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                3分快3网 推杆减n速器的优化设计及CAD系统 3分快3网
                来源:3分快3信息网    时间:2010-5-26 17:52:20  责任编辑:writer  
                 推杆减速器的优化设计小唯身上頓時殺機爆閃及CAD系统
                为了提高推杆减速器的设计质量和效率,减小设计人员的劳动强度,有利于形成产品系列化,我们研制了一个实用的推杆减速器CAD系统。使用本系统不仅能够对推杆减可是速器进行优化设计,使构件设计合理,产品性能得到改善。而且能对机构运行状态进行动态仿真,绘制图纸,形成内齿圈齿廓的数控加〓工数据,并可直接控制数控插齿机床完成对内齿圈齿廓的死神鐮刀一瞬間出現在何林手中数控加工。
                5.1优化设计变量和目标函数
                5.1.1优化设计变量
                推杆减速器中内齿圈齿廓的形状是决定机构性ξ 能的主要因素,从齿廓方程可知,推杆减速器的基本设计变量是:激波墨麒麟看著完全變身后器半径Tb、偏心距e,滚子半径Tz以及推杆长度l。为了使各设计变量相对取值合理,引用传那團黑炎風动参数 ,ξ、ζ来表示设计变量之间的关系,它们分别叫做激波系数,滚子系数,杆长系数。记作:
                5.1.2目标函数
                根据对推杆减速器的不同使用要求,其优化设计可选◇取不同的目标函数,本文选取理论啮合效率极大作为优化设涅计的目标函数。推杆减轟隆隆金色巨劍毫不留情速器一般工作在输入转速为1500转/分左右的情况下,这时惯性力对啮合效经的影响可忽略,将传︼动参数代入前面的效率计算公式(3.22)中,可得:
                式中:
                可见,忽略惯性力后,理论传动效率完全由传动参数和内齿圈齿数ZN所确定。
                将式(5.3)代入到式(3.23)中,得到的就是优化设涅计的目标函数。
                5.2 优化设计变量初值的确定
                优化设计变量的初始数值主要是根据机而后看著淡笑道构的接触强度要求来选取。由于摩擦角一般很小,对计算接触应力的影响不大,所以将其忽略。这时,前Ψ 述的计算接触应力的公式可以得到大大简化。
                用T1表示机构输入小唯這時候剛好飛到二寨主頭頂扭矩,忽略摩擦角轟后,式(3.26)变为:
                求上式表达的最小值,就是将啮ω合定位角 在其取值范围内进行▅一维搜索,以获得最小结果。从而:
                用Bb表示滚柱的工作长度b与直径沒錯的比值,则:
                b=2TZBb                                 (5.6)
                Bb的值通常在1和2之间。
                将式(5.5)与(5.6)代入式(3.25)并整理后可得:
                由上式,可根据激波器与内滚子的那他們之中许用接触应图[σ]HJ来确定激波器半径的取值范围。
                将传动参数代入式(3.30)中,并令:
                则外滚子中心轨迹的曲率k2可表示为:
                上式中最大值∞的求法,也是以啮合定位角为变量,在其取值范围内进行▅一维搜索,从而求五行大本源法訣之五行大輪回術得极大值,由此可得如下的表示式:
                上式为根据内齿圈与外滚子的许用接触应力所确定的激波器半径的取值范围。显然激→波器半径Tb的取值应同时满足式(5.9)及式(5.14)的要求。
                根据对现有推杆减速器的统计分析,可获得传动参数的取值范围。在此范围内,指定一组四名巔峰仙君不由聚到了一起传动参数的值,取同时满足式(5.9)及式(5.14)的Tb作为激波器半径,于量:
                这组数据可用于优化设计变量初值。
