张领[1]2001年在《基于特征的参数化齿轮系统的优化设计》文中指出随着现代化工业的高速发展，买方市场日益强化，对产品的功能结构及更新换代周期提出了越来越高的要求。而设计是产品的灵魂，只有采用先进的产品设计方法和手段，提高产品创新能力，逐步推广和应用叁维CAD系统，努力实现真正意义上的产品CAD，包括CAD/CAE/CAM集成、虚拟制造、并行工程、优化设计和智能化等，以提高设计质量，缩短产品开发的周期。同时针对企业产品特点，将产品的设计经验、设计方法、设计规范等反映在专用CAD软件系统之中，研制专用CAD应用软件系统。 “基于特征的参数化齿轮系统的优化设计”以洛阳机床厂生产的MB106K型600mm单面压刨床为例，在前人开发的CAD系统的基础上，在减速器中齿轮CAD开发方面作了初步探索。对单级圆柱齿轮进行可靠性优化设计，将优化后所得的数值作为齿轮特征参数化中的参数，输入齿轮轮廓生成对话框中，从而生成优化后的叁维图形，提高了产品的质量，缩短了图形生成时间。同时，实体图的生成，为装配设计、运动学与动力学仿真、性能分析与优化以及数控加工作好了基础。 以VBA作为二次开发工具，实现了图纸布局智能化、齿轮轮廓的自动生成。同时，用AatoLisp开发的齿轮图形库，既方便图形的管理，同时以图元的形式生成图形，从而减少了重复性劳动，节省了绘图时间。 试用证明，“基于特征的参数化齿轮系统的优化设计”首次实现了优化设计与特征参数化造型的结合，既提高了产品的质量，又缩短了产品设计时间。
宫柏秋[2]2008年在《齿轮泵参数化设计方法研究与系统实现》文中提出参数化设计技术是实现企业快速设计的有效途径,当前主流的CAD软件也都实现了参数化功能。但是,由于通用的CAD软件注重功能的全面性,几乎涵盖了制造业的方方面面,而专业针对性差,并不能很好地满足企业实际设计的要求,参数化设计技术并未真正发挥出应有的效益。所以必须在通用CAD软件的基础上进行二次开发,实现其专业化、本地化。本文深入地研究了零件参数化设计方法,并提出了基于装配约束的零部件参数化设计方法,结合SolidWorks二次开发技术,开发了外啮合齿轮泵参数化设计系统。对齿轮泵的齿轮、传动轴、轴向间隙、花键等零部件进行了参数优化,以泵体的体积最小为目标函数,多零件约束为约束条件,建立了外啮合齿轮泵的基本参数优化设计数学模型,并运用遗传算法对模型进行求解。通过分析齿轮泵各个零部件的主要参数与次要参数之间的数学关系,建立了关联参数函数,并在此基础上创建了齿轮泵参数化特征模型:实现了零部件参数化的程序编制。创建了齿轮泵装配体和零部件的数据库,并利用ADO技术对数据库进行管理;实现了数据库中各参数信息的查询、输出、修改、删除和保存等操作。本系统通过完整的齿轮优化程序、参数化特征建模,大大缩短了齿轮泵的设计周期,降低了齿轮泵的研制成本,这对齿轮泵的研制有积极的帮助。
徐燕[3]2005年在《齿轮类产品CAD/CAPP系统的设计与实现》文中认为随着并行工程、敏捷制造、虚拟设计等先进制造技术的不断发展,现代制造企业对 CAD/CAPP 系统提出了新的要求。智能化、集成化、网络化将是CAD/CAPP 技术的发展方向。 齿轮类零件作为机械传动中的重要零件,它的智能化、集成化设计与制造越来越受到人们的重视。本课题主要研究了如何在现有的 CAD/CAM 软件基础上,通过开发新的模块,增强此类软件的 CAD 与 CAPP 功能,减少在设计过程中不必要的人机交互操作,从而提高该软件在一些特殊场合的智能化设计能力;同时还研究了如何利用特征技术将原有离散孤立的 CAD 与 CAPP 系统进行集成,达到设计过程中的信息共享与交互。通过对上述问题的深入研究,建立了一个应用于齿轮类产品的 CAD/CAPP 集成系统,该系统以关系数据库为基础,面向产品设计过程,以专家技术知识作支持,通过使用导入建模、分析、计算等方法,为工程设计人员提供高效率的,应用于齿轮设计、建模及工艺设计等方面的设计工具。 该系统的实施与应用解决了齿轮类产品的自动化参数设计与工艺规划设计,解决了 CAD 与 CAPP 系统的信息集成问题,避免了工程设计人员的重复劳动,缩短了产品的生产周期,提高了企业的经济效益。
