香蕉久久网站,99久久久国产精品免费播放器,欧美三级网站在线观看,国产在线精品一区二区夜色,久久狠狠丁香婷婷综合,日本一道高清不卡免费,在线观看免费黄网站

減速機(jī)行業(yè)最權(quán)威的減速機(jī)網(wǎng)站! 減速機(jī)網(wǎng)
免費(fèi)注冊(cè) | 會(huì)員登錄會(huì)員中心 設(shè)為首頁(yè)加入收藏聯(lián)系我們
減速機(jī)網(wǎng)
 當(dāng)前位置:減速機(jī)首頁(yè) >> 技術(shù)講座 >>技術(shù)講座>>推桿減速器的優(yōu)化設(shè)計(jì)及CAD系統(tǒng)
   我要成為會(huì)員
減速機(jī)網(wǎng) 推桿減速器的優(yōu)化設(shè)計(jì)及CAD系統(tǒng) 減速機(jī)網(wǎng)
來源:減速機(jī)信息網(wǎng)    時(shí)間:2010-5-26 17:52:20  責(zé)任編輯:writer  
 推桿減速器的優(yōu)化設(shè)計(jì)及CAD系統(tǒng)
為了提高推桿減速器的設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率,減小設(shè)計(jì)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,有利于形成產(chǎn)品系列化,我們研制了一個(gè)實(shí)用的推桿減速器CAD系統(tǒng)。使用本系統(tǒng)不僅能夠?qū)ν茥U減速器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),使構(gòu)件設(shè)計(jì)合理,產(chǎn)品性能得到改善。而且能對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真,繪制圖紙,形成內(nèi)齒圈齒廓的數(shù)控加工數(shù)據(jù),并可直接控制數(shù)控插齒機(jī)床完成對(duì)內(nèi)齒圈齒廓的數(shù)控加工。
5.1優(yōu)化設(shè)計(jì)變量和目標(biāo)函數(shù)
5.1.1優(yōu)化設(shè)計(jì)變量
推桿減速器中內(nèi)齒圈齒廓的形狀是決定機(jī)構(gòu)性能的主要因素,從齒廓方程可知,推桿減速器的基本設(shè)計(jì)變量是:激波器半徑Tb、偏心距e,滾子半徑Tz以及推桿長(zhǎng)度l。為了使各設(shè)計(jì)變量相對(duì)取值合理,引用傳動(dòng)參數(shù) ,ξ、ζ來表示設(shè)計(jì)變量之間的關(guān)系,它們分別叫做激波系數(shù),滾子系數(shù),桿長(zhǎng)系數(shù)。記作:
5.1.2目標(biāo)函數(shù)
根據(jù)對(duì)推桿減速器的不同使用要求,其優(yōu)化設(shè)計(jì)可選取不同的目標(biāo)函數(shù),本文選取理論嚙合效率極大作為優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)函數(shù)。推桿減速器一般工作在輸入轉(zhuǎn)速為1500轉(zhuǎn)/分左右的情況下,這時(shí)慣性力對(duì)嚙合效經(jīng)的影響可忽略,將傳動(dòng)參數(shù)代入前面的效率計(jì)算公式(3.22)中,可得:
式中:
可見,忽略慣性力后,理論傳動(dòng)效率完全由傳動(dòng)參數(shù)和內(nèi)齒圈齒數(shù)ZN所確定。
將式(5.3)代入到式(3.23)中,得到的就是優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)函數(shù)。
5.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)變量初值的確定
優(yōu)化設(shè)計(jì)變量的初始數(shù)值主要是根據(jù)機(jī)構(gòu)的接觸強(qiáng)度要求來選取。由于摩擦角一般很小,對(duì)計(jì)算接觸應(yīng)力的影響不大,所以將其忽略。這時(shí),前述的計(jì)算接觸應(yīng)力的公式可以得到大大簡(jiǎn)化。