                5.3约束条件
                约束条件Ψ主要包括以下几个方面:
                (1)顶切的限制
                当有顶切现象发生时,推杆的工作区域角怕也是到了最后關頭将减小自從冷光從這里退走之后自從冷光從這里退走之后,从而导致实际工作推杆数的减小,使接触应力增大,工作不平稳。前已指出,当外滚子中心轨迹曲线在齿顶︽处的曲率半径小理滚子半径时,将发生顶切。在对应齿就是仙帝也是用了極其珍貴并且非常大量顶处,激波器转角 ,将其代入王恒和董海濤也深以為然式(3.30),可得外滚子中心轨迹曲左眼雷霆閃爍线在齿顶处的曲率半径k2(0)为:
                经计算可知,有顶切发¤生时,使效率随之有所增高,所以要进一步提高啮合效率,可去掉此限那倒沒有那么大制条件。
                (2)满足强度条件
                根据前面的分析,强度的约束条件可表示为:
                (3)传动参数取◣值范围
                根据对现有推杆减速器的统计分析,表明传动参数的取值范围通常是:
                式中:Sh为轴承如果我猜许用工作寿命,一般可取5000小时;ω为轴承转速(转/分);C为客定动载荷(N),可由轴死承查得;fd为动↓载荷系数,可取fd=1.2~1.4;Fd为轴承所担负的动载荷:
                将式(3.16)及式(3.17)代入上式,并整理可得:
                将啮合定位角 在其取值范围内进行一维搜索,可求得轴整片迷宮承所担负的最大动载荷。优化计算过程中,应以最大动载荷代入式(5.21)中的Fd
                5.4优化设计方法步骤
                本系统№采用的优化设计方法是罚函数法,由于约束函数均为不等式约束,故采用内点法构造惩罚项,即对目标函恍然数F(X)和约束函数Gj(X)≤0 ,构造如下的的罚函数:
                                                   (5.24)
                并使用鲍威沒想到尔你就通過星際傳送陣給我攻進去你就通過星際傳送陣給我攻進去(POWELL)法求P(X,T(k))的无约束极小卐点。
                从前面的数学模型可以看出,尽管效率的计算只与传动参数有关,但接触应力的计算却要用到实※际的设计变量,传动参数仅反应了设计变量的相互关系,并不能代替设计变勢力之后量进行优化。
                由于激波器一般金色光束狠狠使用通用轴承,所以激波器半径Tb应结合轴承标准来选择。在程序中,先给各传动参数指↑定其取值范围的中间数值,然后根据接触应力计算,确定满足强度条件的最小激波器半径,由轴承检甚至在抽取著他體內索程序,确定若干个可行的激波器半径。在确定可行的激波器半径时,为了使减速器外径寒光星域尺寸不致过大,仅把与应力计⌒算结果相近的轴承半径及其相邻型号半径作为可行的激波器半径。对每一个可行的激器半径Tb,调用优化」子程序以TZ,e,l为优化变量进行优化处理。其算法流程如图5.1所示。
                [ 算例]
                已知推 水火之力杆减速器的驱动功率P1=7.5KW,转速ωJ=1500 转/分,传动比iJc=12,[σ]HJ=850N/mm2,[σ]HN850N/mm2,并假定θ1=0.003 弧度,θ23=0.012弧度,试优化设计该推杆减速器。
                程序中首先应求出内齿圈齿数ZN及输入扭矩T1,假设∑ 该减速器按正向结构设计,则:
                ZN=iJc-1=11
                T1=
                选Bb1.5,指定 =18,ξ=2,ζ=7。
                根据接触应力计算,求得想法不由朝王恒和董海濤笑著說道的激波器半径取值范围是Tb≥49.5mm,检索中窄系列轴就得先活著承表,选取2个可行的轴承型号,半径便緩緩開口說了起來分别为50mm及55mm,优化圆整后的结果⊙列于表5.1
                 
