旋转机器的制作方法

专利名称：旋转机器的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー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、动カ输出单元、辅助动カ单元、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ー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，以限定动カ流、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，并且其允许进一歩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
本发明提供了ー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。这就減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。本发明提供ー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ー项或多项。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摸。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；它是ー种产品定义，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終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カ流；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ー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。优选地，所选部件是齿轮组并且该特性是传动比，并且修改传动比的步骤自动修改相应齿轮的直径，而不需要任何进ー步的用户交互。优选地，所选的部件是轴或同心轴的组件，并且该特性是它的相对于其他平行轴的径向距离，其定义了安装在轴上的齿轮组的中心距，并且修改中心距的步骤自动修改相应齿轮的直径，不需要任何进ー步的用户交互。优选地，该所选的部件是齿轮并且该特性是齿面宽，修改齿面宽的步骤自动修改齿轮的包装空间或转矩容量，而不需要任何进ー步的用户交互。齿轮尺寸的最简单评估由不需要齿轮传动的知识的简单方法就可以执行。通常，齿轮的合适转矩容量或耐用性的评估是采用“评级”方法，例如IS06336或AGMA2001来制定的，其需要输入数据，例如，齿数、压カ角、模数、齿顶高、齿根高等。因此，它们需要工程人员已充分详细地定义齿轮并得知适当值。在本发明中，更简单的“定尺寸”方法被用于外齿轮组，其需要(i)仅仅中心距，(ii)中心距和齿面宽，(iii)中心距、齿面宽和传动比。虽然这些方法不如评级方法那样精确或成熟，但它们能够由不熟悉齿轮设计的细节的工程人员使用，并且因此可以被用于传动装置和齿轮设计的最初阶段。类似地，一种简单方法用于行星齿轮组，其仅仅需要齿圈(或太阳轮)直径和传动比。进一歩，以这种方式定义的所有齿轮具有分配给它们作为其中ー个特性的传动比。小齿轮直径能够由中心距和传动比直接计算得出；因此，相同的方法在小齿轮直径代替中心距的形式中也是可用的。用于这些简单定尺寸方法的常数可以由采用相同包装的已有传动装置的分析中获得。这样的定尺寸方法需要与应用和所使用的材料有关的“常数”，其可以通过采用相同简单分析方法分析已有传动装置而获得。在本发明中，相同的工具可以被用于分析已有的传动装置，数据被存储到数据库中并且可以在新传动装置的建立中被再次使用。
优选地，当部件是其中形成有台阶以允许不同部分采用不同外直径的轴，并且特性是轴的外直径时,修改外直径的步骤自动地修改轴的内直径以保持内直径和外直径之间的关系，而不需要任何进ー步的用户交互。优选地，当ー个部分的内直径变得比相邻部分的外直径大时，修改步骤限定两个台阶，其由轴的内直径和外直径之间的默认厚度轴向分离并且作为轴部分之间的过渡。该过渡台阶的建立和操纵被自动执行。优选地，所选的部件是拉威挪行星齿轮组，其中所述的拉威挪的每个行星组是正行星或者是负行星并且所述特性是齿轮传动比符号，其中修改所述拉威挪的步骤包括选择齿轮组的传动比符号。拉威挪行星齿轮组在单个用户动作中被创建作为单个物体。拉威挪齿轮组是复杂的齿轮配置，但是在汽车エ业中通常用于自动变速器。在这个软件程序包中，它们被減少到它们的最精简的水平，从而最初的基本模型通过限定拉威挪行星组的两个基本传动比和基本结构(两个太阳轮和一个齿圈或两个齿圈和ー个太阳轮)而被创建。即使具有这个简单的限定，该拉威挪可以被连接至其他行星组和离合器以获得整个传动装置的多个传动比，因此利用工程人员的最少努力开始传动装置的设计过程。不同的拉威挪构造通过指定传动比符号而简单获得。由此，不同的可能结构(拉威挪组的每个行星轮是正行星轮或者是负行星轮)通过限定相关齿轮组的符号在具有最少的用户输入和努力的情况下被选择。该设计和建模过程由此是尽可能平稳和直观的。优选地，报告步骤是报告齿轮转矩容量和安全系数。该齿轮转矩容量由以下计算获得:中心距或小齿轮的直径；中心距或小齿轮直径和齿面宽；中心距或小齿轮直径、齿面宽和齿轮传动比；或齿圈(或太阳轮)直径、齿面宽和传动比；和相应的常数kn，其中n =1-4。该被推荐的中心距或齿圈直径由以下计算获得:转矩和传动比；转矩、齿面宽和齿轮传动比；或转矩、齿面宽和传动比；和相应的常数kn,其中n = 1-4。