接收所述旋轉(zhuǎn)機(jī)器的部件的用戶選擇； 定位所述被選部件； 在所述被選部件之間創(chuàng)建關(guān)聯(lián)；和 基于所述關(guān)聯(lián)、所述被選部件的相對(duì)位置、所述被選部件的特性和所述關(guān)聯(lián)的特性中的ー項(xiàng)或多項(xiàng)，從所述布局形成所述旋轉(zhuǎn)機(jī)器組件的功能模型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括步驟: 預(yù)測(cè)所述旋轉(zhuǎn)機(jī)器組件的性能； 其中預(yù)測(cè)性能的所述步驟包括在所述圖形用戶界面內(nèi)進(jìn)行預(yù)測(cè)、連接到集成的用戶界面或向ー個(gè)或多個(gè)CAD/CAE程序包輸出數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述預(yù)測(cè)步驟包括ー個(gè)或多個(gè)以下的步驟: 報(bào)告所述旋轉(zhuǎn)機(jī)器組件的所述性能； 報(bào)告通過(guò)所述旋轉(zhuǎn)機(jī)器組件或所述被選部件的動(dòng)カ流； 報(bào)告齒輪尺寸； 報(bào)告齒輪轉(zhuǎn)矩容量和中心距安全系數(shù)； 報(bào)告包裝空間； 報(bào)告軸承負(fù)載； 報(bào)告對(duì)應(yīng)于滾動(dòng)軸承的最小所需動(dòng)態(tài)容量的合適動(dòng)態(tài)負(fù)載系數(shù)；和/或 報(bào)告殼體或箱體上的負(fù)載； 報(bào)告部件和組件的重量； 報(bào)告成本估算。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，包括根據(jù)以下的一個(gè)或多個(gè)步驟修改所述模型以實(shí)現(xiàn)増加的產(chǎn)品性能的步驟: 根據(jù)以下步驟修改所述布局: 接收用戶對(duì)所述旋轉(zhuǎn)機(jī)器的一個(gè)或多個(gè)新的或已有的部件的選擇； 定位所述被選的新的或已有的部件； 在所述被選的新的或已有的部件之間創(chuàng)建關(guān)聯(lián)；和 更新所述功能模型； 根據(jù)以下步驟修改一個(gè)或多個(gè)所述特性: 接收部件或關(guān)聯(lián)的用戶選擇； 根據(jù)用戶請(qǐng)求，設(shè)置或修改所述被選部件或所述被選關(guān)聯(lián)的特性；和 更新所述功能模型； 和多次執(zhí)行形成越來(lái)越復(fù)雜的功能模型的所述步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中修改特性的所述步驟包括點(diǎn)-和-拖動(dòng)作。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述被選部件是齒輪組且所述特性是齒輪傳動(dòng)比，修改所述齒輪傳動(dòng)比的所述步驟自動(dòng)地修改對(duì)應(yīng)齒輪的直徑，而不需要任何進(jìn)ー步的用戶交互。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述被選部件是軸或是同心軸的組件并且所述特性是其相對(duì)于其他平行軸的徑向距離，該徑向距離限定安裝在軸上的齒輪組的中心距，修改所述中心距的所述步驟自動(dòng)地修改對(duì)應(yīng)齒輪的直徑，而不需要任何進(jìn)ー步的用戶交互。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，所述被選部件是齒輪且所述特性是齒面寬，修改所述齒面寬的所述步驟自動(dòng)修改所述齒輪的包裝空間或轉(zhuǎn)矩容量，而不需要任何進(jìn)ー步的用戶交互。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述部件是其中形成有臺(tái)階以允許不同的部分具有不同的外直徑的軸，并且所述特性是所述軸的外直徑，修改所述外直徑的所述步驟自動(dòng)地修改所述軸的內(nèi)直徑從而保持內(nèi)直徑和外直徑之間的關(guān)系，而不需要任何進(jìn)ー步的用戶交互。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中當(dāng)ー個(gè)部分的內(nèi)直徑變得比相鄰部分的外直徑大時(shí)，所述修改步驟限定兩個(gè)臺(tái)階，該臺(tái)階由所述軸的所述內(nèi)直徑和所述外直徑之間的默認(rèn)厚度軸向分離并且作為所述軸部分之間的過(guò)渡，其中所述過(guò)渡臺(tái)階的創(chuàng)建和操縱自動(dòng)地執(zhí)行。
11.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述被選部件是拉威挪行星齒輪組，其中所述拉威挪的每個(gè)行星組是正行星輪或者是負(fù)行星輪，并且所述特性是齒輪傳動(dòng)比符號(hào)，其中修改所述拉威挪的所述步驟包括選擇齒輪組的傳動(dòng)比符號(hào)。
