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　　(1.中国计量学院,浙江杭州310034;2.海军大连舰艇学院,辽宁大连116024)

　　摘要:基于计算机图形学理论,借助于AutoCAD的二次开发工具VBA实现了斜齿轮的表面模型和实体模型的建模。从而,使斜齿轮的三维建模更方便、准确。

　　利用计算机建立斜齿轮的三维模型,将三维计算机模型具有真实感的图象静态或动态地显示在屏幕上,使设计者可根据显示结果进行判断、修改,直到满足设计要求为止。同时构建出三维模型还可对其作工程分析计算,编制自动生成数控指令等操作。

　　的4个交点为小平面的4个顶点,构造小平面,各小平面相互连接组成所求平面。

　　适合工程设计要求的三维计算机模型除具有详细的几何信息外,还必须具备材质、光照和色彩等非几何信息,以真实效果形象逼真地展现设计结果。AutoCAD是目前使用最广泛的图形设计软件之一,它不仅可用于图形绘制,而且还具有良好的二次开发环境,因此,采用AutoCAD2000作为开发平台。

　　到目前为止,AutoCAD共提供了4种不同层次的开发工具,即使用AutoLisp、ADS、ARX和VBA等进行编程[1]。

　　VBA是AUTODESK公司从它的AutoCADR14.01开始内置于其中的开发工具。它具有强大的窗体创建功能,与VB有着几乎相同的开发环境和强大功能,而且简单易用。通过比较,选用VBA作为二次开发工具。

　　齿面为渐开螺旋面的斜齿轮的曲面不能用现在流行的三维软件直接、精确的构造出来。为了精确构造其三维模型,利用VBA编制软件实现其表面模型和实体模型的构造。

　　表面模型主要描述物体的外壳,它是构造实体模型的基础[4]。对斜齿轮表面模型建模,最关键的是如何找到两组合适的参数曲线U线和V线,使网格划分尽可能均匀,并可方便地求得每一个相应的交点坐标。系统选取与齿轮分度圆相平行的一系列圆和齿面的交线为V线,以与齿轮轴线相垂直的平面和齿面的交线所示。得到U线和V线后,求出所有U、V线交点坐标(x,y,z),取所有相邻两U线U线、V线图

　　实体模型可用于工程分析,计算质量等参数,它的构造使用较多的方法是扫描表示法、结构实体几何法和边界表示法3种。经过比较,该系统采用扫描生成法构造齿轮实体模型。

　　扫描法的表示需两个条件:其一是基体,另一个条件是指基体运动的轨迹。根据斜齿轮的形成原理,选其基体为斜齿轮的法向齿面,运动轨迹为螺旋线。该系统用VBA编写计算了法向齿面、螺旋线各点的程序,并用直线段拟合连接各点形成图形。然后运用矩阵进行坐标变换,使法向齿面与螺旋线第一段直线相垂直,运用VBA的AddExtrudedSolidAlongPath命令进行拉伸,其语法结构如下:

　　图2、图3是齿轮法向模数为3.75,齿数为31,分圆螺旋角为25°时用该系统构造出的齿轮三维模型。

　　作者简介:蒋海青(1976-),女,山西大同人,中国计量学院助教,硕士,主要从事机电一体化的教学与科研工作。

　　摘要:提出一种机械辅助换向技术。利用工艺载荷及配重在滚筒回转过程中对其形成的反力矩差,实现机械系统的自动换向。在换向过程中电动机处于断电状态,从而突破性地解决了普通Y系列鼠笼式异步电动机在带负荷运行时,不能频繁换向的技术难题。该项技术已经成功地使长冲程抽油机在采用普通Y系列电动机,又没有专门的机械或液压换向装置的条件下,实现了无能耗制动和自动换向。该项技术也可用于其它具有类似情况的机器系统中。

　　在各类机器设备中,通常都有换向的要求。常见的换向方式有电气换向、液压换向和机械换向,其中以电气换向,即通过电机的正、反转来实现往复运动的换向 ,是最简便的方式 。因 为采用电机换向 ,机器的运动链最短 ,系统的惯性量小 ,惯性载 荷小 ,时间常数小 ,能量损耗少 。但是在换向时 ,通常是靠电机 空载时正 、反转来实现的 , 这在普通电动机中是常见的情况 。 对某些机器设备特殊的换向要求 ,仅采用电动机换向就无法实 现 。例如 ,在长冲程抽油机中 ,其工艺载荷是由抽油杆自重和 提升的油液重力组成 ,而主要是抽油杆的自重 。因此 ,在电动 机带动其往复的行程 (上冲 、下冲) 中始终是满负荷 。如果仅依 靠普通 Y 系列电动机的正 、反转来实现上 、下冲之间的换向 ,其 过渡过程中的启 、制动电流将超过电动机的额定电流的 4～ 7 倍 ,这是不允许的 。在没有专门的机械或液压换向装置的条件 下 ,为了使长冲程抽油机在采用普通 Y 系列电动机满负荷频繁 换向时 ,启 、制动电流不超过电动机的额定电流 ,无能耗自动换 向 ,可采用机械辅助换向技术[ 1 ,2 ] ,利用功能转换原理 ,再通过 一定的机械措施 ,合理地将机 - 电参量加以匹配 ,就可以利用

　　基于 AutoCAD 环境下用 VBA 开发的系统 ,通过输入齿轮 参数 ,可快速 、精确地构造其三维模型 。实践表明 ,基于 VBA 构建斜齿轮的三维模型方法更方便 、准确 、简单易用 。其它相

　　机械辅助换向技术的含义是通过某种机械措施使系统在 行程终了时能自动换向而不需要电动机的反向驱动 (见图 1) 。 其原理是 :抽油杆 2 上冲时 ,电机正转 (顺时针) ,滚筒 15 作 顺时针方向转动 ,因而缠绕前副带 14 ,使悬带器 3 上升 ,带动抽 油杆 2 抽油 。同时 ,滚筒 15 释放后副带 13 ,使副配重 12 在自 重作用下下降 。在此过程中 ,由于前后副带采用的是钢丝绳芯 胶带 (其厚度根据国家技术规格由 12. 5 mm～29 mm) ,因而使 滚筒上的前副带缠绕半径越来越大 ,这样抽油杆侧的工艺载荷 对滚筒的作用力矩越来越大 ;而滚筒上的后副带缠绕半径越来 越小 ,因而副配重对滚筒的作用力矩越来越小 。在抽油杆达到 上极限位置前一定距离 ,副配重经过无触点接近开关发出信

　　似类型的零件 ,只需简单修改其数学模型 ,就可以借鉴该方法 构造出相应的三维模型 。这种方法也为复杂模型的三维建模 提供了参考 ,为工程分析计算及生成数控指令等作了前提准 备 ,有助于实现 CAD/ CAM 一体化 。

　　[ 3 ] 李华敏 ,韩元莹 ,等. 渐开线齿轮的几何原理与计算[ M ] . 北京 : 机 械工业出版社 ,

　　作者简介 :邵晓荣(1955 - ) ,女 ,吉林四平人 ,副教授 ,研究方向 :机械传动及机构学。