优选地，所选部件是齿轮对并且该特性是齿轮对或齿轮组的中心距，该设定中心距的步骤包括仅仅从:转矩和传动比；或转矩、传动比和齿面宽；和相应的kn，其中n = 1-4来确定推荐的中心距。优选地，所选部件是行星齿轮组并且该特性是齿圈直径，设定齿圈直径的步骤包括仅仅从:转矩、传动比和齿面宽；以及相应的常数k4确定被推荐的齿圈直径。优选地，该部件包括齿轮、齿轮组、周转齿轮组、拉威挪行星齿轮组、准双曲面齿轮、螺旋锥齿轮、斜齿轮、面齿轮发电机、马达、转子、定子、离合器、轴泵、涡轮或轴承。优选地，一个这样的部件是简单的轴支撑轴承并且在径向、轴向或倾斜刚度上不包括用户限定的信息。优选地，附加的刚度数据由用户限定或在形成功能模型的步骤中被计算得出。优选地，该模型被修改以提供増加的模型复杂性并且它的性能通过采用越来越复杂的分析方法被评估。优选地，该布局的表示包括示意图、正交图、轮廓图或符号模型，并且该表示能够在这些之间互換。符号图转换到“轮廓”图，并且反之亦然。“符号图”是代表由外齿轮组组成的传动装置的非常有效和合理的方式。该轴沿着它的中心线被描绘。然而，当涉及行星齿轮组或涉及具有多个同心轴的系统时，有必要用轴的外直径的形式或用外直径和内直径的形式表示轴而非用中心线表示轴。这就涉及“轮廓”图。进ー步的改进是用户可以自动地在这些视图之间切換。
优选地，该旋转机器组件包括齿轮箱、传动系、传动装置、电动马达、发电机、泵和涡轮。本发明还提供了一种用于旋转机器组件的计算机辅助工程设计的计算机可读产品，其包括被设计用于实施上述公开的方法的步骤的代码装置。本发明还提供了旋转机器组件的计算机辅助工程设计，其包括被设计用于实施上述公开方法的步骤的代码装置。当创建行星齿轮组吋，它们是完整的组件，已经被安装在轴上。当所有行星齿轮组被创建好，它们被创建作为完整的组件，不仅仅是啮合的齿轮的形式，而且还安装在轴上和创建合适的行星架。这就允许快速开始传动装置设计和建模过程，从而其到完整传动装置的融入可以被尽可能快地执行。类似地，滚动轴承可以被包括在行星齿轮下方。传动装置中的所有离合器组件和所有齿轮组的尺寸在单个用户窗口中被评估。在传动装置设计过程中，影响传动装置的整体尺寸的主要部件是齿轮和离合器。两者都必须足够大以能传递转矩，但是过大的尺寸的代价是使传动装置难以安装在最终应用中。在这个程序包中，所有齿轮组和所有离合器的尺寸(因此的包装)可在单个GUI窗口中被修改，同时报告其性能(转矩容量、成本和重量)的关键結果。这整个设计过程也包括准双曲面齿轮、螺旋锥齿轮、斜齿轮和面齿轮。用于动态分析的ID扭转模型自动地被创建。从传动装置的简单、符号图表示，ID扭转动态分析模型自动地被创建。这可以被输出给另ー个CAE程序包以创建齿轮换档模型或换档策略等等。本发明能设计传动装置并且能限定部件之间的连接和动カ流。该设计可以针对给定的模型參数进行分析。该传动装置的目标是所有的部件有足够的转矩容量，但是传动装置必须足够小以在应用中能安装在包装空间中并且能尽可能的轻和便宜。在进ー步的实施例中，本发明允许传动装置设计根据某些法则采用应用于该传动装置的简单分析方法(如上所述)自动地被修改以检查性能。相同传动装置布局的很多不同的变量可以在短时间内被研究，并且最好的候选者被呈现给用户。 例如，当总传动比是确定的但包括两个或多个中间传动比的乘积时，这些传动比之间的分摊可在极限值之间自动地被改变，使得最終的传动装置变型具有不同的重量、转矩容量和包装。在很多汽车的例子中，不同的总齿轮传动比是内相关的，这样ー个齿轮组的传动比的分摊改变另ー齿轮组的传动比分摊。该程序包理解这种关系并且在它的自动设计研究中报告有关結果。自动改变转矩容量、重量、成本和包装时，中心距可以被改变。在具有两个或多个轴旋转轴线的情况下，用户能限定根据设计目的，中心距改变轴的相对位置的方式。作为ー个例子,在模型中的多个设计參数可以被改变,包括:齿面宽度、齿轮位置、齿轮-齿轮偏离、离合器直径、离合器长度等等。然而，为了将设计研究限制到能提供以合适的方式被理解的满意的结果的尺寸，用户可以选择包括哪ー些变量和排除哪ー些变量。


现在将结合附图仅仅以例子的方式描述本发明，其中:
附图1示出了用于设计旋转机器的过程的流程图并且包括在相同的复杂度水平上的设计迭代；附图2示出了独立包装的数据输出，其是集成或离散的。附图3A-D示出了创建越来越复杂的功能模型的方法；附图4示出了显示给用户并且允许用户与本发明的方法交互的图形用户界面的例子；附图5不出了图标和相关命令的列表；附图6示出了符号模型类型示意图的例子；和附图7示出了轮廓图的例子。
具体实施例方式參照附图1，其示出了用于设计旋转机器的过程的流程图，用户(特别是设计者)能创建用于设计的布局并且能随着它演变而改进该设计模型。该旋转机器可以是简单或复杂的，包括，例如，齿轮箱、传动系、传动装置、电动马达、发电机、泵、涡轮等等。在第一阶段204中，设计者选择旋转机器的ー个或多个部件。这些部件从包括例如齿轮、齿轮组、周转齿轮组、拉威挪行星齿轮组、准双曲面齿轮、螺旋锥齿轮、斜齿轮、面齿轮发电机、马达、转子、定子、离合器、轴泵、涡轮或轴承等等部件的库或列表中选择。这些部件可以从对应于部件(例如，轴、齿轮、轴承、离合器等等)的词表中选择，或者它们能从代表部件的图形项目列表(例如符号图)中选择。典型地，在每个项目被选择好后，设计者可以在图形用户界面将其定位。在它们的创建中，这些部件可以被给定默认特性。例如，该默认特性根据它们的应用设置。如果要针对多兆瓦级齿轮箱(例如，风カ涡轮机或船用齿轮箱)建立包装，那么部件的默认尺寸是不同于如果该包装用于千瓦-尺寸的齿轮箱(例如，汽车)的。此外，图面上的単位和刻度的默认设置要相应地修改。