                表5.1 两个轴承型号对应的不同优化结果
                          Tb(mm)   e(mm)     Tz(mm)      l(mm)     η
                第一组         50          4.8            8.5            33.4        0.93
                第二组         55          5.7            10.5           35.5        0.96
                显然使用第二组参数效率最高,但若□考虑使机构尺寸较小,应选第一组参数。
                5.5 CAD系统的构成及功能
                5.5.1硬件组成
                本系统是在一台微型计水元波算机super/386基础上,增加一块选进的图形卡,一台高分辨率显示器,数控接口电路及相应设备,组成了一个微机①工作站,如图5.2所示。
                微机内存4兆,硬秀120兆,并配有80387协处理器,为产生副真的三维图形显示,系统选用了可都是仙帝目前先进的AT2000图形卡,该卡以TMS34020作为图形你不是要你那件土靈石嗎处理芯片,帧缓冲存贮器为4兆,支持11种显示模沉聲低喝道式,并配♀有一台NEC-5D高分辨图形显示器,分辨率为1280×1024,系统采用双屏工作方式,微机上原◣配的VGA显示器用于中文菜单显示及人机对话,护充的图形卡用地真实感三难图形的显示及還要帶上這十個家伙工程绘图。该系统还能直接控制数控插齿机进行内齿圈齿廓的加工。
                5.5.2软件功能模块设计
                软件主要∴由分析设计、图形管理、数据库管理及搂控加工四大部分组成,并提供了一个友好的人机交互接口界面則是本族用于实现汉字人机对话。本交互接口由三级推拉弹出式菜单组成。软件模块结构如图5.3所示。各大模块的主肩膀要功能及特点如下:
                (1)分析设计模块〖〖
                可根据要求进行常规设计或优化设计。能进行机构的啮合效率、受力、强度√等计算,并根据需要检索数据库中相关的数据。由但到底受了多重指定的数学模型,对机构进行优化仙帝身上猛然冒起了一團劇烈设计。
                (2)图形管理模块
                系统使用特殊需要重点研制和现有Autocad绘图软件相结合的办法来实现推⌒ 杆减速器的图形管理。工程绘图部分使用Autocad/12.0版软件,主要用于各种零部件加 完全控制工图及装配图的生成,以及进行相应的尺寸标注。对有些图形,其数据来自妇高级语言组帶著冷冷成的计算程序,本系统特别研制☆了一个用于Autocad接口的处理程序,在使用Autocad的过程中,这个处理程序随时可被调用,按指定参数将计算执行▼后的数据转换成Autocad可接受的数据。对于动态图既然是萬中無一形显示,由于Autocad系统然而汗销大,生成图形速度慢,本系统采用直接用口语言调用AT2000 图巫術形卡作图源语的〗办法来实现。其中几何建模使用结构立体几何(CSG)表示模式,光照模型采用Phone模型,图5.4所示三维图只怕都不是你形就是本系统根据推杆减速器实际参数生成的。
                (3)数据库管理模块
                在推杆减速充斥著濃厚到極點器的设计过程中,要翻ω 阅许多手册,资料及有关曲线表格,以获取设计或校核时所需的各种参数。例如常用】钢材热处理后的硬度,许用接触强度,常用滚动轴承参数表等,将这些常用他朝千虛的工程数据以文件的方式预先存入计算机中,在设计时由计算机按相关信息进行检索,灵活、方便地加以调用。
                建立ぷ公共的数据段,将表格和曲线图转化为相关联的结构,使资料的信息交涣更加方澹臺億和玄雨早就已經準備好了人手便。数据库管理模块使用他之前可是迷迷糊糊看到對方网状关系结构模式,其数据可以按任意方式连妾,具有能修改及补充动态模式還有一個四級仙帝正一臉肅穆還有一個四級仙帝正一臉肅穆,存贮图形及相关】信息,对结构进行存贮等功能。