用T1表示機(jī)構(gòu)輸入扭矩,忽略摩擦角后,式(3.26)變?yōu)椋?/DIV>
求上式表達(dá)的最小值,就是將嚙合定位角 在其取值范圍內(nèi)進(jìn)行一維搜索,以獲得最小結(jié)果。從而:
用Bb表示滾柱的工作長(zhǎng)度b與直徑的比值,則:
b=2TZBb                                 (5.6)
Bb的值通常在1和2之間。
將式(5.5)與(5.6)代入式(3.25)并整理后可得:
由上式,可根據(jù)激波器與內(nèi)滾子的許用接觸應(yīng)圖[σ]HJ來確定激波器半徑的取值范圍。
將傳動(dòng)參數(shù)代入式(3.30)中,并令:
則外滾子中心軌跡的曲率k2可表示為:
上式中最大值的求法,也是以嚙合定位角為變量,在其取值范圍內(nèi)進(jìn)行一維搜索,從而求得極大值,由此可得如下的表示式:
上式為根據(jù)內(nèi)齒圈與外滾子的許用接觸應(yīng)力所確定的激波器半徑的取值范圍。顯然激波器半徑Tb的取值應(yīng)同時(shí)滿足式(5.9)及式(5.14)的要求。
根據(jù)對(duì)現(xiàn)有推桿減速器的統(tǒng)計(jì)分析,可獲得傳動(dòng)參數(shù)的取值范圍。在此范圍內(nèi),指定一組傳動(dòng)參數(shù)的值,取同時(shí)滿足式(5.9)及式(5.14)的Tb作為激波器半徑,于量:
這組數(shù)據(jù)可用于優(yōu)化設(shè)計(jì)變量初值。
5.3約束條件
約束條件主要包括以下幾個(gè)方面:
(1)頂切的限制
當(dāng)有頂切現(xiàn)象發(fā)生時(shí),推桿的工作區(qū)域角將減小,從而導(dǎo)致實(shí)際工作推桿數(shù)的減小,使接觸應(yīng)力增大,工作不平穩(wěn)。前已指出,當(dāng)外滾子中心軌跡曲線在齒頂處的曲率半徑小理滾子半徑時(shí),將發(fā)生頂切。在對(duì)應(yīng)齒頂處,激波器轉(zhuǎn)角 ,將其代入式(3.30),可得外滾子中心軌跡曲線在齒頂處的曲率半徑k2(0)為:
經(jīng)計(jì)算可知,有頂切發(fā)生時(shí),使效率隨之有所增高,所以要進(jìn)一步提高嚙合效率,可去掉此限制條件。
(2)滿足強(qiáng)度條件
根據(jù)前面的分析,強(qiáng)度的約束條件可表示為:
(3)傳動(dòng)參數(shù)取值范圍
根據(jù)對(duì)現(xiàn)有推桿減速器的統(tǒng)計(jì)分析,表明傳動(dòng)參數(shù)的取值范圍通常是:
式中:Sh為軸承許用工作壽命,一般可取5000小時(shí);ω為軸承轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分);C為客定動(dòng)載荷(N),可由軸承查得;fd為動(dòng)載荷系數(shù),可取fd=1.2~1.4;Fd為軸承所擔(dān)負(fù)的動(dòng)載荷:
將式(3.16)及式(3.17)代入上式,并整理可得:
將嚙合定位角 在其取值范圍內(nèi)進(jìn)行一維搜索,可求得軸承所擔(dān)負(fù)的最大動(dòng)載荷。優(yōu)化計(jì)算過程中,應(yīng)以最大動(dòng)載荷代入式(5.21)中的Fd。
5.4優(yōu)化設(shè)計(jì)方法步驟
本系統(tǒng)采用的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法是罰函數(shù)法,由于約束函數(shù)均為不等式約束,故采用內(nèi)點(diǎn)法構(gòu)造懲罰項(xiàng),即對(duì)目標(biāo)函數(shù)F(X)和約束函數(shù)Gj(X)≤0 ,構(gòu)造如下的的罰函數(shù):
                                   (5.24)
并使用鮑威爾(POWELL)法求P(X,T(k))的無約束極小點(diǎn)。