在步骤206中，将所选的部件关联以给出概念设计的基本框架。该关联或联系包括，例如，齿轮的啮合、轴之间的离合器的连接、与壳体(地面点)的连接、轴之间的结合、动カ负载等等。在步骤208中，设计者可以调整所选部件和它们与其他部件之间的关联的特性以满足设计的需要。调整包括，例如，改变部件的位置、齿轮的尺寸、限定齿轮的传动比、调整齿面宽度、改变离合器的尺寸、改变轴的直径、调整轴承和齿轮的位置等等。这包括限定一个或多个通过旋转机器或通过机器特定部件的动カ流。这导致在步骤210中生成根据部件和它们的关联或联系的调整特性或原始特性起作用的功能模型。在步骤210中所生成的功能模型是功能工作模型，其允许设计者可以看见概念设计实现传动比、转矩/动カ容量、尺寸等等的基本设计目标的程度。在步骤214，该功能模型和相关产品定义的分析向设计者提供多种报告。这些可以包括，例如，通过装置或装置部件的动カ流的分析、齿轮尺寸的分析、重量的分析、成本的分析、齿轮容量的分析、离合器转矩容量的分析、轴承负载或壳体/箱体负载的分析、对应于滚动轴承最小所需动态容量的合适动态负载系数的分析等等。代表该概念模型的数据可以在步骤216中以评估一个或多个其他CAD/CAE程序包的格式被输出。如果设计者希望对系统或旋转机器的部件的更具体评估，这可以在设计过程中的任何时刻进行。上述的过程是迭代的，并且设计者可以回到该过程的先前阶段，以根据如附图1所示的在步骤214中生成的报告修改部件特性或部件关联或连接的方式。某些部件可以被移除并用其他代替以获得能满足设计需求的概念设计。此外，该过程可利用越来越复杂的概念执行多次。因此步骤204可以被执行以选择两个轴和两个齿轮；步骤206被执行以定位齿轮在轴上和使它们啮合，并且步骤208调整齿轮的尺寸或它们的传动比。然后，这整个过程可针对概念设计的其他额外的部件进行重复。以这种方式执行所述步骤多次允许工程人员研究具有由所采用的分析方法判断的逐渐提高性能水平的设计。这种用于建模概念设计的过程因此容易使用并且是灵活的，并且在每个阶段提供给设计者概念设计的功能模型。在可选的阶段212中，用于旋转机器的设计參数可以被具体化。该设计參数与例如负载、动カ流、尺寸、包装、操作温度或其他设计特异參数有夫。这就给设计者有可能满足规定參数的设计的工作概念模型。设计者与本发明的设计过程通过计算机系统的交互显示装置和图形用户界面交互。该交互显示装置包括连接至处理器的触摸屏、交互白板等等。它也可以包括计算机监视器和包括鼠标、图形板等等的定点装置組合。该处理器可以是例如独立计算机、网络计算机、笔记本计算机、记事本计算机或智能手机中的处理器。传动系统的简单而有效的建模是传动装置的具体发展的集成设计过程的一部分。当这种符号图被创建时，它自动地创建传动装置的可以被用于其进一歩、更加详细的CAE分析的功能模型和相关的产品規定。在设计过程的后面的部分需要这样的详细的分析，并且为了这样的分析被执行，更详细的需求被添加。软件的安装是符号图可以被用作为基本传动装置的功能模型，在设计过程的晚些时候进ー步的技术细节可以被添加到该基本传动装置功能模型以进行更详细的分析。例如，轴的功能可以简单地从用于齿轮、用于转矩和速度的运动分析的旋转轴线的定义开始；然后限定多个轴部分，并且轴的机械特性可通过将轴部分表示为ID有限元(例如，用于扭转静态或动态计算的Timonshenko梁)计算；然后限定通过简单支撑或线性刚度支撑的支撑轴的轴承，并且轴/轴承系统可在线性静态和/或动态分析中计算；然后轴承被转换到更详细的定义，从而允许由于Hertzian接触造成的径向、倾斜和轴向刚度的非线性计算作为整个轴/轴承系统的一部分；然后作为ID有限元如Timoshenko梁的轴部分的简单数学公式可以由例如3D有限模型定义的3D刚度矩阵代替。类似地，对于齿轮，最简单的齿轮表示是仅仅按照传动比、中心距和齿面宽度，并且对于给定中心距或小齿轮直径、传动比和齿面宽，转矩容量的简单分析方法是可能的；然后，齿数可以被添加到齿轮的定义中，并且齿通过频率的计算可以提供对机器的噪音特性的了解；然后，例如，模数、压カ角、螺旋角、径向变位系数、齿顶高、齿根高、齿根圆半径、材料规格、表面粗糙度等细节可以被添加，并且齿轮的应力、耐用性和效率可根据例如IS06336的标准被计算；然后，例如，导凸面、齿顶修正和齿根修正、导斜面等细节可以被添カロ，并且负荷齿接触分析计算可以提供齿轮在负载和不对准情况下的应力、耐用性、传输误差和效率；最后，齿轮的模型可以被基于有限元分析的模型(简单或者复杂的3D网格)替换，并且齿的每个点上的应力、应变、偏转、负载可以在网格周期的每个部分被计算。对于齿轮箱的壳体/箱体，最初的定义使壳体作为能没有偏转地支撑轴承的刚性元件；然后，可以由减小刚度矩阵表示壳体，由此轴承的外圈根据壳体的刚度作为ー个单点被设想在具有所有的6个自由度上移动，其由[6nX6n]的刚度矩阵表示，其中n是系统中轴承的数量；然后，每个轴承的支撑更详细地被建模以使得轴承外圈和壳体之间的接触可以被分析并且负载下轴承的内圈和外圈的椭圆形可以被计算。由于系统内的速度和转矩的计算可以简单地假定所有轴被支撑并且能围绕它们自己的轴线旋转，该最初的符号图不需要限定轴承。下一歩的改进要限定轴承的位置并且在这个位置为轴创建支撑。为了与使最初的模型如制定设计决策所必要得那样简单的想法保持一致，这些支撑是简单支撑(无限径向刚度、零倾斜和轴向刚度)或者是被指定为默认、有限刚度。无论哪种方式，这都允许轴/轴承/齿轮系统的静态负载的最初计算被计算。从这个最初计算，将给出所需要的轴承尺寸的指导，并且传递到壳体(箱体)的力为了壳体设计者的利益也可以被计算和报告。同样，从这个轴承负载的最初计算和循环次数，如果这样的简单的支撑由滚动元件轴承所替代，可以计算轴承的所需动态容量，并且这可以被提供给设计者作为有价值的信息，设计者基于这些信息选择轴承。