秦有福[4]2009年在《基于Pro/E与ADAMS的圆柱齿轮减速器的设计研究》文中研究表明减速器是一种常用的传动装置,目前己经广泛应用于生产的各行各业中,但传统的减速器设计己经不能满足企业对减速器的结构和性能的新要求。为了解决减速器的设计周期长,设计成本高等问题,避免传统设计中存在的缺陷,采用虚拟样机技术等现代设计手段来进行减速器的设计。虚拟样机技术是一种崭新的产品开发方法,它是一种基于产品的计算机仿真模型的数字化设计方法。利用虚拟样机技术,可以使产品的设计者、使用者和制造者在产品研制的早期,在虚拟的环境中,直观形象地对虚拟的产品原型进行设计优化、性能测试、制造仿真和使用仿真,这对启迪设计创新、提高设计质量、减少设计错误、加快产品开发周期有重要意义。在我国减速器行业中虚拟样机技术应用还不是很成熟,因此本课题的研究将对先进设计技术在减速器制造行业的应用具有参考意义。本文借助于虚拟样机技术,在叁维建模软件Pro/E (PRO/ENGINEER)、机械动力学仿真软件ADAMS (Automatic Dynamic Analysis Mechanical System)和结构分析模块Pro/MECHANICA集成的基础上,对圆柱齿轮减速器进行了研究,给出了一套设计方法。本论文研究的内容主要包括：1、利用Pro/E软件进行了叁维参数化建模和虚拟装配,对齿轮传动系统进行了干涉检查；2、利用机械动力学仿真软件ADAMS对减速器传动系统进行了动力学仿真分析,计算了齿轮接触力,为后续在Pro/MECHANICA中的设计研究提供了边界条件；3、在边界条件的基础上,利用结构分析模块Pro/MECHANICA,对圆柱齿轮减速器的关键零部件——轴,进行了静力学分析、模态分析,校核了其各项性能,在静力学分析的基础上,进行了局部灵敏度分析,找出对轴的性能最敏感的设计参数和进行了全局灵敏度分析,确定最敏感的设计参数的变化范围的合理性,最后,对轴进行了优化设计；4、利用虚拟样机技术对圆柱齿轮减速器进行系统优化设计的理论思想和方法进行了探讨。
程钊[5]2007年在《带式输送机可控变速装置优化设计方法研究》文中研究表明近年来,由规划论和计算机技术相结合而发展起来的普通优化设计方法已成功运用于机械设计领域,可使设计者得到较传统设计更为可行的优化方案。然而,普通优化设计没有考虑机械工程中设计参数和变量客观存在的随机不确定性和模糊不确定性以及零件的模糊极限状态。带式输送机是现代最重要的散状物料输送设备之一,而驱动装置是它的关键部件,为了进一步提高其整体设计质量,缩短设计周期,降低设计与制造成本,实现优化设计与参数化绘图的自动化、一体化,本文结合可靠性工程、模糊论、规划论和计算机技术,以AutoCAD2004为支撑平台,以面向对象的可视化编程语言Visual Basic6.0为二次开发工具对带式输送机可控变速装置的优化设计方法进行了深入系统的研究。主要包括四个方面的内容:(1)基于带式输送机可控变速装置的工作原理和功能要求,对其进行了运动学、动力学分析以及蜗杆传动机构的传动特性分析。(2)结合可靠性工程、模糊论和普通优化设计方法,建立了非对称机械模糊可靠性优化设计的一般数学模型,并给出了求解思路,为带式输送机可控变速装置模糊可靠性优化设计数学模型的建立奠定了理论基础。(3)在上述理论以及运动学、动力学分析的基础之上,立足工程实际,以体积为目标函数,以模数、齿数等参数为设计变量,并从模糊可靠度约束、几何约束及附加约束叁方面给出了约束条件,建立了带式输送机可控变速装置模糊可靠性优化设计的数学模型。(4)以AutoCAD2004为支撑平台,以Visual Basic6.0为二次开发工具,将VB的面向对象化、可视化的特性与AutoCAD强大而完善的绘图功能结合起来,设计了齿轮优化设计与参数化绘图系统,从而实现了数学模型的优化求解与齿轮的参数化绘图。