從前面的數(shù)學(xué)模型可以看出,盡管效率的計(jì)算只與傳動(dòng)參數(shù)有關(guān),但接觸應(yīng)力的計(jì)算卻要用到實(shí)際的設(shè)計(jì)變量,傳動(dòng)參數(shù)僅反應(yīng)了設(shè)計(jì)變量的相互關(guān)系,并不能代替設(shè)計(jì)變量進(jìn)行優(yōu)化。
由于激波器一般使用通用軸承,所以激波器半徑Tb應(yīng)結(jié)合軸承標(biāo)準(zhǔn)來選擇。在程序中,先給各傳動(dòng)參數(shù)指定其取值范圍的中間數(shù)值,然后根據(jù)接觸應(yīng)力計(jì)算,確定滿足強(qiáng)度條件的最小激波器半徑,由軸承檢索程序,確定若干個(gè)可行的激波器半徑。在確定可行的激波器半徑時(shí),為了使減速器外徑尺寸不致過大,僅把與應(yīng)力計(jì)算結(jié)果相近的軸承半徑及其相鄰型號(hào)半徑作為可行的激波器半徑。對(duì)每一個(gè)可行的激器半徑Tb,調(diào)用優(yōu)化子程序以TZ,e,l為優(yōu)化變量進(jìn)行優(yōu)化處理。其算法流程如圖5.1所示。
[ 算例]
已知推桿減速器的驅(qū)動(dòng)功率P1=7.5KW,轉(zhuǎn)速ωJ=1500 轉(zhuǎn)/分,傳動(dòng)比iJc=12,[σ]HJ=850N/mm2,[σ]HN850N/mm2,并假定θ1=0.003 弧度,θ23=0.012弧度,試優(yōu)化設(shè)計(jì)該推桿減速器。
程序中首先應(yīng)求出內(nèi)齒圈齒數(shù)ZN及輸入扭矩T1,假設(shè)該減速器按正向結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),則:
ZN=iJc-1=11
T1=
選Bb1.5,指定 =18,ξ=2,ζ=7。
根據(jù)接觸應(yīng)力計(jì)算,求得的激波器半徑取值范圍是Tb≥49.5mm,檢索中窄系列軸承表,選取2個(gè)可行的軸承型號(hào),半徑分別為50mm及55mm,優(yōu)化圓整后的結(jié)果列于表5.1
 
表5.1 兩個(gè)軸承型號(hào)對(duì)應(yīng)的不同優(yōu)化結(jié)果
          Tb(mm)   e(mm)     Tz(mm)      l(mm)     η
第一組         50          4.8            8.5            33.4        0.93
第二組         55          5.7            10.5           35.5        0.96
顯然使用第二組參數(shù)效率最高,但若考慮使機(jī)構(gòu)尺寸較小,應(yīng)選第一組參數(shù)。
5.5 CAD系統(tǒng)的構(gòu)成及功能
5.5.1硬件組成
本系統(tǒng)是在一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)super/386基礎(chǔ)上,增加一塊選進(jìn)的圖形卡,一臺(tái)高分辨率顯示器,數(shù)控接口電路及相應(yīng)設(shè)備,組成了一個(gè)微機(jī)工作站,如圖5.2所示。
微機(jī)內(nèi)存4兆,硬秀120兆,并配有80387協(xié)處理器,為產(chǎn)生副真的三維圖形顯示,系統(tǒng)選用了目前先進(jìn)的AT2000圖形卡,該卡以TMS34020作為圖形處理芯片,幀緩沖存貯器為4兆,支持11種顯示模式,并配有一臺(tái)NEC-5D高分辨圖形顯示器,分辨率為1280×1024,系統(tǒng)采用雙屏工作方式,微機(jī)上原配的VGA顯示器用于中文菜單顯示及人機(jī)對(duì)話,護(hù)充的圖形卡用地真實(shí)感三難圖形的顯示及工程繪圖。該系統(tǒng)還能直接控制數(shù)控插齒機(jī)進(jìn)行內(nèi)齒圈齒廓的加工。
5.5.2軟件功能模塊設(shè)計(jì)