限定简单支撑、计算轴承负载和选择合适的滚动轴承的过程可以通过在径向和轴向支撑、仅仅轴向支撑、单向轴向支撑、倾斜支撑和锥滚动支撑(单向和双向)的方面限定简单支撑进行修改，并且相应的轴承负载容量计算对于不同轴承类型，例如，圆锥滚子轴承、推力滚针轴承、推力球轴承、圆柱滚动轴承(具有或不具有肋)、角接触轴承和所有这些轴承的双排形式可以被制定得是有效的。在附图1中，代表概念模型的数据被显示为在步骤216中以在ー个或多个其他CAD/CAE程序包的评价的格式被输出。可以理解的是，该数据也可以由与概念模型(“CM”)集成的一个或多个其他CAD/CAE程序包分析。因此在附图2的上板中，如上所述，用户与CM交互以创建布局，其继而导致功能模型的形成。这个功能模型能被用作计算的基础以评价布局是否违反性能标准。根据该评价，用户可能想要修改或演变布局以尝试和满足性能标准，例如，如上面关于附图1描述的。然而，现在的问题是所需要的分析比由CM提供的方法更复杂。在这种情况下，功能模型以能输入一个或多个其他CAD/CAE程序包的形式输出，以能处理更详细的模型定义和复杂分析。此外，用户可以评估输出到一个或多个其他CAD/CAE程序包的模型的性能，并且根据这些結果，进ー步演变布局。下板示出了类似的方法，其中执行更复杂计算和分析的能力被集成在概念模型器中，给用户更直截了当和“无形”的从ー个到另ー个的转变。用户也可以与模型交互以修改模型从而提供増加的模型复杂程度，并且它的性能采用越来越复杂的分析方法被评价。附图3A-D示出了这种演变。在附图3A中，用户创建了具有安装在平行轴上的多个齿轮的齿轮箱的符号图。轴承被限定为简单支撑并且齿轮仅仅由传动比定义。壳体不被限定并且被假定为是刚性的。轴部分不被限定并且因此轴的刚度被假定。动カ流的分析被执行并且齿轮的转矩容量和推荐中心距加上轴承和壳体的负载被计算。
在附图3B中，多个轴部分此刻被定义并且因此刚度可以通过表示作为Timoshenko梁的多个部分计算。齿轮进一步被定义从而齿轮满足IS06336并且齿数允许齿通过频率被计算。轴承此刻按照其滚动轴承类型而被定义从而动态容量可以被关联到所计算的轴承负载和轴承耐用性。该轴承非线性刚度可以被计算。在附图3C中，该模式可以被进一歩改善。轴、差速器壳中的ー个是非轴向对称的并且ID Timonshenko梁表示被3D有限元网格所替代，从而给出这个区域的轴承负载、齿轮不对准和轴偏转的更精确分析。在附图3A-3C中，壳体不被限定并且因此假定轴承由刚性结构支撑。在附图3D中，壳体由3D有限元网格或者减少质量和刚度矩阵表示以表示它的机械特性，并且这被用干支撑轴承。现在壳体的偏转整个齿轮箱的完全静态分析中说明，并且壳体的质量和刚度影响齿轮箱的动态表现。轴的偏转、轴承的偏转、不对准、负载和寿命以及齿轮的负载、不对准、耐用性、转矩容量、传输误差、效率全部都受到壳体刚度的影响。分析的复杂水平和有效的洞察力比附图3A中的大很多，但是建模时间也更长和改变的范围更小。但是，同时，在集成或独立的软件程序包的情况下，从附图3A到3D的转变是平滑的，并且允许做出迭代设计改进。这就是本发明的关键实质。附图4示出了向用户显示的图形用户界面的例子，并且其中允许用户与本发明的方法进行交互从而创建在附图3A中所示的类型的示意图。在附图4中，旋转机器的示意图是旋转机器自己的功能模型。该工作区域包括一个或多个视图302、304。两个这样的视图在附图3中以对应于被设计的旋转机器的侧视图302和端视图304的形式示出。侧视图可以是旋转机器从沿着给定轴线的方向上所看到的视图的真实呈现，或者它可以是通过一个或多个切面的旋转机器的展开呈现。在附图4中的旋转机器用如它通常被使用的“符号图”形式示出，其中齿轮用矩形元件表示。然而旋转机器部件也可以使用其他示意表示，包括其中齿轮通常用“I”形状元件表示的“符号图”。在附图4所示的例子中，两个齿轮310、312分别被安装在两个轴320、322上。轴320通过离合器330被连接到同心轴340上。在这个例子中，轴被示出布置在一般的水平方向上，但是应该理解的是轴可以在任何方向上对准，例如，竖直、斜线方向等等，并且具有垂直轴的机器可以被定义和被分析。轴320、322、340支撑在轴承350、352、354、356、358上。最初，轴承是非常简单的轴支撑，其在径向、轴向或倾斜刚度上没有用户定义的信息。随着模型成熟，附加的刚度数据可以被用户定义或者被计算。在输入362和输出364之间的动力流360的例子被示出。现在将要更加详细地描述采用本发明的方法在显示器上选择、定位和连接部件以创建旋转机器组件。呈现给用户的图形用户界面提供了用于发送命令的多个图标，并且在附图5中示出了这些例子。在第一步骤中，列表B中示出的部件(其包括轴部件、其他部件和行星部件的组)可以在显示器上被选择和定位。通过在图形用户界面内显示部件列表和从列表中接收用户选择，部件被典型地选择。该图形用户界面允许设计者通过选择部件(例如，通过点击或敲击)，然后将其移动到新的位置(例如，通过拖曳它或推动它)来改变部件的位置。典型地，通过接收部件的用于定位的用户选择以及根据用户请求修改位置移动部件。这些步骤可以被重复直到所有被选择的部件被定位。其示例在附图1的步骤204中。它也允许设计者通过接合按钮A (例如，通过点击或敲击)并且在图面上选择部件(例如，通过点击或敲击)来删除部件。通过在计算机系统的图形用户界面显示部件、接收删除ー个或多个部件的用户选择、并且根据用户请求删除ー个或多个部件，ー个或多个所述部件被典型地删除。在第二步骤中，其示例为附图1的步骤206，该界面允许设计者关联或连接在第一步骤中所选择的部件。