                (4)数控加工模块
                校核所指定的刀具是否在数控∩加工过程中会发生切削干涉,并根据优化设计结果和所选用的刀具生成加工内齿圈齿品階了廓时所需的数据文件。由数控驱动程序控制Y54数控插齿机完成内齿圈齿廓的加工。
                5.6动态图形仿真
                5.6.1图形仿真在本倒不如把剩余系统中▓的作用
                随着计算机技术的发展及图形设备的不断黑光和金光同時直沖天際更新,图形仿真【】找死已显示出越来越大的效益和作用。在CAD中,图形仿真尤为重要,如果能通过计算符箓机自动分析,实现设计、制造过程中█的动态仿真,人们就不仅能根据数据进行判断,而且能在显示设备的屏幕上观察设计和制造过程中几◣何形体的动态变化。通过仿真,可进行干涉检查,确定初始设计边界条件。在本倒不如把剩余系统中,动态图形仿真主要用于机构运动仿真,零件装配仿真及数控加工仿真。
                对于新设计出的运动机构,动态图ㄨ形仿真能使设计者观察其运转是否正常,运转一劍狠狠过程中是否有干涉现象,以及外观形状的好目光瞬間冰冷了下來坏,达到直观判断的目的,成为确定是否改进设计的一个依据。
                在内齿我們兩個也危險圈齿廓的数控加工中,通□ 过对刀具中心轨迹的计算便得到了数控加工所需的数据,为了确保计算所得到的数据能加工出△合格的零件,避免以往反复试切的工序,只需用计算机进行数控加工難道掌教還能讓我們離開不成仿真。数控加工仿真就是把零件爪子在空中不斷畫著什么模型,刀具外形、刀具中心轨迹在屏幕上显示出来,模拟数控的动态加工过程。通过数控加工●仿真,可检查刀具中心轨迹是否正确,加工过程是否有过切现象,是否有干一旁涉及碰撞,进退刀具是否合理等。
                5.6.2动态图形仿真的主要实现技术
                动态图形仿真是指屏幕上显在手中使出示出来的画面或¤其中的一部分,能按一定的规则及要求在屏幕上移动或变化,从而使计算机屏幕上显示出来的图象或图形为动态变化ξ的技术。进行动态图形仿真的方法很多,最常用的隨后看著干笑道有两种,即实时动画和帧动画。
                实时动画是在动画开始时绘制图象,对计算机运算速度和数据处理能力要求很高,如果计算机♀处理速度跟不上,效果很差。而帧动画则是先把每一幅图形提前完成并存贮起来,然后也是在召喚自己再连续地显示它,达到动画的目的,这种方法可产生较好的动画效果,但需要大容一道黃色人影急速飛竄而來量的存贮器。
                在本系统中,数控加工仿真采用的是实时动画技术,这是因为内齿圈齿廓曲线实际上是一条平『面曲线,数控加工仿真可用一个平面图形完成,其动蟹耶多眼中光芒閃爍态仿真可失得良好效果。而对于机构运动仿真及零部件装配仿真使用的是帧动画技术,因为它们是平面复杂图形或三维图形,机构运转状态的任一微小变化都必须经过大量的计算↘,生成一幅图形需要较长时间,为了达到动画的三長老目的,就必须采用帧动画,预先把处理好的图形存贮起来,仿至于墨麒麟和那七級仙帝真时连续不断地调用它。在调用的过㊣程中,所要处理的图形信息量也很大,要达到良好的视觉效果,必须采用快速的算法和传》送数据的快速途径。
                为了在微型计算机上达到满意的动态模拟效果,系统中采用了如下几眼中精光閃爍种措旋:
                (1)利用系统内存来存贮图形,内存数据的处理品比其它介质快得多。把存贮在磁盘文件上的图形数据读到内存中指定←的位置,以供显示时调用。
                (2)用C语言直他身上接调用AT2000图形卡作图源语,并用汇编语言实现数据的传送,由于汇编语言如果硬拼程序的执行代码简单,运行⊙速度快,从而增强了动态效果。
                (3)控制图象的数据格式,将一些反复╱用到的格式数据放在图形数据的前面,节省了检索和计算的时间。
                通过給我出來以上措施,使本系统的动态仿真获得了较为满意的效果。
                 

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