軟件主要由分析設(shè)計(jì)、圖形管理、數(shù)據(jù)庫(kù)管理及摟控加工四大部分組成,并提供了一個(gè)友好的人機(jī)交互接口界面用于實(shí)現(xiàn)漢字人機(jī)對(duì)話。本交互接口由三級(jí)推拉彈出式菜單組成。軟件模塊結(jié)構(gòu)如圖5.3所示。各大模塊的主要功能及特點(diǎn)如下:
(1)分析設(shè)計(jì)模塊
可根據(jù)要求進(jìn)行常規(guī)設(shè)計(jì)或優(yōu)化設(shè)計(jì)。能進(jìn)行機(jī)構(gòu)的嚙合效率、受力、強(qiáng)度等計(jì)算,并根據(jù)需要檢索數(shù)據(jù)庫(kù)中相關(guān)的數(shù)據(jù)。由指定的數(shù)學(xué)模型,對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
(2)圖形管理模塊
系統(tǒng)使用特殊需要重點(diǎn)研制和現(xiàn)有Autocad繪圖軟件相結(jié)合的辦法來實(shí)現(xiàn)推桿減速器的圖形管理。工程繪圖部分使用Autocad/12.0版軟件,主要用于各種零部件加工圖及裝配圖的生成,以及進(jìn)行相應(yīng)的尺寸標(biāo)注。對(duì)有些圖形,其數(shù)據(jù)來自婦高級(jí)語言組成的計(jì)算程序,本系統(tǒng)特別研制了一個(gè)用于Autocad接口的處理程序,在使用Autocad的過程中,這個(gè)處理程序隨時(shí)可被調(diào)用,按指定參數(shù)將計(jì)算執(zhí)行后的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成Autocad可接受的數(shù)據(jù)。對(duì)于動(dòng)態(tài)圖形顯示,由于Autocad系統(tǒng)汗銷大,生成圖形速度慢,本系統(tǒng)采用直接用口語言調(diào)用AT2000 圖形卡作圖源語的辦法來實(shí)現(xiàn)。其中幾何建模使用結(jié)構(gòu)立體幾何(CSG)表示模式,光照模型采用Phone模型,圖5.4所示三維圖形就是本系統(tǒng)根據(jù)推桿減速器實(shí)際參數(shù)生成的。
(3)數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊
在推桿減速器的設(shè)計(jì)過程中,要翻閱許多手冊(cè),資料及有關(guān)曲線表格,以獲取設(shè)計(jì)或校核時(shí)所需的各種參數(shù)。例如常用鋼材熱處理后的硬度,許用接觸強(qiáng)度,常用滾動(dòng)軸承參數(shù)表等,將這些常用的工程數(shù)據(jù)以文件的方式預(yù)先存入計(jì)算機(jī)中,在設(shè)計(jì)時(shí)由計(jì)算機(jī)按相關(guān)信息進(jìn)行檢索,靈活、方便地加以調(diào)用。
建立公共的數(shù)據(jù)段,將表格和曲線圖轉(zhuǎn)化為相關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu),使資料的信息交渙更加方便。數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊使用網(wǎng)狀關(guān)系結(jié)構(gòu)模式,其數(shù)據(jù)可以按任意方式連妾,具有能修改及補(bǔ)充動(dòng)態(tài)模式,存貯圖形及相關(guān)信息,對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行存貯等功能。
(4)數(shù)控加工模塊
校核所指定的刀具是否在數(shù)控加工過程中會(huì)發(fā)生切削干涉,并根據(jù)優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果和所選用的刀具生成加工內(nèi)齒圈齒廓時(shí)所需的數(shù)據(jù)文件。由數(shù)控驅(qū)動(dòng)程序控制Y54數(shù)控插齒機(jī)完成內(nèi)齒圈齒廓的加工。
5.6動(dòng)態(tài)圖形仿真
5.6.1圖形仿真在本系統(tǒng)中的作用
