斜切圆管表面展开的几种实用方法Word格式.docx

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并提出应用计算机语言进行AutoCAD二次开发，实现实体钣金件的展开图快速、准确、自动绘制生成。

关键词：

斜切圆管；

表面展开；

图解法；

系数法；

计算法中图分类号：

TH126文献标识码：

B文章编号：

1007-4414（2005）06-0074-021图解法1.1基本方法——平行线展开法所谓平行线展开法就是根据“圆柱面上的素线必定是相互平行的线”绘制出来的展开图。

作图原理：

由于圆柱表面由相互平行的直线构成，相邻两素线及上下2个端面的周线所围成的面可近似看成平面梯形，当这样的面被分成无限多时，各微小面的面积综合即为原形体表面的表面积，把这些微小面积按原来的先后顺序和上下位置不重叠铺平后，形体的表面积就被展开了。

因为展开基线是以每一等分弦长来度量的，所以分得越细就越精确‘l】。

作图方法：

①画斜切圆管的主、俯视图，并在俯视图上等分圆周，过等分点作茹轴的垂线，在主视图上得到相应点；

②画l条直线Ⅱ等于1TD；

③将圆周和直线Ⅱ12等分；

④过直线Ⅱ上的等分点作直线Ⅱ的垂线；

⑤过主视图上点1’、2’、3’……作轴线的垂线与（4）中所作垂线的交点分别为l、2、3……12、1；

⑥光滑连接l、2、3……12、1即完成展开图。

1.2辅助圆法由上述平行线展开法可知，在斜切圆管的展开图上最后完成的曲线部分，实际上是l条周期为rrD、振幅为r的正弦曲线。

因此，可利用画正弦曲线的方法直接作出构件的展开图。

这种方法即为辅助圆法。

作图法：

一般由工作人员使用划规、长划规、钢直尺、钢卷尺、划针等工具在钢平台或样板上图解得到。

有时长划规操作需多人进行，劳动强度大、费时费料。

目前一般用于较简单的小型钣金展开项目。

2系数展开法因为斜切圆管展开图的曲线为一正弦曲线，其方程式可用下式表示：

）J=rsin2/Dx

（1）式中：

r为辅助圆半径，r=D/2tana；

D为圆管直径；

并为断面图圆周长订D展开线上任取一点的横坐标；

y为对应茗值在展开图上沿圆管素线方向所取的值。

例如：

将圆周rrD展开线分为12等份，作斜切圆管的展开图（见图3）。

茗在盯D值线上格等份点的值分别为0、害、警、竽、……、rrD，芏值分别代入公式

（1），即得到相应的y值，按正弦曲线的周期性和展开对称性，编成表l。

表1圆周12等份时展开系数┏━━━━┳━━┳━━━━┳━━━━━┳━━━┳━━━━━┳━━━━┳━━━━┳━━━━━━┳━━━━━┳━━━━┳━━━━━┳━━━━━┳━━┓┃┃┃rrD┃1TD耵D竹D5nD，rrD7rrD2rrD3霄Dll7rD┃┃┃xO┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃126432D┃┣━━━━╋━━╋━━━━╋━━━━━╋━━━╋━━━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━━━╋━━━━━╋━━━━╋━━━━━╋━━━━━╋━━┫┃，，0.5rO．866r┃┃-0.Sr-0.866r-0.866-0.5r┃┗━━━━┻━━┻━━━━┻━━━━━┻━━━┻━━━━━┻━━━━┻━━━━┻━━━━━━┻━━━━━┻━━━━┻━━━━━┻━━━━━┻━━┛利用上述系数法作斜切圆管构件的展开图时，先把展开图的曲线部分作出来，再由具体尺寸作出展开图的其余部分。

