本文探討了齒輪泵的SolidWorks虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)建立研究。

　　為了改進(jìn)傳統(tǒng)齒輪泵設(shè)計(jì)方法的不足，利用三維設(shè)計(jì)軟件SolidWorks和可視化編程軟件VB來開發(fā)齒輪泵的虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)，指出齒輪泵虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)中的一些關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了齒輪泵的設(shè)計(jì)和裝配的程序化，具有較高的實(shí)用價(jià)值。

　　引言

　　目前，齒輪泵的工作壓力已接近柱塞泵，組合負(fù)載傳感方案為齒輪泵提供了變量的可能性，這意味著齒輪泵與柱塞泵之間原有清楚的界限變得愈來愈模糊了。齒輪泵與柱塞泵相比，具有結(jié)構(gòu)簡單、低成本、抗污染能力強(qiáng)及維護(hù)要求低的優(yōu)點(diǎn)，且齒輪泵應(yīng)用廣泛，型號(hào)較多，開發(fā)齒輪泵的參數(shù)化虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)，有著重要的實(shí)際應(yīng)用意義和現(xiàn)場應(yīng)用價(jià)值。SolidWorks是一套基于Windows的CAD/CAE/CAM/PDM桌面集成系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)全參數(shù)化的三維實(shí)體造型設(shè)計(jì)。SolidWorks通過OLE技術(shù)為用戶提供了強(qiáng)大的二次開發(fā)接口，凡是支持OLE編程和COM組件對(duì)象模型的開發(fā)工具，都是可以用于SolidWorks的二次開發(fā)，創(chuàng)建出用戶定制的、專用的SolidWorks功能模塊，這些都為實(shí)現(xiàn)齒輪泵的虛擬設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。

　　1 齒輪泵的參數(shù)化造型設(shè)計(jì)

　　參數(shù)化造型設(shè)計(jì)是SolidWorks軟件核心功能之一，包括集成化線框、曲面和實(shí)體造型、二維草圖設(shè)計(jì)以及基于特征的造型等。它提供尺寸驅(qū)動(dòng)的幾何變量，用交互式方法檢查模型變化的結(jié)果，其模型可智能化。參數(shù)化造型虛擬技術(shù)通過記錄幾何體間的所有依存關(guān)系，自動(dòng)捕捉設(shè)計(jì)者的意圖。

　　(1)齒輪泵零部件尺寸計(jì)算

　　齒輪泵的零部件尺寸計(jì)算是整個(gè)齒輪泵虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)的基礎(chǔ)部分，主要是主、從動(dòng)齒輪的參數(shù)計(jì)算和傳動(dòng)軸的參數(shù)計(jì)算以及卸荷槽的參數(shù)計(jì)算等，要分別編制齒輪參數(shù)計(jì)算模塊、傳動(dòng)軸計(jì)算模塊和卸荷槽計(jì)算模塊等。其中最重要的是齒輪的參數(shù)計(jì)算，為制造方便，齒輪泵的齒輪通常采用增一齒修正法，其參數(shù)計(jì)算不同于通常的齒輪設(shè)計(jì)，如圖1所示。設(shè)計(jì)計(jì)算模塊根據(jù)已知的齒輪泵工作壓力、負(fù)載、轉(zhuǎn)速等設(shè)計(jì)參數(shù)，設(shè)計(jì)計(jì)算齒輪泵各零件的結(jié)構(gòu)尺寸，并根據(jù)計(jì)算公式及設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化選型。

圖1 齒輪泵齒輪參數(shù)設(shè)計(jì)模塊

　　(2)關(guān)鍵部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　SolidWorks不僅支持傳統(tǒng)的自下而上的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，而且可以自上而下進(jìn)行設(shè)計(jì)。在自下而上設(shè)計(jì)方法中，先設(shè)計(jì)單個(gè)零件，然后再裝配成裝配體;在自上而下設(shè)計(jì)方法中，使用裝配體內(nèi)部的布局來驅(qū)動(dòng)零件和裝配體的設(shè)計(jì)。在構(gòu)思、開發(fā)與改進(jìn)模型設(shè)計(jì)的重復(fù)過程中，用約束管理來保持特定部件間的約束關(guān)系，相互關(guān)聯(lián)的配合不變。一個(gè)約束關(guān)系能使許多零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)自動(dòng)進(jìn)行，并可保證設(shè)計(jì)對(duì)零部件問所要求關(guān)系的一致。

　　2 利用VB調(diào)用SolidWorks

　　利用下面一段程序就可以通過可視化編程軟件VB調(diào)用SolidWorks軟件，圖2為利用VB開發(fā)出的齒輪泵虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)的主界面。

　　Private Sub Command1_Click()

　　Dim swApp As SldWorks.Sldworks

　　Dim Part As SldWorks.ModelDoc2

　　Set swApp = CreateObject("sldworks.application")

圖2 齒輪泵的虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)主界面

　　3 齒輪泵的虛擬裝配模塊

　　齒輪泵由主動(dòng)齒輪、從動(dòng)齒輪、主動(dòng)軸、從動(dòng)軸等多個(gè)零件共同組成，這些零件被賦予了一定的約束關(guān)系，這樣的約束關(guān)系在Solidworks中被稱之為配合關(guān)系。使用配合關(guān)系，可以相對(duì)于其他零部件來精確地定位零部件，同時(shí)也可定義零部件如何相對(duì)于其他零部件移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)，在這里主要研究的是零件配合時(shí)相互的定位關(guān)系。

　　在Solidworks API中可以使用的配合類型也有8種。Solidworks API在swconst.h and swconst.bas中定義的swMateType-e列表中定義了以下8種裝配關(guān)系，分別是swMateCOINCIDENT(重合)、swMateCONCENTRIC(同心)、swMatePERPENDICULAR(垂直)、swMatePARALLEL(平行)、swMateTANGENT(相切)、swMateDISTANCE(距離)、swMateANGLE(角度)、swMateUNKNOWN。零件配合時(shí)還有3種相應(yīng)的對(duì)齊類型，這3種對(duì)齊類型定義在swconst.h and 8Wcoast.bas中的swMateAlign.e列表中，分別是swMateAlignALIGNED(同向?qū)R)、swMateAlignANTI.ALIGNED(反向?qū)R)、swMateAlignCLOSEST(最近處對(duì)齊)。

　　本系統(tǒng)通過調(diào)用SolidWorks軟件具有裝配功能的API函數(shù)，能夠自動(dòng)實(shí)現(xiàn)齒輪泵的裝配，并且可以對(duì)其進(jìn)行質(zhì)量檢測、體積檢測和干涉檢查等操作，從而實(shí)現(xiàn)齒輪泵的虛擬裝配，制作出齒輪泵的虛擬樣機(jī)。

　　4 結(jié)語

　　以三維設(shè)計(jì)軟件SolidWorks為基礎(chǔ)，結(jié)合可視化編程軟件VB開發(fā)的齒輪泵虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)具有二大功能：①可以完成齒輪泵主體的設(shè)計(jì)任務(wù)，只需改變齒輪泵的相關(guān)參數(shù)，就可以設(shè)計(jì)出新產(chǎn)品;②可以通過該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)齒輪的虛擬裝配，為齒輪泵的虛擬制造提供了基礎(chǔ)，從而提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，縮短設(shè)計(jì)試制周期，降低試制費(fèi)用，增強(qiáng)產(chǎn)品的市場競爭能力。