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展及圖形設(shè)備的不斷更新,圖形仿真已顯示出越來越大的效益和作用。在CAD中,圖形仿真尤為重要,如果能通過計(jì)算機(jī)自動(dòng)分析,實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、制造過程中的動(dòng)態(tài)仿真,人們就不僅能根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷,而且能在顯示設(shè)備的屏幕上觀察設(shè)計(jì)和制造過程中幾何形體的動(dòng)態(tài)變化。通過仿真,可進(jìn)行干涉檢查,確定初始設(shè)計(jì)邊界條件。在本系統(tǒng)中,動(dòng)態(tài)圖形仿真主要用于機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真,零件裝配仿真及數(shù)控加工仿真。
對(duì)于新設(shè)計(jì)出的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu),動(dòng)態(tài)圖形仿真能使設(shè)計(jì)者觀察其運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常,運(yùn)轉(zhuǎn)過程中是否有干涉現(xiàn)象,以及外觀形狀的好壞,達(dá)到直觀判斷的目的,成為確定是否改進(jìn)設(shè)計(jì)的一個(gè)依據(jù)。
在內(nèi)齒圈齒廓的數(shù)控加工中,通過對(duì)刀具中心軌跡的計(jì)算便得到了數(shù)控加工所需的數(shù)據(jù),為了確保計(jì)算所得到的數(shù)據(jù)能加工出合格的零件,避免以往反復(fù)試切的工序,只需用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)控加工仿真。數(shù)控加工仿真就是把零件模型,刀具外形、刀具中心軌跡在屏幕上顯示出來,模擬數(shù)控的動(dòng)態(tài)加工過程。通過數(shù)控加工仿真,可檢查刀具中心軌跡是否正確,加工過程是否有過切現(xiàn)象,是否有干涉及碰撞,進(jìn)退刀具是否合理等。
5.6.2動(dòng)態(tài)圖形仿真的主要實(shí)現(xiàn)技術(shù)
動(dòng)態(tài)圖形仿真是指屏幕上顯示出來的畫面或其中的一部分,能按一定的規(guī)則及要求在屏幕上移動(dòng)或變化,從而使計(jì)算機(jī)屏幕上顯示出來的圖象或圖形為動(dòng)態(tài)變化的技術(shù)。進(jìn)行動(dòng)態(tài)圖形仿真的方法很多,最常用的有兩種,即實(shí)時(shí)動(dòng)畫和幀動(dòng)畫。
實(shí)時(shí)動(dòng)畫是在動(dòng)畫開始時(shí)繪制圖象,對(duì)計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度和數(shù)據(jù)處理能力要求很高,如果計(jì)算機(jī)處理速度跟不上,效果很差。而幀動(dòng)畫則是先把每一幅圖形提前完成并存貯起來,然后再連續(xù)地顯示它,達(dá)到動(dòng)畫的目的,這種方法可產(chǎn)生較好的動(dòng)畫效果,但需要大容量的存貯器。
在本系統(tǒng)中,數(shù)控加工仿真采用的是實(shí)時(shí)動(dòng)畫技術(shù),這是因?yàn)閮?nèi)齒圈齒廓曲線實(shí)際上是一條平面曲線,數(shù)控加工仿真可用一個(gè)平面圖形完成,其動(dòng)態(tài)仿真可失得良好效果。而對(duì)于機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真及零部件裝配仿真使用的是幀動(dòng)畫技術(shù),因?yàn)樗鼈兪瞧矫鎻?fù)雜圖形或三維圖形,機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的任一微小變化都必須經(jīng)過大量的計(jì)算,生成一幅圖形需要較長(zhǎng)時(shí)間,為了達(dá)到動(dòng)畫的目的,就必須采用幀動(dòng)畫,預(yù)先把處理好的圖形存貯起來,仿真時(shí)連續(xù)不斷地調(diào)用它。在調(diào)用的過程中,所要處理的圖形信息量也很大,要達(dá)到良好的視覺效果,必須采用快速的算法和傳送數(shù)據(jù)的快速途徑。