目前，有些书籍已经介绍这方面的系数表，可直接查用‘¨

。

由于它计算较为简单，很合工人师傅的心意。

图1平行线展开法图2辅助圆法展开收稿日期：

2005-10-15作者简介：

刘立平（1969-），女，天津蓟县人，讲师，主要从事工程制图的教学与研究工作。

·

7

4．图3系数展开法（下转第94页）谷◇一f『～旺瓣Vol18N02005-12第18卷6期2005年12月刘立平（计算机语言进行AutoCAD二次开发，实现实体钣金件的展开图快速、准确、自动绘制生成。

文章编号：

1007-4414（2005）06-0074-021图解法1.1基本方法——平行线展开法相互平行的直线构成，相邻两素线及上下2个端面的周线所围成的面可近似看成平面梯形，当这样的面被分成无限多时，各微小面的面积综合即为原形体表面的表面积，把这些微小面积按原来的先后顺序和上下位置不重叠铺平后，形体的表面积就被展开了。

因为展开基线是以每一等分弦长来度量的，所以分得越细就越精确‘l】作图方法：

①画斜切圆管的主、俯视图，并在俯视图上等分圆周，过等分点作茹轴的垂线，在主视图上得到相应点；

②画条直线Ⅱ等于1TD；

④过直线Ⅱ上的等分点作直线Ⅱ的垂线；

⑤过主视图上点1’、2、3’……作轴线的垂线与（4）中所作垂线的交点分别为l、2、3……12、1.2辅助圆法由上述平行线展开法可知，在斜切圆管的展开图上最后、划针等工具在钢平台或样板上图解得到。

有时长划规操作需多人进行，劳动强度大、费时费料。

目前一般用于较简单的小型钣金展开项目。

系数展开法因为斜切圆管展开图的曲线为一正弦曲线，其方程式可）J=rsin2/Dx

（1）式中：

并为断面图圆周长订D展开线上任取一点的横坐标；

y为对应茗值在展开图上沿圆管素线方向所取的值。

茗在盯D值线上格等份点的值分别为0、害、警竽……rrD，芏值分别代入公式

（1），即得到相应的y值，按正弦表1圆周12等份时展开系数┏━┳┓，霄D┣╋┫．866r-0.866r┗┻┛利用上述系数法作斜切圆管构件的展开图时，先把展开图的曲线部分作出来，再由具体尺寸作出展开图的其余部分。

目前，有些书籍已经介绍这方面的系数表，可直接查用‘¨

由于它计算较为简单，很合工人师傅的心意。

图平行线展开法图2辅助圆法展开收稿日期：

74图3谷◇一f『～旺瓣第18卷第6期2005年12月机械研究与应用Vol18N062005-12重型单片液压升降台的设计与研制孙新青兰州理工大学，甘肃兰州730050）要：

针对大载荷、大行程升降台的发展要求，从液压驱动、剪刀撑结构人手，结合当前舞台设备的发展需要，阐述了重型单片液压升降台的设计研制，其设计满足各种演艺场所中对升降台台面越来越大、升降载荷越来越重的要求。

舞台设备；

液压驱动；

剪刀撑；

大载荷中图分类号：

TH211+．6文献标识码：

1007-4414（2005）06-0075-02随着我国文化艺术事业的发展和人民艺术欣赏力的不断提高，对文化设施的需求迅速增长，各种剧场、娱乐厅、展示厅、会议室、体育馆等场所除了演出形式不断创新外，对舞台机械设备的功能、性能、品种、结构等也提出了越来越高的要求。

深入研究各类舞台机械的设计特点提高设备水平，满足社会需求是舞台机械设计及研制人员的首要职责。

升降台是演艺场馆中乐池或舞台的升降设备，可使乐池或舞台根据给定的载重和行程升起或降下。

重型单片液压升降台是为满足各种演艺场所中对升降台台面的要求越来越大、升降载荷越来越重，且舞台上有水箱、泳池和大型景物的要求而设计研制的一种舞台机械装置‘I]总体方案设计思路1.1基本结构设计根据多年的研究，借鉴国内外先进经验，研制开发的重型升降台采用液压驱动，选用大功率、大排量的液压泵站‘副，满足重型载荷的要求；