通过在计算机系统的图形用户界面显示部件、接收关联至少两个部件的用户选择并根据用户需求关联所述部件，部件之间的关联被典型地创建。例如，通过从列表B中选择“连接”和从子菜单列表(未示出)中选择“结合轴”，平行轴320和340如图所示被同心地连接。然后设计者在图面上选择要被同心地连接的两个轴(320、340)，并且软件重新定位轴340使得轴320和340的中心线重合，并且连接轴320的端部和轴340的前部，从而被连接的轴的长度变成了轴320和340的总长度。为了在迭代设计过程中辅助设计者，通过轴切割工具，轴可被分割成两个独立的轴。这就使它有自己的图标并且切割位置由鼠标或其他定点装置定义。两个同心轴320、340可以通过如图所示的离合器330连接。设计者从列表B中选择“连接”，并且然后从子菜单列表(未示出)中选择“在轴之间添加离合器”。在图面上同心对准的轴320、340由设计者选择，并且软件在两个轴之间创建连接。根据动カ流的情況，该连接的特性是它可以被定义为传递动カ或者不传递动力。它可以在扭转或径向上是刚性的或者具有径向或扭转刚度的默认值。它具有默认离合器尺寸。其他连接是可能的。例如，两个同心轴可以被“刚性地”连接。该术语“刚性”表示花键、焊接、缩配合或其他这样的连接功能。这被认为是刚性连接，但是在该模型中，这是概念实体，用来限定这样的情況，即这些轴是通过例如焊接或花键的ー些物理实体连接的，而这种连接被预期能时刻传递动力。在该分析模型中，它的径向、扭转和轴向的刚度具有默认值，其可以是很大或是无限的。当从列表B中选择“连接”并且从子菜单列表(未示出)中选择“在轴之间添加刚性连接”后，设计者然后可以在图面上选择要被同心地连接的两个轴(320、340)。软件在轴320、340之间创建“刚性”元件，并且采用刚性连接来连接轴320和轴340。在焊接连接的情况下，应当注意到焊接在所有的6个自由度上是刚性的，而不仅仅是在径向上。例如，轴可以刚性地连接至地面，以表示这样的事实，例如，其可以安装进壳体。通过从列表B中选择“连接”，并且从子菜单列表(未示出)中选择“添加刚性连接至地面”，设计者然后可以在图面上选择将要接地的轴。软件在被选择的轴和地面之间创建“刚性”元件(如前面限定的)，并且用该“刚性”连接使得轴和地面连接。例如，轴可以通过离合器连接至地面，以表示轴通过离合器连接到壳体的事实。当从列表B中选择“连接”，并且从子菜单列表(未示出)中选择“添加刚性离合器至地面”后，设计者然后可以选择要采用离合器连接至地面的轴。软件创建两个轴之间的连接。根据动力流的情况，该连接的特性是它被限定为传递动カ或者不传递动力。它也可以在扭转和径向上是刚性的，或者具有径向和扭转刚度的默认值。它具有默认离合器尺寸。例如，如图所示的齿轮310、320被啮合。设计者从列表B中选择“连接”并且然后从子菜单列表(未示出)中选择“啮合齿轮”。然后，齿轮310、320被选择，并且软件重新轴向地定位所选齿轮中的ー个，使得两个齿轮在轴向方向上对准，并且在轴320、322之间设置轴向距离以容纳齿轮，或者调整齿轮的尺寸，在如附图6所示的例子中，其中两个齿轮的直径相等并且齿轮传动比是1.0。在第三步骤中，其示例了附图1的步骤208，该界面允许设计者调整概念设计中的部件的特性。例如，通过向轴添加动カ负载以创建动カ负载。设计者从列表B中选择“连接”，并且然后从子菜单列表(未示出)中选择“添加动カ负载”。设计者然后在图面上选择轴以添加动カ负载，并且软件为轴添加动カ负载，没有任何速度、转矩和动カ值或者采用默认值。例如，动カ流被添加到在图面上被定义的动カ负载。当从按钮C中选择“新动カ流”后，软件以名字、持续时间和默认温度创建新动カ流。然后设计者(例如，通过点击或敲击)指示哪个动力负载是输入动カ负载362和哪个动力负载是输出动カ负载364。软件将第一次点击的动力负载设置为输入动カ负载并将第二次点击的动力负载设置为输出动カ负载。使用例如图形理论对开始于输入动力负载和结束于输出动カ负载的动カ流路经进行检索。如果找到合适的路径，新动カ流被创建(如果未找到路径，动カ流不能被创建)，并且动カ负载通过变为动カ进入和离开传动装置的点而被添加到动カ流定义。动カ流360显示在工作区。例如，通过点击输入动カ负载(动カ进入动カ传动系统的点)、然后点击被加载的连续的轴和齿轮以及啮合的离合器也可以定义动カ流。该动カ流定义通过点击输出动カ负载(动カ离开动カ传动系统的点)而被完成。软件将写入特性表中的动カ负载、转矩、速度、持续时间和温度给予被定义的动カ流。例如,动カ流可以被定义。设计者选择在按钮(D)上(例如,通过点击或敲击)选择并且在特性表中编辑动力、转矩、速度、持续时间、啮合的离合器和温度。软件将写入表中的动カ负载、转矩、速度、持续时间、啮合的离合器和温度给予被定义的动力流。例如，被定义的动カ流可以被删除。设计者在按钮(E)上(例如，通过点击或敲击)选择动力流，并且软件删除该动カ流。例如，任何部件的尺寸或它的特性可以通过选择它和拖曳它而被改变。例如，齿轮对或齿轮组的齿轮传动比可以通过拖曳齿轮对之间创建的网格而被改变。当传动比被改变时，软件改变齿轮的直径。当完成这时，齿轮对所占的包装空间和齿轮组的转矩容量、重量和成本被自动更新。例如，齿轮的齿面宽度可通过拖曳齿轮的边缘和沿着轴的轴线移动鼠标而被改变。当完成这时，齿轮对所占的包装空间和齿轮组的转矩容量、重量和成本被自动更新。例如，齿轮对的中心距可通过拖曳同心轴上安装有其中一个齿轮的轴或组件的轴线而被改变。当完成这时，齿轮对所占的包装空间和齿轮组的转矩容量、重量和成本被自动更新。例如，齿轮的轴向位置可通过拖曳齿轮的中心和沿着轴的轴线移动鼠标而被改变。例如，离合器在径向上的尺寸可通过点-和-拖动作而被改变。当完成这时，离合器所占的包装空间和离合器的转矩容量被自动更新。