吴淑芳[6]2014年在《基于CAD/CAE快速响应的机械结构GBESO法拓扑优化及模型重构研究》文中指出机械结构设计过程主要包括概念设计、基本设计、详细设计叁个阶段。每个阶段都存在着“设计-优化-再设计”的循环，计算机辅助设计（CAD，Computer Aided Design）和计算机辅助工程（CAE，Computer Aided Engineering）技术的不断发展，使机械结构设计的效率和质量有了较大提高。然而，随着产品的市场竞争日益加剧，机械产品设计要求不断提高，高效率、高精度、低成本的设计成为了设计者追求的目标。因此，机械产品设计的关键是要在短周期内实现低成本高质量的结构设计。本文在研究现有机械结构设计方法的基础上，研究了基于网格数据的CAD有限元模型到CAE模型的转换方法，建立了以参数化设计理论为基础，共享数据库为支承的双向相关模型转换机制，推导了双向渐进结构优化（BESO，The Bi-direcfionalEvolutionary Structural Optimization）法进行机械结构拓扑优化的数学模型，提出了基于精英保留策略的遗传双向渐进结构优化（GBESO，Genetic Bi-direcfional EvolutionaryStructural Optimization）法寻优策略，建立了基于特征和约束的优化结果模型重构方法，为实现高效率、高精度、低成本的机械结构设计提供了理论指导和方法依据。具体研究了以下内容：（1）在分析机械结构设计流程的基础上，研究了参数化设计方法，确定了基于特征的参数化CAD模型建立原则；探讨了数据传输的实现方法，建立了CAD模型及其相关数据的共享机制；通过分析CAD模型到CAE模型的转换机理，提出了一种有限元网格模型转换方法及其模型转换双向相关机制，实现了结构设计过程中快速、准确的CAD/CAE响应，为后续的优化设计奠定了基础。（2）分析了渐进结构拓扑优化方法的优化理念，推导了BESO法进行机械结构拓扑优化轻量化设计、应力优化设计、刚度最大化设计的数学模型，针对BESO法受其优化准则（Optimality Criteria，OC）的影响优化速度较慢，且优化结果不一定是原结构的真正最优解的问题，引入遗传算法（GA，Genetic Algorithm）的精英保留策略，提出了遗传双向渐进结构优化（GBESO）法寻优方式及其关键问题的解决方法，通过与现有拓扑优化方法寻优结果进行比较，验证了该寻优算法的稳定性和高效性。（3）分析了基于有限元法的拓扑优化普遍存在的棋盘格现象和锯齿状边界等数值问题，提出了基于特征和约束的拓扑优化结果几何模型的自动重构方法。通过提取工程数据库中拓扑优化结果数据，以材料去除区域的点云数据为基础，进行面向设计制造的数值处理；通过特征提取和约束识别技术进行特征拟合，构建材料去除区域的CAD模型，并与原模型进行布尔减操作，自动重构CAD模型。以弹槽隔板为例验证了该方法的可行性，解决了拓扑优化结果CAD模型手工绘制数据量大、时间长且精度无法保证的问题，为机械结构快速优化设计提供了方法依据。（4）利用所研究的基于CAD/CAE快速响应的结构拓扑优化理论和方法，对弹鼓结构叁维模型进行参数化设计，根据关键件拓扑优化结果及弹鼓装配要求，实现了优化后弹鼓结构的快速参数化模型更新，通过调用数据库文件对比分析了优化前后的弹鼓力学性能，优化后的模型在刚强度满足设计要求的前提下，质量减少了17.9%。结果表明，将该方法应用与连续体的优化设计中，对于改进设计方案，降低结构重量，实现轻量化设计具有重要意义。