采用液压双锁结构，使自锁性更可靠；

采用滚轮导轨，使升降台升降有导向，减少水平偏摆量；

采用重型撑梁、单片剪刀撑结构，焊接式底座和台面梁，保证台面垂直升降，运行平稳，行程大‘列液压驱动泵站选用意大利ATOS公司生产的液压元件，泵站电机功率45kW，大流量泵，足够驱动重型台如图l所示。

图l液压泵站的结构简图剪刀撑结构将内外支架体连接成剪刀叉状，剪刀叉开合撑起或降下台面梁，该结构是单层升降台中最常用、最可靠、也最容易实现的结构‘”它通过选用不同功率不同流量的泵站，布置不同数量的液压缸，设计不同大小的内外支架撑梁体，采用不同片数的支撑等，可实现不同载荷、不同行程、不同台面规格的任意单层升降台如图2所示。

重型单片液压升降台剪刀撑结构简图内支架由2根重型撑梁体，两端各由1根端梁管连接成矩形框架，中间连接1根中梁管，作为液压缸的支撑粱。

外支架是2根重型撑梁体，两端各由一个端梁管连接成矩形框架。

内、外支架套在一起由中间轴连接成剪刀叉状。

内支架撑梁体的一端以铰链形式联结于上台梁，另一端安装走轮，以便在底座轨道上行走。

外支架的一端以铰链形式联结于底座，另一端安装走轮，以便在上台梁下平面的轨道上行走。

4根液压油缸通过油缸支耳并排安装在外支架固定在底座一端的端梁管上，油缸的另一端通过活塞杆支耳安装在内支架中梁管上。

底座上和上台梁下平面装有水平导轨，当液压油缸伸缩时，拉动两剪刀叉内外支架撑梁体上下2组走轮在轨道上水平运动，撑起或降下台面梁，既起导向作用，也实现了升降台上升和下降的目的。

收稿日期：

孙新青（1952-），女，陕西韩城人，高级工程师，现从枣管理工作。

P图3动力分析机构简图·

75·

Vol文章编号：

1007-4414（2005）06-0075-02随着我国文化艺术事业的发展和人民艺术欣赏力的不断提高，对文化设施的需求迅速增长，各种剧场、娱乐厅、展示厅、会议室、体育馆等场所除了演出形式不断创新外，对舞台机械设备的功能、性能、品种、结构等也提出了越来越高的要求。

深入研究各类舞台机械的设计特点提高设备水平，满足社会需求是舞台机械设计及研制人员的首要职责。

升降台是演艺场馆中乐池或舞台的升降设备，可使乐池或舞台根据给定的载重和行程升起或降下。

重型单片液压升降台是为满足各种演艺场所中对升降台台面的要求越来越大、升降载荷越来越重，且舞台上有水箱、泳池和大型景物的要求而设计研制的一种舞台机械装置‘I]基本结构设计根据多年的研究，借鉴国内外先进经验，研制开发的重型足重型载荷的要求；

采用滚轮导轨，使升降台升降有导向，减少水平偏摆量；

采用重型撑梁、单片剪刀撑结构，焊接式底座和台面梁，保证台面垂直升降，运行平稳，行程大‘列液压驱动泵站选用意大利ATOS公司生产的液压元件，泵站电机功率45kW，大流量泵，足够驱动重型台如图l所示。

液压泵站的结构简图剪刀撑结构将内外支架体连接成剪刀叉状，剪刀叉开合撑起或降下台面梁，该结构是单层升降台中最常用、最可靠、也最容易实现的结构‘”站，布置不同数量的液压缸，设计不同大小的内外支架撑梁体，采用不同片数的支撑等，可实现不同载荷、不同行程、不同内支架由2根重型撑梁体，两端各由1根端梁管连接成矩形框架，中间连接1根中梁管，作为液压缸的支撑粱。