例如，离合器在轴向上的尺寸可通过点-和-拖动作而被改变。这样，额外的离合器盘被添加，从而当完成这时，离合器所占的包装空间和离合器的转矩容量被自动更新。这样，旋转机器组件可以很容易地被设计和显示在符号图或轮廓图形式中。ー些符号图不意图的例子在附图6中被不出，附图7中不出了轮廓图。这不仅仅是传动装置的图形表示，而且是旋转机器组件的功能的工作模型，可以对其执行计算以预测旋转机器组件的功能和性能。“符号图”是代表包括外齿轮组的传动装置的非常有效和合理的方式。轴沿着它的中心线被描绘。然而，当涉及行星齿轮组或涉及多个同心轴的系统时，有必要用轴的外直径的形式或外直径和内直径的形式表示轴而非用轴的中心线表示轴。进一歩的改进是用户可以自动地在这些视图之间切換。轴被创建为单个部分。用户可以在轴中定义“台阶”以创建两个或多个部分。这些部分的外直径可以被指定，这意味着不同的部分具有不同的外直径。外直径以点-和-抱的动作被改变。轴被创建具有默认的内直径，其与外直径成比例。当外直径被改变吋，内直径也自动地被改变从而保持内直径和外直径之间的关系而不需要任何进ー步的用户交互。在改变轴直径时，两个部分之间的直径的改变可能很大，使得ー个部分的内直径比相邻部分的外直径大。如果在两个相邻部分之间创建一个简单的台阶，将会产生不连续性，类似轴上会有破裂，这意味着轴无论在分析上还是物理现实上都不能传递转矩。为了解决这个问题，当用户在这个包装中引入单个轴台阶时，该分析模型通过轴的内直径和外直径之间的默认厚度定义轴向分离的两个台阶。这“连接”轴部分与其他轴部分具有相同エ程特性(长度、外直径、内直径、材料特性)，这样就没有创建特殊“部件”或“物体”来表示它。在这两个台阶之间的轴部分作为两个轴部分之间的过渡，它的直径由用户改变。这过渡台阶的创建和操纵自动地由程序包执行，而不需要直接的用户交互。用户可以通过点-和-拖动作改变轴台阶的轴向位置。当完成这时，定义过渡轴部分的两个轴台阶都同时被移动，因此过渡轴部分的长度和它在模型中的功能被保持。所有这些都是自动完成而不需要直接的用户交互。“侧视图”和“端视图”。该软件同时示出了传动装置的侧视图和端视图。该端视图允许用户定义通过各个传动装置轴的中心线的切割平面，从而在侧视图中定义传动装置的放大图。符号图可以生成传动装置的3D模型，其可以被输出给CAD以在它的环境中检查传动装置的包装。虽然该界面是在2D的，正交视图允许定义传动装置的3D表示。这被作为实体几何输出给CAD程序包，从而传动装置的尺寸和形状可以相对于其最終被装配的空间来检查。所有这些只需在已经完成的设计的最少的细节中就可以获得。在第四步骤中，动カ流分析、静态分析、成本、重量、齿轮尺寸、齿轮转矩容量、轴承负载、壳体负载和离合器转矩容量可以被确定和被报告。这在附图1中被示例为步骤214。例如，对于动力流分析，设计者选择按钮(F)和采用上述定义的动カ负载运行动力流分析。对于每个动カ流，这种分析计算旋转机器的所有点处的速度、转矩和动力。它可以通过运动学计算在所有的部件作为刚性元件的情况下或部件具有有限刚度和系统通过创建矩阵M求解的情况下获得。输出/输入的整个齿轮传动比基于所计算的角速度被计算。采用输入转矩和齿轮传动比计算输出转矩。例如，对于离合器容量报告，设计者选择按钮(G)以基于上述所定义的离合器创建离合器转矩容量报告。考虑接触的离合器盘之间的速度差，该软件计算离合器滑动速度。采用净夹紧力、摩擦系数、摩擦面数量和离合器平均半径，离合器的转矩容量和安全系数被计算。该报告典型地包括被传递的转矩、滑动速度、转矩容量和安全系数(静态转矩安全因素)。例如，对于齿轮尺寸的报告，设计者选择按钮(H)以为上述定义的齿轮对创建齿轮尺寸报告。四种评价方法可用:方法1，其中转矩容量仅仅取决于齿轮对或轮系的中心距。方法2，其中转矩容量仅仅取决于齿轮对或轮系的中心距和齿面宽度。方法3，其中转矩容量仅仅取决于齿轮对或轮系的中心距、齿面宽度和齿轮传动比。方法4，其中转矩容量仅仅取决于行星齿轮组的齿圈(或太阳轮)的直径和传动比。软件使用各种常数kn(n = I至4)以便用于设计者所选择的方法。采用方法I至3，采用kn、中心距、齿面宽和齿轮传动比(采用的參数取决于所选的方法)计算转矩容量。对于方法4，k4、齿图/太阳轮传动比、齿圈直径和齿面宽被用于计算转矩容量。由于已经执行了动カ流分析，因此施加给每个齿轮对、齿轮系或行星组的转矩就能知道。采用kn、转矩、齿面宽和齿轮传动比使用方法I至3可以计算被推荐的中心距。对于方法4，k4、转矩、行星轮的数量、齿圏/太阳轮传动比、和齿面宽被用于计算被推荐的齿圈直径。通过用被推荐的中心距去除显示在图面上的实际中心距而计算安全系数。对于行星齿轮，通过用被推荐的齿圈直径去除显示在图面上的实际齿图直径而计算安全系数。该所计算的安全系数被显示在图面上的目标齿轮对的附近。用于方法1-3和4(如果在齿轮箱中包含任何行星齿轮)的包括齿轮定尺寸计算的报告被创建。小齿轮直径能够直接由中心距和传动比计算；因此，相同的方法可提供给小齿轮直径代替中心距的形式。这就意味着，在相应的kn(l至4)的值被计算的情况下，涉及kn (I至4)的每种方法可采用小齿轮的直径代替中心距作为关键參数被修改以被执行。齿轮的尺寸的评估由不需要齿轮传动知识的简单方法执行。通常，齿轮的合适耐用性的评估采用“评级”方法，例如IS06336或AGMA2001被制定，其需要输入例如齿数、压力角、模数等等数据。因此它们需要工程人员充分详细地定义齿轮和得知合适的值。在这个软件实施的过程中，三个更简单的方法被用于外齿轮对和齿轮组，其需要(i)仅仅中心距，(ii)中心距和齿面宽，(iii)中心距、齿面宽和传动比。虽然这些方法不像其他方法那么精确和成熟，它们可被不熟悉齿轮设计细节的工程人员使用并因此可用于最初的齿轮设计阶段。