[发明专利]旋转机器

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用计算机辅助工程的传输系统和传动系的设计，特别是那些包括由齿轮、发电机、马达、转子、定子、离合器、轴以及轴承组成的旋转机器组件的传输系统和传动系的设计。在本发明的全文中，应当理解的是术语传动装置指整个传动系，其可以包括输入轴、齿轮箱、离合器、轴、传动轴、电动马达、发电机、半轴、分线箱、差速齿轮、动力输出单元、辅助动力单元、轮毂减速单元、转向系统、正时齿轮系和输出轴。

背景技术

设计旋转机器(例如复杂的传动装置或齿轮箱布置)是复杂的并且是需要耗费时间的。设计者在最初的设计阶段通常采用概念模型，例如，“符号图”，这些概念模型提供了一种观看部件之间的功能关系的简单的方式。这样的图帮助旋转机器的设计者使他们的设计概念化而不用返回到深度的结构分析或详细的工程图中。最初，他们能限定这些功能关系而不需要限定关于部件的尺寸和包装的信息。

一旦针对给定的旋转机器布置的一个或多个概念的基本功能已经建立，该布置要经过更详细的结构分析，通常由很多专门的后台工程人员执行，以限定动力流、确定部件的尺寸、部件的包装、负荷、动力、性能等等。这些信息从旋转机器的详细结构分析和仿真中获得。这常常导致在原始概念中识别出缺陷，并且常常需要改变布局。这就意味着用于复杂机器的设计过程是反复的、耗时的并且因此是昂贵的。

这就需要一种简单而有效的布局途径来设计组件，其针对多种分析方法提供布局信息，并且其允许进一步的技术细节随着组件设计的演变而被添加到布局中。

发明内容

本发明提供了一种方案以解决这个问题，通过提供一种关联概念方法的途径，允许设计者利用设计元素的特性和属性建模旋转机器而简单地布局设计。这就减少了获得现在出现了多个以前未知的特征的设计所花的时间。

因此，传动装置的设计者可将传动构造勾勒为“符号图”以不只代表所给定设计的结构还可以代表它的功能。

本发明的方法通过CAE程序包实施。下面是本发明的功能和“感觉”的关键特征。

本发明提供一种用于设计旋转机器组件的计算机辅助工程的方法。该方法包括以下步骤：在计算机系统的图形用户界面中构建所述旋转机器组件的布局，并且根据该布局形成旋转机器组件的功能模型。该布局通过以下步骤构建：接收用于旋转机器的部件的用户选择；定位所选的部件；并且构建所选部件之间的关联。该功能模型基于所述关联、所选部件的相对位置、所选部件的特性和该关联的特性中的一项或多项。这就允许，例如，在CAE程序包中对完整的传动系统进行符号图类型的建模。传动装置设计者将传动构造勾勒为“符号图”并且这被用于表示该给定设计的结构和功能。在本发明中，这在CAE(Computer-Aided Engineering)程序包中实施。

优选地，该方法还包括预测旋转机器组件的性能。该性能的预测在图形用户界面中执行，通过连接至集成用户界面或通过向第三方程序包输出数据。该符号图是传动装置的功能或“工作”模型，可以对其执行计算。因此它不仅仅是传动装置的图形表示，还是传动装置的功能模型；它是一种产品定义，其上可以执行运算以预测传动装置的功能和性能。符号图生成传动装置的3D模型，其能被输出给CAD以在它的环境下检查传动装置的包装。虽然，该图形用户界面是2D的，正交视图允许该传动装置被定义为3D表示。这作为实体几何被输出给CAD程序包，这样该传动装置的尺寸和形状可以相对于其最终被装配的空间被检查。所有这些只需通过已经完成的设计的最少的细节获得。

优选地，预测的步骤包括报告旋转机器组件的性能。性能标准包括：通过旋转机器组件或所选部件的动力流；齿轮尺寸；齿轮转矩容量和中心距安全系数；离合器转矩容量；包装空间；轴承负荷；对应于滚动轴承的最小所需动态容量的合适动态负荷系数；壳体或箱体上的负荷；部件和组件的重量；和/或成本的估计。

优选地，该方法包括修改模型以达到提高的产品性能。这可以通过根据以下步骤修改布局而实现：接收用户对旋转机器的一个或多个新的或已有的部件的选择；定位所选择的新的或已有的部件；创建所选的新的或已有的部件之间的关联；并且更新该功能模型。它也可以通过根据以下步骤修改一个或多个特性而实现：接收用户对部件或关联的选择；根据用户的需求设定或修改所选部件或所选关联的特性；并且更新所述功能模型。该过程可以被执行多次以形成越来越复杂的功能模型。优选地，设定或修改特性的步骤包括点-和-拖的动作。