基于ProE的减速箱参数化设计系统的研究Word格式文档下载.docx
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060104107
指导教师:
王宇辉
2010年6月
西安工业大学毕业设计(论文)任务书
院(系)光电工程专业光电信息班060104姓名黄超学号060104107
1.毕业设计(论文)题目:
基于Pro/E的减速箱参数化设计系统的研究
2.题目背景和意义:
减速器作为机械传动装置应用日益广泛,但其相似而复杂的结构给设计工作带来了重复性和繁琐性。
本课题是基于参数特征、全尺寸约束、全数据相关、尺寸驱动的Pro/E三维设计系统,避免了相似零件的重复造型,大大提高产品的设计效率和设计质量,具有实用价值和可扩展性。
同时用可视化手段来模拟装配体的实际装配过程,从而能够大大缩短新产品的研发周期,提高设计质量,降低设计成本。
3.设计(论文)的主要内容(理工科含技术指标):
(1)从研究减速器类型入手,选取最具特征的齿轮参数,作为设计时的特征参数;
(2)利用Pro/ENGINEERWildfire进行建模,在Pro/PROGRAM程序中编辑程序,实现参数化驱动,完成对齿轮等相关零件的三维造型;
(3)完成对齿轮轴系的虚拟装配。
4.设计的基本要求及进度安排(含起始时间、设计地点):
设计工作从3月1日开始到6月25日结束。
整个设计在校内完成。
具体工作进度如下:
2010.3.1~2010.3.15查阅资料,学习相关软件,完成开题报告;
2010.3.16~2010.4.5系统设计、典型参数的选取;
2010.4.6~2010.5.15编制程序实现齿轮和相关零件设计的参数化驱动;
2010.5.16~2010.6.4对设计的齿轮及相关零件进行虚拟装配:
2010.6.5~2010.6.25完善程序,撰写毕业论文,准备答辩。
5.毕业设计(论文)的工作量要求不少于1.5万字的毕业论文
①实验(时数)*或实习(天数):
不少于50机时的上机
②图纸(幅面和张数)*:
③其他要求:
完成不少于3000汉字的英文翻译
指导教师签名:
年月日
学生签名:
年月日
系(教研室)主任审批:
说明:
1本表一式二份,一份由学生装订入附件册,一份教师自留。
毕I-2
2带*项可根据学科特点选填。
摘要
减速箱作为普遍使用的传动装置,已经是几乎所有工业领域里不可缺少的部件之一。
其中最为重要的零件——齿轮的设计便成为研究的重点,所以,如何快速的设计各种符合需要的齿轮已经成为各个生产者所重视的一个环节。
本文基于Pro/ENGINEER软件,利用其实体化参数造型的特点实现了单级圆柱齿轮减速箱主要零件的参数化过程,文中以直齿圆柱齿轮的绘制过程为例,详细介绍了整个设计步骤。
并以相似步骤完成斜齿圆柱齿轮和人字齿轮的参数化设计。
这样的设计过程一是软件的易用性缩短了设计周期,二是节约了人力物力,可以在不生成实物的情况下提前测试零件的可用性,提高了设计的整体质量,降低了设计成本。
本文使用了参数化设计的齿轮及其他部件,进行虚拟装配,干涉检查,并生成仿真动画,实现了单级圆柱减速箱主要零件的参数化设计研究。
关键词:
Pro/ENGINEER;
参数化设计;
齿轮;
虚拟装配;
机构仿真
ResearchofGearReducerParametricDesignSystemBasedonPRO/E
Abstract
Ascommonlyusedgearboxtransmission,hasbeenanindispensablepartinalmostallindustrialsectors.Themostimportantpart-thedesignofgearwillbecomearesearchfocus,therefore,howtoquicklymeettheneedsofthedesignofavarietyofdifferentproducersgearhasbecomeakeypriority.
BasedonPro/ENGINEERsoftwareanduseitsfeatureslikeparametricdesigntoachieveaprocessofspurgear,thetextinordertospurgeardrawingprocess,forexample,describedindetailthedesignsteps.Andwithsimilarstepstocompletehelicalgearsandherringbonegeardesignparameters.First,thesoftwaredesignprocesssuchaseaseofusetoshortenthedesigncycle,thesecondistosavehumanandmaterialresources,whenthesystemcan’tgeneraterealtestcasesinadvanceoftheavailabilityofparts,improvetheoverallqualityofdesignandreducedesigncosts.
Thisdesignusesaparametricdesignofgearandothercomponentsofvirtualassembly,interferencechecking,andgeneratesimulationanimation,toachievemainpartofsingle-leveldesignofcylindricalparameterization.