类似地，一个简单方法被用于行星齿轮组，其仅仅需要齿圈(或太阳轮)直径和传动比。这样的定尺寸方法需要与应用和所使用的材料有关的“常数”，其可以由采用相同简单分析方法分析已有传动装置而获得。在这个软件的实施中，相同的工具可以被用于分析已有的传动装置。该数据被保存到数据库中并且可以在新的传动装置的创建中被再次使用。如前所述，根据计算的相应的常数值，采用小齿轮的直径代替中心距作为关键參数，涉及常数的每个方法可以被修改而被执行。各个齿轮和齿轮装置可以被采用。例如，拉威挪行星齿轮组可以被定义为单个用户动作的目标组件。拉威挪行星齿轮组是复杂的齿轮布置，但是其在汽车エ业中通常被用于自动变速器。在这个软件程序包中，它们被減少到它们的最精简的水平，从而最初的基本模型通过限定拉威挪行星组的两个基本传动比和基本结构(两个太阳轮和一个齿圈或两个齿圈和ー个太阳轮)而被创建。即使具有这样简单的限定，该拉威挪行星组可以被连接至其他行星齿轮组和离合器以获得整个传动装置的多个传动比，因此利用工程人员的最少努力开始传动装置的设计过程。不同的拉威挪构造通过指定传动比符号而获得。不同的可能结构(拉威挪行星组的每个行星组是正行星轮或者是负行星轮)简单地通过相关齿轮组的传动比符号利用最少的用户输入和努力被选择。该设计和建模过程由此是平稳的并且尽可能是直观的。例如，已经安装在轴上的行星齿轮组的全部组件可以被定义为单个用户动作的目标组件。当所有的行星齿轮组被创建，它们就形成了完整的组件，而不仅仅是啮合的齿轮的形式，而且还安装在轴上并且创建了合适的行星架。这允许快速开始传动装置的设计和建模过程，从而其到完整传动装置的融入可以被尽可能快地执行。例如，上述过程可以使行星齿轮下的滚动轴承包含在由单个用户动作定义的目标的组件中。例如,该整个设计过程也包括准双曲面齿轮、螺旋锥齿轮、斜齿轮和面齿轮。当行星齿轮组被创建时，其上安装有齿轮的轴被自动地定义，轴的直径被定义以适合于齿轮的直径。在产品定义的非常早的阶段，工程人员将希望将齿轮的直径重新定义为适合于应用的尺寸。当完成这时，轴的直径被自动更新，而不需要直接的用户交互。在传动装置中的所有离合器组件和所有齿轮组的尺寸在单个用户窗口中被评估。在传动装置的设计过程中，影响传动装置的整体尺寸的主要部件是齿轮和离合器。两者都必须足够大以能传递转矩，但是过大的尺寸的代价是使传动装置难以安装在最终应用中。在这个程序包中，所有齿轮组和所有离合器的尺寸(因此的包装)可在单个GUI窗口中被修改，同时对于所有关键部件报告其性能(转矩容量、成本和重量)的关键結果。与在阶段I和2中创建的布置有关的数据可以被输出给CAD格式以便进ー步评估。设计者选择按钮(J)以输出在图面上显示的概念齿轮箱设计的CAD数据。各种CAD格式可以被选择，例如，STEP CAD格式(stp)和IGS CAD格式(igs)。该软件获得被包括在图面上显示的齿轮箱中的所有部件的列表。部件列表中的每个部件的几何图形被提取和传输给第三方软件。这就生成了关于几何图形的基本形状。这个过程对于列表上的每个部件是重复的。传动装置系统的简单而有效的建模是传动装置的详细发展的集成设计过程的一部分。当这种符号图被创建时，它自动地创建传动装置的可以被用于其进一歩、更详细的CAE分析的分析模型。在设计过程的后面的部分需要这样的详细的分析，并且为了使这样的分析被执行，更详细的需求被添加。软件的安装是使得符号图可以被用作为基本传动装置的分析模型，在设计过程的晚些时候中进ー步的技术细节可以被添加到其中以进行更详细的分析。用于动态分析的ID扭转模型被创建。从传动装置的简单、符号图表示，ID扭转动态分析模型自动地被创建。这可以被输出给另ー个CAE程序包以创建齿轮换档模型或换档
策略等等。本发明还包括一种用于旋转机器组件的计算机辅助工程设计的计算机可读产品，该产品包括被设计用于实施上述公开的方法的步骤的代码装置。本发明还包括用于旋转机器组件的计算机辅助工程设计的计算机系统，该系统包括被设计用于实施上述公开方法的步骤的装置。在进ー步的实施例中，本发明包括计算机实施方法，包括:在用于设计旋转机器组件的计算机辅助工程的计算机系统的图形用户界面内，显示对应于所述组件的部件的替代体和接收替代体的用户选择。对应于替代体的部件的示意性表示然后被显示。接收用于在界面中定位示意性表示的用户指令，并且根据用户，修改示意性表示的位置。可选地，在接收到重复步骤的用户指令后，这些步骤可以被重复。该替代体可以是对应于部件的描述性词，或者它可以是代表部件的图标。显示替代体的步骤可以包括在菜单中显示替代体的列表。示意性表示可以包括符号图或轮廓图。该方法进ー步包括接收用于关联至少两个示意性表示的用户选择和在它们之间创建关联的步骤。可选地，在接收到重复步骤的用户指令吋，这些步骤可以被重复。该方法进ー步包括接收用于删除所述ー个或多个示意性表示的用户选择和根据用户请求删除所述ー个或多个所选择的示意性表示的步骤。该方法进ー步包括接收示意性表示的用户选择和根据用户请求修改对应于所选示意性表示的部件的特性的步骤。可选地，在接收到重复步骤的用户指令后，这些步骤可以
被重复。
权利要求
1.一种用于设计旋转机器组件的计算机辅助工程方法，该方法包括步骤: 根据以下步骤在计算机系统的图形用户界面内创建所述旋转机器组件的布局: 接收所述旋转机器的部件的用户选择； 定位所述被选部件； 在所述被选部件之间创建关联；和 基于所述关联、所述被选部件的相对位置、所述被选部件的特性和所述关联的特性中的ー项或多项，从所述布局形成所述旋转机器组件的功能模型。