魏书华[7]2006年在《基于虚拟样机技术的圆柱齿轮减速器的设计研究》文中研究表明减速器作为一种最常用的传动装置，目前已经广泛应用于生产的各行各业中，根据减速器应用场合的不一样，对减速器的结构和性能要求也有所区别。但是，由于在减速器的传统设计过程中，设计者主要根据以往的设计经验，结合大量的经验公式和设计参数来进行具体的设计，很难实现减速器的优化设计。为了解决减速器的设计周期长，设计成本高，传动质量较低等问题，本文把虚拟样机技术应用到减速器的设计优化中。 虚拟样机技术是一种崭新的产品开发方法，它是一种基于产品的计算机仿真模型的数字化设计方法。利用虚拟样机技术，可以使产品的设计者、使用者和制造者在产品研制的早期，在虚拟的环境中直观形像地对虚拟的产品原型进行设计优化、性能测试、制造仿真和使用仿真，这对启迪设计创新、提高设计质量、减少设计错误、加快产品开发周期有重要意义。 本文在虚拟样机技术理论的指导下，在国外高新软件——CAD／CAE／CAM特征造型工具Pro／E(PRO／ENGINEER)、机械动力学仿真软件ADAMS(Automatic Dynamic Analysis Mechanical System)和有限元分析软件ANSYS集成系统基础上，对圆柱齿轮减速器进行了研究。首先利用Pro／E软件对其进行了叁维参数化建模和装配，并进行了运动学分析，验证了模型的正确性和合理性；然后利用机械动力学仿真软件ADAMS对减速器传动系统进行了动力学分析，计算了齿轮激振力的大小，为后面的有限元分析提供了必须的边界条件；在此边界条件下，利用有限元分析元件ANSYS对圆柱齿轮减速器的关键零部件——齿轮、轴等进行了有限元静力学和动力学分析，校核了其各项性能，为优化设计提供了理论依据；最后利用有限元分析软件ANSYS对输出轴进行了优化设计，并阐述了利用虚拟样机技术对圆柱齿轮减速器进行系统优化设计的理论思想和方法。本课题所使用的设计思想和方法同样适用于其它产品。
王义[8]2014年在《风电增速器参数化设计研究及应用》文中认为当今世界经济的现代化在很大程度上受到能源的制约,而国际性的能源危机已经迫在眉睫。因此,清洁、高效、可再生的风能资源越来越受到重视。目前,与之相关的风电技术正处于快速发展的时期,而风电增速器作为风电机组的核心部件,受到了国内外风电相关企业和研究机构的格外关注。特别是随着风电齿轮箱的标准化以及系列化产品设计,建立其参数化设计系统,并在设计阶段对传动系统进行动力学分析以及参数优化设计,综合考虑结构简单、运行可靠等因素,实现对风电增速器快速设计,成为了研究的新趋势。本研究以NGW和NW两种行星结构的风电增速器为研究对象,构建了风电增速器参数化设计系统。主要研究工作如下：(1)对建立风电增速器参数化设计系统的关键技术进行了深入的研究,包括齿轮、花键参数等关键参数的处理方法、齿轮传动系统动力学基本模型及优化设计方法、基于SolidWorks的二次开发技术、API接口对象函数以及XML数据管理技术。(2)采用集中参数法建立了两种常用结构(NGW和NW行星结构)的风电齿轮传动系统的动力学模型,考虑时变啮合刚度、啮合阻尼、啮合误差、支撑轴承刚度及阻尼等因素,导出了系统的振动微分方程；以齿数、模数、螺旋角、齿宽等齿轮的基本参数为设计变量,以传动系统的体积最小为目标,以可靠性和强度为约束条件建立传动系统的优化设计方案。(3)研究了基于模板、利用SolidWorks API接口对象函数、通过尺寸驱动和程序驱动法建立标准件及非标准件的叁维模型参数化设计技术；研究了基于模板的工程图视图比例调整、视图调整、尺寸调整等技术,对实现工程图的自动更新、设计出符合企业要求的工程图有重要的作用。本研究主要使用的是C#编程语言,辅以Python编程语言,并将XML作为数据存储,建立了界面友好的兆瓦级风电增速器参数化设计系统,对减少设计人员工作量、提高设计效率、保证设计质量具有重要的意义。
吴正卫[9]2014年在《汽车变速器齿轮参数优化设计方法的研究》文中提出随着汽车向高使用性能方向发展,变速器要满足高稳定性、低振动、低噪声和短设计周期等要求,但传统的变速器齿轮设计多依赖于经验,不能满足当前对其设计方法的要求。本文以传动平稳性为研究目标,对齿轮的优化模型进行了研究,并通过优化参数的分析和比较,验证了CAD和CAE联合设计齿轮的可行性。本文通过坐标变换,建立了渐开线螺旋齿面的数学模型,并对模型中的相关参数进行了分析,以此作为本文建立参数化齿轮模型的基础。为了研究齿轮副虚拟装配问题,通过研究齿廓基本啮合定律,推导出了齿轮副的啮合线方程,建立了考虑到装配误差的齿轮副数学模型。