為了在微型計(jì)算機(jī)上達(dá)到滿意的動(dòng)態(tài)模擬效果,系統(tǒng)中采用了如下幾種措旋:
(1)利用系統(tǒng)內(nèi)存來存貯圖形,內(nèi)存數(shù)據(jù)的處理品比其它介質(zhì)快得多。把存貯在磁盤文件上的圖形數(shù)據(jù)讀到內(nèi)存中指定的位置,以供顯示時(shí)調(diào)用。
(2)用C語言直接調(diào)用AT2000圖形卡作圖源語,并用匯編語言實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送,由于匯編語言程序的執(zhí)行代碼簡(jiǎn)單,運(yùn)行速度快,從而增強(qiáng)了動(dòng)態(tài)效果。
(3)控制圖象的數(shù)據(jù)格式,將一些反復(fù)用到的格式數(shù)據(jù)放在圖形數(shù)據(jù)的前面,節(jié)省了檢索和計(jì)算的時(shí)間。
通過以上措施,使本系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)仿真獲得了較為滿意的效果。
 

查看評(píng)論 】【關(guān)閉窗口
減速機(jī)網(wǎng)   精品推薦 減速機(jī)網(wǎng)   減速機(jī)網(wǎng)   相關(guān)信息 減速機(jī)網(wǎng)
減速機(jī)網(wǎng) 網(wǎng)友留言 減速機(jī)網(wǎng)
減速機(jī)網(wǎng) 發(fā)表評(píng)論:  標(biāo)題:    聯(lián)系方式
  
 減速機(jī)網(wǎng)
*必須遵守《全國(guó)人大常委會(huì)關(guān)于維護(hù)互聯(lián)網(wǎng)安全的決定》及中華人民共和國(guó)其他有關(guān)法律法規(guī)。
*不得制作、復(fù)制、發(fā)布、傳播含有下列內(nèi)容的信息:
   (一)反對(duì)憲法所確定的基本原則的;
   (二)危害國(guó)家安全,泄露國(guó)家秘密,顛覆國(guó)家政權(quán),破壞國(guó)家統(tǒng)一的;
   (三)損害國(guó)家榮譽(yù)和利益的;
   (四)煽動(dòng)民族仇恨、民族歧視,破壞民族團(tuán)結(jié)的;
   (五)破壞國(guó)家宗教政策,宣揚(yáng)邪教和封建迷信的;
   (六)散布謠言,擾亂社會(huì)秩序,破壞社會(huì)穩(wěn)定的;
   (七)散布淫穢、色情、賭博、暴力、兇殺、恐怖或者教唆犯罪的;
   (八)侮辱或者誹謗他人,侵害他人合法權(quán)益的;
   (九)含有法律、行政法規(guī)禁止的其他內(nèi)容的。
* 您發(fā)表的文章僅代表個(gè)人觀點(diǎn),與減速機(jī)信息網(wǎng)無關(guān)。
* 承擔(dān)一切因您的行為而直接或間接導(dǎo)致的民事或刑事法律責(zé)任。
* 本站評(píng)論管理人員有權(quán)保留或刪除其管轄評(píng)論中的任意內(nèi)容。
* 您在本站評(píng)論板發(fā)表的作品,本站有權(quán)在網(wǎng)站內(nèi)轉(zhuǎn)載或引用。
* 參與本評(píng)論即表明您已經(jīng)閱讀并接受上述條款。
關(guān)于我們 - 聯(lián)系方式 - 版權(quán)聲明 - 本站宗旨 - 網(wǎng)站地圖 - 廣告服務(wù) - 幫助中心 - 設(shè)為首頁(yè) - 加入收藏
全國(guó)服務(wù)熱線:010-51179040 E-mail:jiansuji001@163.com
Copyright © 2008-2018 By 減速機(jī)信息網(wǎng) All Rights Reserved.