引言
轴是机械设备中的重要零件之一，轴类零件的设计主要包括结构设计及强度、刚度校核两部分。由于校核比较繁琐，计算量大，所以传统的设计方法中除了特别重要的零件外，常采用“类比法”进行设计。NX是美国EDS公司推出的当今世界上最先进的CAD/CAM/CAE高端软件平台之一，NX/Open作为NX平台上提供的二次开发语言，利用该模块可以对NX系统进行用户化定制和开发。将轴的设计在NX中完成不仅可以降低设计人员的工作量，而且可以提高零件设计效率和设计质量，本文即在这方面进行探讨。
1 NX二次开发技术
NX是美国EDS公司推出的当今世界上最先进的CAD/CAM/CAE高端软件平台之一，广泛应用于航空、航天、机械、船舶等领域。NX/Open作为NX平台上提供的二次开发语言是为满足用户特殊需要而随NX一起发布的。NX/Open包括以下部分：NX/Open API为NX软件提供直接的编程接口；NX/Open Grip是NX内部开发语言，具有通俗、易懂的特点，是NX二次开发早期的主要语言，用户利用它可以生成NC自动化或自动建模等特殊应用；NX/Open MenuScript对NX软件操作的菜单、工具条进行用户化开发；NX/Open UIStyler是一个可视化的编辑器，用户可以为NX/Open应用程序开发友好的交互界面。应用NX/Open对轴类零件进行设计的流程如图1所示。
图1 NX二次开发流程图
1.1 开发环境的设置
在自定义目录下创建startup、application和zhou三个文件夹，startup文件夹来存放菜单及动态链接库文件、application文件夹用来存放功能扩展文件。zhou\1用来存放图形模板。注册环境变量，通过右击【我的电脑】选择【属性】，在弹出的对话框选【高级】选项卡，弹出新建用户变量窗口，在此完成环境变量的注册，如图2所示。
图2 注册环境变量
1.2 NX/OpenMenuScript用户菜单的创建
在startup文件夹下创建菜单文件caidan.men文本文档，具体内容如图3所示，其中ACTIONS后面为菜单要执行的动作。
图3 创建用户菜单
1.3 NX/OPENAPI函数的查询
查询NX/OPNEAPI函数，从开始--程序--UnigraphicsNXDocumentation中进入，选择OPNEAPIRefernceGuide，库函数的命名均以UF做为前缀，功能模块的名称做为后缀。如要在文件中建模，则先找到uf_model，进入建模功能，在“Function”中点击所选模块，在新窗口中即显示出了函数功能和函数说明。
2 轴的设计
2.1 轴设计的主要内容
轴的设计包括轴的结构设计和工作能力计算两方面的内容。轴的结构设计是根据轴上零件的安装、定位以及轴的制造工艺等方面的要求，合理地确定轴的结构形状和尺寸。轴的工作能力计算指的是轴的强度、刚度和振动稳定性等方面的计算。多数情况下，轴的工作能力取决于轴的强度，这时只需对轴进行强度计算，以防止断裂或塑性变形，而对刚度要求高的轴（如车床主轴）和受力大的细长轴，还应该进行刚度计算，以防止工作时产生过大的弹性变形。对高数运转的轴，还应进行振动稳定性计算，以防止发生共振而破坏。
2.2 轴的材料
轴的材料主要是碳素钢和合金钢，钢轴的毛胚多数用轧制圆钢和锻件，有的直接用圆钢。
2.3 轴的结构设计
轴上零件的轴向定位是以轴肩（轴环）、挡圈、圆螺母、套筒、圆锥形轴头等。按轴所受的扭矩初步估算轴所需的直径。将初步求出的直径作为承受扭矩的轴段的最小直径dmin，然后再按轴上零件的装配方案和定位要求，从dmin处起逐一确定各轴段的直径。
2.4 轴的计算
式中，F为阶梯轴受到的载荷，N；a、b为轴受载荷部位到轴两端的距离，mm；E为轴材料的弹性模量，GPa；I为轴截面的轴惯性矩，mm4，对于圆轴；ymax为最大挠度，mm；θA为最大偏转角，rad。2.5轴的扭转刚度校核计算：
式中，G为轴的材料的剪切弹性模量，MPa，对于钢材，G=81000MPa；Ip为轴截面的极惯性矩，mm4，对于圆轴；L为阶梯轴受扭矩作用的长度，mm；Ti、li、Ipi为分别代表阶梯轴第i段所受的扭矩、长度、和极惯性矩。［ψ］为轴每米长的允许扭转角，对于一般传动轴，可取0.5~1；对于精密传动轴，可取0.25~0.5，对于精密要求不高的轴，可取大于1。
3 阶梯轴设计实例
3.1 初步确定最小直径（选择材料45号调制处理的钢材）
图4 计算最小直径
计算实例：轴上的功率P=9.41kW，转速n=93.61r/min，转矩T=9.6×105N·mm。
进入NX界面，点击轴-轴_主对话框，出现主界面，点击主界面的计算最小直径按钮出现二级对话框，选择材料45钢。输入功率P、转速n，得到最小直径53.47mm。
3.2 确定轴的结构设计
拟定轴上零件的装配方案，根据初步确定的最小直径和轴向定位要求确定轴的各段直径和长度，生成轴段。
3.3 校核
生成轴段以后，点击刚度校核按键，进入刚度校核对话框，输入相应参数，点击OK进行校核并返回校核结果；点击强度校核按键，进入刚度校核对话框，输入相应参数，点击OK进行校核并返回校核结果。
4 总结
本设计借助NX/OPEN的二次开发工具，开发轴的参数化设计的软件。借助于该软件用户能够方便的进行设计，减少轴的设计的过程，提高了工作效率。
核心关注：拓步ERP系统平台是覆盖了众多的业务领域、行业应用，蕴涵了丰富的ERP管理思想，集成了ERP软件业务管理理念，功能涉及供应链、成本、制造、CRM、HR等众多业务领域的管理，全面涵盖了企业关注ERP管理系统的核心领域，是众多中小企业信息化建设首选的ERP管理软件信赖品牌。
转载请注明出处：拓步ERP资讯网http://www.toberp.com/
本文标题：基于NX的轴类零件的计算机辅助设计
本文网址：http://www.toberp.com/html/consultation/10839420003.html
相关文章