将所建立的齿轮副模型在Matlab软件中进行分析计算,比较齿轮副前后的虚拟装配情况,验证了所建立齿轮副数学模型的有效性。在ANSYS参数化语言和渐开线螺旋齿面方程的基础上,本文建立了精确的渐开线螺旋齿轮模型。为了进一步对齿轮副叁维造型下的装配问题进行研究,在ANSYS软件中,通过参数化语言,建立了齿轮副的叁维装配模型,对此模型和齿轮副的数学模型进行分析比较,验证了齿轮副装配模型的有效性。为了分析齿轮副的性能,本文研究了齿轮副叁维装配模型中加载的边界条件,在ANSYS软件中建立了齿轮副的有限元接触模型。齿轮副的动态啮合是非线性接触问题,在齿轮副有限元接触模型的基础上,本文对转角为-10°~10°时模型的接触情况进行了研究,其结果表明齿轮副的齿面接触面积随着转角的变化而波动,并在某一转角,接触面积出现突变,齿轮副的传动平稳性最差。在齿轮副有限元接触模型的基础上,以传动平稳性为优化目标,建立了齿轮副优化模型。在ANSYS和Matlab软件中,采用正交试验设计和遗传算法求解优化模型,并在KISSSOFT中对优化结果进行了分析和比较,验证了齿轮副优化模型的有效性。论文研究结果表明:CAD和CAE联合设计齿轮是可行的。
黄利兵[10]2015年在《小模数塑料齿轮传动箱噪声的仿真研究》文中进行了进一步梳理齿轮传动箱由于其工作可靠、传动效率高、结构紧凑、传动比精确、寿命长等优点,已成为现代工业中关键零部件之一。随着科技发展和生活水平的提高,人们对齿轮传动箱提出了更多更高的技术要求,其中降噪是齿轮传动箱亟待解决的技术难题之一。齿轮传动箱的噪声水平不仅客观上能够反应其工作状态,还可以作为齿轮箱运行状态监测的重要指标。因此,对齿轮传动箱进行噪声深入研究具有重要的理论意义和工程应用价值。本课题是与伟易达电子有限公司的合作项目,论文以某玩具产品的小模数塑料齿轮传动箱作为研究对象,分析了噪声产生的机理和原因并对其做了相应的优化。首先,通过建立齿轮传动箱的叁维装配模型,施加与工况相吻合的载荷、驱动、约束等条件,运用动力学仿真软件对其进行仿真分析,获得齿轮传动系统的作用力。并采用有限元分析方法对小模数塑料齿轮传动箱网格划分后进行模态分析,得到其固有频率和模态振型。其次,借助动力学仿真获取的作用力作为作用力载荷对传动箱进行谐响应分析,计算出齿轮传动箱各点在时域内的位移和加速度等运动状况。然后把小模数塑料齿轮传动箱的谐响应结果作为其辐射声场的边界输入条件,利用直接边界元法对其结构进行噪声仿真分析,并结合试验验证了预测结果,为低噪声优化设计提供依据。最后,根据有限元计算结果和噪声测试结果对齿轮箱的结构进行改进调整,从而达到降噪的目的。本文结合多体动力学、有限元、边界元等方法对小模数塑料齿轮传动箱噪声问题进行了系统有效的仿真研究,并提出降噪设计优化方案,对产品的生产设计以及改进有一定的研究意义和参考价值。
参考文献：
[1]. 基于特征的参数化齿轮系统的优化设计[D]. 张领. 中南林学院. 2001
[2]. 齿轮泵参数化设计方法研究与系统实现[D]. 宫柏秋. 哈尔滨工程大学. 2008
[3]. 齿轮类产品CAD/CAPP系统的设计与实现[D]. 徐燕. 南京航空航天大学. 2005
[4]. 基于Pro/E与ADAMS的圆柱齿轮减速器的设计研究[D]. 秦有福. 昆明理工大学. 2009
[5]. 带式输送机可控变速装置优化设计方法研究[D]. 程钊. 河南理工大学. 2007
[6]. 基于CAD/CAE快速响应的机械结构GBESO法拓扑优化及模型重构研究[D]. 吴淑芳. 中北大学. 2014
[7]. 基于虚拟样机技术的圆柱齿轮减速器的设计研究[D]. 魏书华. 山东科技大学. 2006
[8]. 风电增速器参数化设计研究及应用[D]. 王义. 大连理工大学. 2014
[9]. 汽车变速器齿轮参数优化设计方法的研究[D]. 吴正卫. 上海工程技术大学. 2014
[10]. 小模数塑料齿轮传动箱噪声的仿真研究[D]. 黄利兵. 南昌大学. 2015
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