12.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述報(bào)告步驟是報(bào)告齒輪轉(zhuǎn)矩容量和安全系數(shù)，其中齒輪轉(zhuǎn)矩容量采用以下特性計(jì)算: 中心距或小齒輪直徑； 中心距或小齒輪直徑和齒面寬； 中心距或小齒輪直徑、齒面寬和齒輪傳動(dòng)比；或 齒圈(或太陽(yáng)輪)直徑、齒面寬和傳動(dòng)比； 和相應(yīng)的常數(shù)kn,其中n = I至4 ; 且被推薦的中心距或齒圈直徑采用以下特性計(jì)算: 轉(zhuǎn)矩和傳動(dòng)比； 轉(zhuǎn)矩、齒面寬和齒輪傳動(dòng)比；或 轉(zhuǎn)矩、齒面寬和傳動(dòng)比； 和相應(yīng)的常數(shù)kn,其中n = I至4。
13.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述部件包括齒輪、齒輪組、周轉(zhuǎn)輪系、拉威挪行星齒輪組、準(zhǔn)雙曲線齒輪、螺旋錐齒輪、斜齒輪、端齒輪發(fā)電機(jī)、馬達(dá)、轉(zhuǎn)子、定子、離合器、軸泵、渦輪或軸承。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述部件是簡(jiǎn)單的軸支撐軸承，并且在徑向、軸向或傾斜剛度上不包括用戶定義的信息。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至5所述的方法，其中該模型被修改以提供越來(lái)越復(fù)雜的模型復(fù)雜性和采用越來(lái)越復(fù)雜的分析方法評(píng)價(jià)它的性能。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的方法，包括在所述圖形用戶界面內(nèi)顯示所述布局的表示的步驟，所述表示包括示意圖、正交圖、輪廓圖或符號(hào)模型，并且其中所述表示能夠在所述示意圖、正交圖、輪廓圖或符號(hào)模型之間切換。
17.根據(jù)權(quán)利要求1至12的任一項(xiàng)所述的方法，其中所述旋轉(zhuǎn)機(jī)器組件包括齒輪箱、傳動(dòng)系、傳輸裝置、電動(dòng)馬達(dá)、發(fā)電機(jī)、泵和渦輪。
18.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，包括以下步驟: 設(shè)置特性的第一極限值； 設(shè)置特性的第二極限值； 設(shè)置步驟功能； 根據(jù)步驟功能，在所述第一極限值和所述第二極限值之間改變特性的值； 預(yù)測(cè)所述旋轉(zhuǎn)機(jī)器組件在每個(gè)值處的所述功能和/或所述性能；和 報(bào)告所述旋轉(zhuǎn)機(jī)器組件在每個(gè)值處的所述功能和/或所述性能。
19.一種用于旋轉(zhuǎn)機(jī)器組件的計(jì)算機(jī)輔助工程設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)可讀產(chǎn)品，該產(chǎn)品包括被設(shè)計(jì)用于實(shí)施如權(quán)利要求1至12和18中的任一項(xiàng)所述的方法的步驟的代碼裝置。
20.一種用于旋轉(zhuǎn)機(jī)器組件的計(jì)算機(jī)輔助工程設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括被設(shè)計(jì)用于實(shí)施如權(quán)利要求1至12 和18中的任一項(xiàng)所述的方法的步驟的裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)機(jī)器組件。一種設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)機(jī)器組件的計(jì)算機(jī)輔助工程的方法涉及在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的圖形用戶界面內(nèi)創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)機(jī)器組件的布局，從布局形成旋轉(zhuǎn)機(jī)器組件的功能模型(210)。通過(guò)選擇和定位用于旋轉(zhuǎn)機(jī)器組件的部件(204，206)、并且然后在它們之間創(chuàng)建關(guān)聯(lián)來(lái)創(chuàng)建所述布局。功能模型基于所述關(guān)聯(lián)、被選部件的相對(duì)位置、被選部件的特性和關(guān)聯(lián)的特性中的一項(xiàng)或多項(xiàng)。
文檔編號(hào)G06F17/50GK103093025SQ20121048786
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2012年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月29日
發(fā)明者B·詹姆斯 申請(qǐng)人:諾邁士科技有限公司