基于SolidWorks的滚动轴承三维模型自动生成系统

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Automatic Generation System for 3 D M odel ofRolling Bearings Based on SolidW orksWang Hong ，Shan Shu-hong ，Zhong Qi-yao(1.Luoyang LYC Bearing Co.，Ltd.，Luoyang 471039，China；2.Representative Ofice of PLA in No.258 Factory，Luoyang 471039，China；3.Chinalco Luoyang Copper Co.，Ltd.，Luoyang 471039，China)Abstract：The 3D models of rolling bearing parts and assembly is automaticaly created based on the 3D design softwareSolidworks，and the key software technology is briefly introduced.For the bearing parts，the development eficiency andreliability of the software is signifcantly improved by using size-replacement technology.For the bearing assembly，the beating pans are placed in an ideal location by using several transformation matrixes。

Key words：roling bearing；CAD；SolidWorks；3D modeling；automatic creatation随着三维机械设计软件技术的迅速发展，许多主机生产厂已经普遍采用三维软件进行产品设计和性能评估，同时对配套的轴承生产厂家也提出了更高的要求，不仅要求其提供二维设计图，还要提供轴承的三维装配模型图。作为轴承生产厂家，也已经不满足于传统的二维设计图，更希望采用更具直观性和可操作性的三维模型图。主流二维设计软件 AutoCAD的三维建模功能较弱，生成的三维模型不易操作和修改，与主要的三维设计软件缺乏数据的兼容性，因此，不宜采用 AutoCAD来开发真正的三维设计系统。SolidWorks经过多年的发展已成为目前使用最广的三维设计软件，其三维建模过程简单、直观，二次开发工具十分丰富，得到了广泛应用。

作为高度标准化和系列化的滚动轴承，采用收稿 日期 ：2013-04-10；修回日期：2013-05-02软件进行参数化自动创建三维模型具有很大的优越性，可以避免交互式手工建模的重复和繁琐。

下文简要介绍基于 SolidWorks的三维滚动轴承模型自动生成原理及关键软件技术，并介绍了将各个零件插入装配体的几种转换矩阵。

1 三维滚动轴承零件的 自动生成原理轴承的大部分零件都是旋转体，生成旋转体的关键是生成旋转体的截面轮廓。由于不同类型轴承的截面轮廓差别较大，通过软件编程的方式绘制截面的几何图形，不仅编程调试的工作量大，软件的可靠性也不易保证。同-类型不同规格的轴承的几何形状完全相同，利用轴承这-特点，首先运用交互式方法创建零件的三维模型，然后运用尺寸替换法，通过修改零件尺寸获得不同规格的轴承。

汪洪，等：基于 SolidWorks的滚动轴承三维模型自动生成系统人装配体文档后就可构成轴承的装配体。由于创建各个零件的坐标系与装配体的坐标系不可能总是相互重合，因此在将零件插入装配体时需根据轴承的装配关系对轴承零件的位置和方向进行调整。根据计算机图形学原理 J，对图形的任何调整操作都可以转换为若干个基础转换矩阵的乘积。在 SolidWorks中，转换矩阵 是-个 4×4的矩阵T。 bd eg hJ k其中，左上角的9个元素(o～i)构成 3×3的旋转子矩阵，左下角的3个元素( ，k，f)构成位移向量，分别代表零件沿 ，l，，z方向的位移，右下角的元素 m是比例因子，可以控制零件的缩放。(n，o，P)元素未使用 ，可设置为零。

现将零件插入装配体时主要用到的几种转换矩阵介绍如下。

(1)相对装配体坐标系的平移 ，转换矩阵为Tl 00 1O 00 00 01 01其中， ，Y，z分别代表零件沿 ，l，z轴方向的位移。

(2)绕装配体坐标系 轴的旋转，转换矩阵为T1 O0 COS0 -sin0 00 0sin 0COS 0O 1其中， 是绕 轴的旋转角。例如：将-个滚动体插入装配体时，需对每个滚动体根据其方位角的不同使用旋转转换矩阵。

(3)创建对称于 X0平面的(镜像)轴承零件，转换矩阵为T- 1 0 0 00 1 0 00 0 l 0O 0 0 1当创建双列或四列滚子轴承时，部分零件会呈现出镜面对称关系。例如：双外圈双列圆锥滚子轴承，其 2个单滚道外圈就具有镜面对称关系。

使用镜面对称转换矩阵可以避免创建 2个形状相同而方向相反的零件。

当某个零件插入装配体涉及到平移和旋转等多个操作时，可根据操作的顺序将相应的转换矩阵相乘即可得到复合操作的转换矩阵。

例如，实现将某个零件装入装配体并沿 方向移动 10 mm的实现方法为：Dim swComp As Component2Dim XForm As MathTransform；//声明-个转换矩阵对象swComp swAssembly.AddComponent4 f Part-Name，””，0，0，0)；//将名称是 PaName的零件插入装配体文档 swAssemblyXForm.ArayData：SetXFormMatrix(1，0，0，0，1，0，0，0，1，10，0，0)；//设定转换矩阵为沿 方向移动 10 mm的平移矩阵swComp.Transform2XForm；//指定插入零件的转换矩阵是 XForm程序 自动生成的四列圆锥滚子轴承的剖视图如图2所示。

图2 四列圆锥 滚子 轴承剖视 图3 结束语运用 SolidWoks可以自动创建三维滚动轴承零件和装配体模型，为设计和性能评估提供了更具直观性和可操作性的模型。在 SolidWorks2009上运用 Visual Basic.net软件成功开发了涵盖主要轴承类型的三维滚动轴承模型 自动生成软件，并在企业的产品设计中获得了成功应用。希望进-步努力，共同推进三维软件在轴承行业的发展和应用。