外支架是2根重型撑梁体，两端各由一个端梁管连接成矩形框架。

内、外支架套在一起由中间轴连接成剪刀叉状。

内支架撑梁体的一端以铰链形式联结于上台梁，另一端安装走轮，以便在底座轨道上行走。

外支架的一端以铰链形式联结于底座，另一端安装走轮，以便在上台梁下平面的轨道上行走。

4根液压油缸通过油缸支耳并排安装在外支架固定在底座一端的端梁管上，油缸的另一端通过活塞杆支耳安装在内支架中梁管上。

底座上和上台梁下平面装有水平导轨，当液压油缸伸缩时，拉动两剪刀叉内外支架撑梁体上下2组走轮在轨道上水平运动，撑起或降下台面梁，既起导向作用，也实现了升降台上升和下降的目的。

3动力分析机构简图75Vol18N062005-12第18卷第6期2005由上图承压齿盘重量WT的变化曲线可看出，优化次数在第6次时优化对象数据的值已基本稳定。

虽然ANSYS分析得到的最优组数据的约束条件S．稍超过最大值被认为可取，但下一次迭代就被认为不可行，这主要是受到精度的限制，如果精度要求过高，计算时间会延长，同时考虑到结构的总质量要最小，使得规定的位移上限值偏小，所以约束条件S，最大值才会超过极限值，但从表l可看到在第13组数据各约束条件都满足设计要求，所以整个优化分析计算是合理的。

设计时可取第13组数据作为最优设计参数。

其中日=161.49mm，风=80．212mm．曰：

48.299mm。

优化后的质量由最初的2780.3kg下降到2595.4kg，，减少了6.7qo，优化效果明显。

参考文献：

[1]顺元宪．结构优化设计的研究与应用[J].国际学术动态，1991（6）：

81-83．[2]任重．ANSYS实川分析教程[M].北京：

清华大学出版社．200

3．[3]龚曙光，谢桂兰．ANSYS操作命令与参数化编程[M].北京：

机械工业ⅡI版社，2004.[4]倪正顺，帅词俊．CAE方法巾的优化技术及其应用[J]．现代机械，2002

（2）：

16-18.[5]f周强．实川工程数仇模拟技术及其在ANSYS上的实践[N1]．西安：

西北工大出版社．2000.StructuraloptimumdesignofpressureddentatediscbasedonANSYSHanWei-tao,ZhangYa-xin（Collegeofchemi.stryandchemicalengineering,Ainjianguniversity,UrumqiAinjuurg830008,China）Abstract:

WithANSYSfiniteelementoptimizedanalysisfunction,thestructureofpressureddentatedischasbeenoptimized,whichprovesthefeasibilitybymeansofANSYSoptimizedanalysisfunctiontorealizetliestmcturcoptiniizationanalysis.Sothatthenewmethodshallbeprovidedtotheoptimizedanalysisfortheothercomplicatedstructure.Keywords:

optimizationdesign;

ANSYS;

dentatedisc;

APDL;

objective上接第74页）3计算法计算法是根据需要展开构件的形状特点进行分析，归纳出一套求表面实形所有邻边线段实长的公式，由具体构件的已知条件求出这些邻边的实长，并用这些实长画展开图。

┏━━━━━┳━┓┃名_jo┃┣━┳━━━┫┃┃┃'

l┃┃┗━┻━━━┻━┛图4计算展开法x=日B1

（1））,=日+Rtana（1+cosiB,）

（2）只要计算出曲线上若干个点（工，y）的坐标，就能方便准确地画出整个弯管的展开尺寸曲线。

计算法随着下料工艺的改进和袖珍计算器的普及，日益被人们重视和应用。

但是有些构件的计算公式很复杂，且一个构件要重复计算很多次，仍然是麻烦的工作，计算精度电较低，错误也很高。

人工计算或计算器计算效率低、误差大，若采用计算机编程，斜切圆管的展开尺寸就能快速准确地放样计算，曲线上坐标点由程序完成。

4其它方法‘2】随着计算机辅助技术的飞速发展，计算机辅助设计越来越受到人们的青睐。

计算机辅助设计法是计算机辅助几何图解法和程序法相结合的产物。

某一类构件需要展开前，预先归纳出计算表面实形的各邻边线段实长公式和它们之间的关系，用计算机语言事先编写好一个程序，然后运行这个程序，计算出各线段的实长，并在程序中调用有关画图命令自动将展开图1:

1地画在屏幕上。

用这种方法，既快速正确，又具有较高精度，是值得提倡和推广的方法。

现在很多工程设汁人员应用计算机语言进行AutoCAD二次开发，实现实怵钣金件的展开图快速、准确、自动绘制生成。

使钣金件的展开真正做到参数化、系列化。

[1]‘刚IV:

LLJ．饭金1■《小技术[M]．北京：

金腑出版社，2002.[2]嵌筱麟．饭盒JfeJl:

-il'

27.机放样应『I】[M]．北京：

机械工业出版f：

．200

1．Astudyontheunt'

oldcdsurfaceofatilted-cuttingpipeLiuLi-pingDepartmmtofmechanicalengineering,Lanzhoupetrochemkalandvocationalcollegeoftechnology.IiuchouCansu730060,China）Abstract:

Introducesinthispaperdifferentwaysofmakingunfoldedsurfacedrawingsoflillcd-cuttingpipcsandcomparedtheiradvanta-S;

esanddisadvantages.Shepointsoutthatdifferentmethodscanbeappliedaccordingtodifferentworki"

gconditionsandcomputerlan-guagecanbeusedtothesecondexploitationofAutoCADtorealizethefast,accuratearidautomalicdrawingconstructionofmetalplates.Keywords:

tilted-cuttingpipes;

unfoldedsurface:

diagramnialize;

coefficient;

account·

94·

2005-12次时优化对象数据的值已基本稳定。

虽然ANSYS分析得到的最优组数据的约束条件S．稍超过最大值被认为可取，但下一次迭代就被认为不可行，这主要是受到精度的限制，如果精度要求过高，计算时间会延长，同时考虑到结构的总质量要最小，使得规定的位移上限值偏小，所以约束条件S，最大值才会超过极限值，但从表l可看到在第13组数据各约束条件都满足设计要求，所以整个优化分析计算是合理的。

设计时可取组数据作为最优设计参数。

其中日=161.49mm，风=80．到2595.4kg参考文献：

[1]顺元宪．结构优化设计的研究与应用[J].国际学术动态，1991（6）：

81-83．任重．ANSYS实川分析教程[M].北京：

清华大学出版社．2003．[3]龚曙光，谢桂兰．ANSYS操作命令与参数化编程[M].北京：

机械，2002

（2）：

16-18.[N1]西安：

西北工大出版社．2000.StructuraloptimumdesignofpressureddentatediscbasedonANSYSWei-tao,ZhangYa-xinCollegeofchemi.stryandchemicalengineering,Ainjianguniversity,UrumqiAinjuurg830008,China）Abstract:

finiteelementoptimizedanalysisfunction,thestructureofpressureddentatedischasbeenoptimized,whichprovesthefeasibilitybymeansofANSYSoptimizedanalysisfunctiontorealizetliestmcturcoptiniizationanalysis.Sothatthenewmethodshallbeprovidedtotheoptimizedanalysisfortheothercomplicatedstructure.Keywords:

optimizationdesign;

objective计算法计算法是根据需要展开构件的形状特点进行分析，归纳出一套求表面实形所有邻边线段实长的公式，由具体构件的已知条件求出这些邻边的实长，并用这些实长画展开图。

4计算展开法x=日B1

（1））,=+Rtana（1+cosiB,）计算法随着下料工艺的改进和袖珍计算器的普及，日益被人们重视和应用。

但是有些构件的计算公式很复杂，且一个构件要重复计算很多次，仍然是麻烦的工作，计算精度电较人工计算或计算器计算效率低、误差大，若