Keywords:
Pro/ENGINEER;
parametricdesign;
gear;
virtualassembly;
bodysimulation
1绪论
1.1概述
随着CAD/CAM技术的飞速发展,其应用领域在日益广泛,已使工程设计业和制造业发生了深刻的变化,这一点在产品的结构设计方面表现的尤为显著。
三维造型技术、参数设计技术和虚拟现实技术等新概念、新办法已渗透到传统的结构设计中,并发挥出前所未有的作用,推动工程设计技术的发展。
[1]参数化设计模型是以约束来表达产品模型的形状特征,以一组参数来控制设计结果,从而能通过变换一组参数值方便地创建一系列形状相似的零件。
[2]
1.2研究的背景、意义及国内外研究情况
1.2.1研究的背景、意义
减速箱是传动机械中最重要的基础零件,广泛用于工业生产的各作业点。
国内减速箱的设计、生产早已制订标准,形成系列,并且还在不断丰富完善。
[3]现阶段国内减速箱的参数化程度还不够,不少小企业还没有参数化的设计能力,在市场的激烈竞争中难以适应。
在进行机械设计时,都希望得到一个最优方案,这个方案既能满足强度、刚度、稳定性及工艺性等方面的要求,又使机械重量最轻,成本最低和传动性能最好。
然而由于传统的常规设计方案是凭借设计人员的经验直观判断,靠人工进行有限次计算做出的,往往很难得到最优结果。
应用参数化设计,使优化设计成为可能。
圆柱齿轮减速箱是一种使用非常广泛的机械传动装置,它具有结构紧凑、传动平稳和在变位系数不变的情况下可凑配中心距等优点。
我国目前生产的减速箱还存在着体积大,重量重,承载能力低、成本高和使用寿命短等问题,对减速箱进行参数化设计,选择最佳参数,是提高承载能力、减轻重量和降低成本等完善各项指标的一种重要途径。
CAD/CAM技术的迅速发展使得它无论在机械、电子、航空、建筑等领域都获得了成功的应用。
这对于提高产品性能和质量、缩短产品开发周期、降低成本和增强市场竞争力起了巨大的作用。
企业成败的关键问题之一是能否快速开发出新产品并缩短产品的上市周期。
因此产品的设计要有充分的柔性,并且设计过程模型要能准确地反应设计的实际活动,同时又能够迅速的重构,使产品的设计信息能够重用。
几乎所有产品的设计都是改进型产品设计,而且大约70%的原来产品的设计信息在新产品的设计时被重新利用,参数化设计技术就在这样的背景下应运而生。
设计师
可以根据自己的意图很方便的勾出设计草图,系统同时自动建立设计对象内部各种元素之间的约束关系,以便设计者更新草图尺寸时,系统通过推理机能自动更新校正草图的几何形状并获得几何特征点的正确位置分布。
参数化为产品模型的可变性、可重用性、并行设计等提供了手段,使用户可以利用以前的模型方便地重建模型,并可以在遵循原设计意图的情况下方便地改动模型,生成系列产品,从而提高了生产效率。
参数化概念的引入代表了设计思想上的一次变革,即从避免改动设计到鼓励使用参数化修改设计,特别是产品参数化设计的引入,使得设计人员不需考虑细节就能保证零件之间的相互关联性和依赖性,为产品的设计和制造的整个生命周期提供了支持。
[4]参数化设计为一些制造工序繁琐的零件设计提供了一种捷径,具有广阔的应用前景。
多年来,众多学者为参数化技术的发展做了不懈的努力,并取得了丰富的成果
1.2.2国内外研究状况
CAD技术起步于50年代后期的美国。
60年代出现极为简单的线框式三维CAD系统。
80年代中期,美国CV公司内部以高级副总裁为首的一批人提出了一种比无约束自由造型更新颖、更好的算法──参数化实体造型方法。
进入90年代,参数化技术变得成熟起来[5]。
参数化方法的本质即是基于约束的产品描述方法。
这是由于产品的整个设计过程就是约束规定、约束变换求解以及约束评估的约束求精过程。
参数化研究工作最早可追溯到60年代早期,Sutherland在他开发的Sketehpad系统中,首次将几何约束表示为非线性方程,来确定二维几何形体的位置。
后来Light、Gossard进一步发展了这一思想,并使其实用化。
在应用此方法(数值迭代法)的过程中,人们也发现了该方法的诸多弊端如迭代收敛性问题等等。
由此人们又提出了符号法用以克服这些问题,但符号法的计算量很大,在实用中受到了很大的限制。
另外,人们也提出了一种应用人工智能思想的方法——集合推理法(或称规则法)。
这种方法把约束集及所约束的集合元素用图论的方法表示出来,然后对约束图进行几何推理以确定各几何元素的参数值。
这种方法由于简洁,计算量小,因而在实际应用系统中得到了广泛的应用
国内CAD技术发展较晚,80年代才逐步得到了开展。
我国逐步认识到开展CAD应用工程的必要性和可靠性,并在全国各个行业大力推广CAD技术,同时展开CAD技术的开发和研制工作,但是就目前来讲,大部分企业还没有真正意义上的综合性能物理仿真试验环境,计算机辅助设计的应用大都体现在参数化造型阶段,对性能评价和仿真研究不够。
另一方面,企业对几何仿真系统的理论和整体性研究很少,使造型功能和物理模型的处理脱节,很难产生较实用的仿真系统。
因此,合理、高效地利用、开发减速箱虚拟装配技术这一先进理念及相关技术,使之更好的辅助设计,对国内企业的发展有着巨大的意义[6]。
把虚拟装配技术应用在减速箱和齿轮的设计中,具有提高设计质量,缩短设计周期,节省设计时间,降低设计成本,减轻减速箱的重量
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- 关 键 词:
- 基于 ProE 减速 参数 设计 系统 研究
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