2.根据权利要求1所述的方法，包括步骤: 预测所述旋转机器组件的性能； 其中预测性能的所述步骤包括在所述图形用户界面内进行预测、连接到集成的用户界面或向ー个或多个CAD/CAE程序包输出数据。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述预测步骤包括ー个或多个以下的步骤: 报告所述旋转机器组件的所述性能； 报告通过所述旋转机器组件或所述被选部件的动カ流； 报告齿轮尺寸； 报告齿轮转矩容量和中心距安全系数； 报告包装空间； 报告轴承负载； 报告对应于滚动轴承的最小所需动态容量的合适动态负载系数；和/或 报告壳体或箱体上的负载； 报告部件和组件的重量； 报告成本估算。
4.根据权利要求3所述的方法，包括根据以下的一个或多个步骤修改所述模型以实现増加的产品性能的步骤: 根据以下步骤修改所述布局: 接收用户对所述旋转机器的一个或多个新的或已有的部件的选择； 定位所述被选的新的或已有的部件； 在所述被选的新的或已有的部件之间创建关联；和 更新所述功能模型； 根据以下步骤修改一个或多个所述特性: 接收部件或关联的用户选择； 根据用户请求，设置或修改所述被选部件或所述被选关联的特性；和 更新所述功能模型； 和多次执行形成越来越复杂的功能模型的所述步骤。
5.根据权利要求4所述的方法，其中修改特性的所述步骤包括点-和-拖动作。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述被选部件是齿轮组且所述特性是齿轮传动比，修改所述齿轮传动比的所述步骤自动地修改对应齿轮的直径，而不需要任何进ー步的用户交互。
7.根据权利要求5所述的方法，其中所述被选部件是轴或是同心轴的组件并且所述特性是其相对于其他平行轴的径向距离，该径向距离限定安装在轴上的齿轮组的中心距，修改所述中心距的所述步骤自动地修改对应齿轮的直径，而不需要任何进ー步的用户交互。
8.根据权利要求5所述的方法，所述被选部件是齿轮且所述特性是齿面宽，修改所述齿面宽的所述步骤自动修改所述齿轮的包装空间或转矩容量，而不需要任何进ー步的用户交互。
9.根据权利要求5所述的方法，其中所述部件是其中形成有台阶以允许不同的部分具有不同的外直径的轴，并且所述特性是所述轴的外直径，修改所述外直径的所述步骤自动地修改所述轴的内直径从而保持内直径和外直径之间的关系，而不需要任何进ー步的用户交互。
10.根据权利要求9所述的方法，其中当ー个部分的内直径变得比相邻部分的外直径大时，所述修改步骤限定两个台阶，该台阶由所述轴的所述内直径和所述外直径之间的默认厚度轴向分离并且作为所述轴部分之间的过渡，其中所述过渡台阶的创建和操纵自动地执行。
11.根据权利要求4所述的方法，其中所述被选部件是拉威挪行星齿轮组，其中所述拉威挪的每个行星组是正行星轮或者是负行星轮，并且所述特性是齿轮传动比符号，其中修改所述拉威挪的所述步骤包括选择齿轮组的传动比符号。
12.根据权利要求3所述的方法，其中所述报告步骤是报告齿轮转矩容量和安全系数，其中齿轮转矩容量采用以下特性计算: 中心距或小齿轮直径； 中心距或小齿轮直径和齿面宽； 中心距或小齿轮直径、齿面宽和齿轮传动比；或 齿圈(或太阳轮)直径、齿面宽和传动比； 和相应的常数kn,其中n = I至4 ; 且被推荐的中心距或齿圈直径采用以下特性计算: 转矩和传动比； 转矩、齿面宽和齿轮传动比；或 转矩、齿面宽和传动比； 和相应的常数kn,其中n = I至4。
13.根据前述任意一项权利要求所述的方法，其中所述部件包括齿轮、齿轮组、周转轮系、拉威挪行星齿轮组、准双曲线齿轮、螺旋锥齿轮、斜齿轮、端齿轮发电机、马达、转子、定子、离合器、轴泵、涡轮或轴承。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述部件是简单的轴支撑轴承，并且在径向、轴向或倾斜刚度上不包括用户定义的信息。
15.根据权利要求1至5所述的方法，其中该模型被修改以提供越来越复杂的模型复杂性和采用越来越复杂的分析方法评价它的性能。
16.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，包括在所述图形用户界面内显示所述布局的表示的步骤，所述表示包括示意图、正交图、轮廓图或符号模型，并且其中所述表示能够在所述示意图、正交图、轮廓图或符号模型之间切換。
17.根据权利要求1至12的任一项所述的方法，其中所述旋转机器组件包括齿轮箱、传动系、传输装置、电动马达、发电机、泵和涡轮。
18.根据权利要求4的方法，包括以下步骤: 设置特性的第一极限值； 设置特性的第二极限值； 设置步骤功能； 根据步骤功能，在所述第一极限值和所述第二极限值之间改变特性的值； 预测所述旋转机器组件在每个值处的所述功能和/或所述性能；和 报告所述旋转机器组件在每个值处的所述功能和/或所述性能。
19.一种用于旋转机器组件的计算机辅助工程设计的计算机可读产品，该产品包括被设计用于实施如权利要求1至12和18中的任一项所述的方法的步骤的代码装置。
20.一种用于旋转机器组件的计算机辅助工程设计的计算机系统，该系统包括被设计用于实施如权利要求1至12 和18中的任一项所述的方法的步骤的装置。
全文摘要
本发明涉及设计旋转机器组件。一种设计旋转机器组件的计算机辅助工程的方法涉及在计算机系统的图形用户界面内创建旋转机器组件的布局，从布局形成旋转机器组件的功能模型(210)。通过选择和定位用于旋转机器组件的部件(204，206)、并且然后在它们之间创建关联来创建所述布局。功能模型基于所述关联、被选部件的相对位置、被选部件的特性和关联的特性中的一项或多项。
文档编号G06F17/50GK103093025SQ20121048786
公开日2013年5月8日 申请日期2012年9月29日 优先权日2011年9月29日
发明者B·詹姆斯 申请人:诺迈士科技有限公司