礦用提升機主軸裝置的CAD研究

1、礦用提升機主軸裝置的CAD研究晉民杰程海平2（1.太原重型機械學院，太原030024；2.山西晉城礦務(wù)局，晉城048000）系統(tǒng)，該軟件包屬于專用自動型CAD系統(tǒng)，用戶根據(jù)需要從提升機系統(tǒng)中選出某一型號的提升機依照計算機既定程序，自動完成計算機分析工作，并在繪圖儀上輸出主軸裝置的裝配圖。隨著計算機輔助設(shè)計（CAD）在我國的飛速發(fā)展，促進了機械設(shè)計手段的變革與發(fā)展，但就礦用提升機而言，其設(shè)計制造仍處于傳統(tǒng)方法，在提升機的計算機輔助設(shè)計方面只做了一些計算工作，計算機應(yīng)用及繪圖開發(fā)比較欠缺，而隨著市場經(jīng)濟的不斷發(fā)展，提升機CAD日益迫切，提升機優(yōu)化及有限元計算為提升機的計算機繪圖打下了基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)

2、上，研制通用性強、使用方便的提升機計算機輔助設(shè)計軟件，對提高提升機質(zhì)量，加快產(chǎn)品的更新?lián)Q代，推動技術(shù)進步有深遠的意義。1WHCAD軟件包的主要內(nèi)容WHCAD軟件包總體結(jié)構(gòu)如所示，該軟件包屬于自動型CAD系統(tǒng)，由于纏繞式提升機主軸裝置設(shè)計理論成熟已形成大中小提升機系統(tǒng)列，因此，可以根據(jù)用戶需要確定初始設(shè)計參數(shù)，然后根據(jù)計算機既定程序，自動完成選型計算，離散優(yōu)化計算分析工作，最后由計算機控制繪圖儀輸出主軸裝置的裝配圖。WHCAD軟件包適用于單筒和雙筒纏繞式提升機（或絞車）主軸裝置的自動化設(shè)計。弋表示數(shù)據(jù)傳遞關(guān)系。2WHCAD軟件包中各軟件模塊的作用本軟件包由用戶界面模塊、選型計算模塊、提升機結(jié)構(gòu)參

3、數(shù)的初始方案確定模塊提升機主軸裝置的結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化模塊、提升機主軸裝置有限元分析模塊以及主軸裝置的參數(shù)繪圖等軟件組成。它們既可以單獨使用，也可以作為提升機計算機輔助軟件包中的一個功能模塊使用。這些軟件之間的關(guān)系如所示。2.1用戶界面模塊該模塊是用Turboc2.0語言編寫的用戶菜單，WHCAD軟件包中各軟件模塊之間關(guān)系2.2選型計算模塊該模塊完成提升機機械傳動裝置及電動和鋼絲繩的選型、驗任務(wù)。在這個軟件中，以模塊設(shè)計原則，建立各部件的選型計算程序，輸入原始設(shè)計參數(shù)、工作參數(shù)，即可由計算機自動完成符合條件的選型，并輸出選型結(jié)果；同時，把轉(zhuǎn)動部件的飛輪力矩存入數(shù)據(jù)庫中，該模塊的具體內(nèi)容及執(zhí)行在中已作

4、論述。2.3提升機主軸裝置的結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化模塊根據(jù)主軸和筒殼的受力條件建立約束，以主軸裝置的重量和二支輪上的應(yīng)力差最小作為多目標函數(shù)，采用符合工程問題的現(xiàn)代離散優(yōu)化方法，對其整個主軸裝置的結(jié)構(gòu)參數(shù)及支輪的位置作為設(shè)計變量，使其主軸裝置的結(jié)構(gòu)更加趨于合理。2.4提升機主軸裝置的有限元分析模塊利用有限元軟件LISA編寫提升機主軸裝置的前后處理程序模塊，前處理可以自動完成網(wǎng)格的自動劃分，形成LISA控制卡文件，后處理可以校核離散優(yōu)化出的設(shè)計結(jié)果是否可行，使優(yōu)化出的結(jié)果更加具有說明力。2.5提升機主軸裝置的參數(shù)繪圖該模塊從數(shù)據(jù)庫為中接受選型計算和優(yōu)化設(shè)計的結(jié)果值作為繪圖的初始數(shù)據(jù)，根據(jù)參數(shù)繪圖的原則，借助AutoCAD圖形編輯環(huán)境，編制了單雙筒提升機產(chǎn)品系列的參數(shù)繪圖程序，完成了系列提升機主軸裝置的參數(shù)化繪圖，實現(xiàn)了繪圖自動化。3該軟件的特點及結(jié)論本軟件的應(yīng)用實踐表明，該軟件的運行環(huán)境簡單，適應(yīng)性好，可在AutoCAD10.0以上版本的軟件下完成。該軟件是纏繞式提升機主軸裝置的自動型CAD系統(tǒng)，它可以自動完成選型計算、離散優(yōu)化等分析計算及由繪圖儀輸出主軸裝置的裝配圖。離散優(yōu)化設(shè)計模塊的數(shù)學模型是根據(jù)現(xiàn)代提升機設(shè)計理論的異側(cè)出繩、三層纏繞共計八種工況為前提條件而建立的，其數(shù)學模型是