基于Pro-E蝸桿傳動優(yōu)化模型CAD系統(tǒng)的研究.pdf

1、蝸桿傳動由于變速比大而且結(jié)構(gòu)緊湊,有利于減小設(shè)備體積,并且傳動平穩(wěn)、無噪音,故在各種機械傳動中應(yīng)用較為普遍。但也存在一些缺點,由于蝸桿與蝸輪之間傳動是靠滑動摩擦,因而機械效率低下,使得蝸桿傳動的使用范圍受到限制。隨著工業(yè)化水平的突飛猛進,以傳遞運動為主的蝸桿傳動越來越多地應(yīng)用于各種機電產(chǎn)品的設(shè)計過程。
　　 然而蝸桿傳動傳統(tǒng)設(shè)計過程的特點是它的每一個環(huán)節(jié)都是依靠設(shè)計者用手工的方式來完成的。從本質(zhì)上來說大都是憑借設(shè)計者直接的或間接

2、的經(jīng)驗知識,通過類比分析法或經(jīng)驗公式來確定設(shè)計方案。對于特別重要的設(shè)計或計算工作量不太大的設(shè)計,有時也可以對擬定的幾個方案進行計算對比與選擇,方案選定后按機械零件的設(shè)計方法設(shè)計零件,最后繪出零件圖和裝配圖,編寫技術(shù)文件,完成整機設(shè)計。應(yīng)用傳統(tǒng)的機械設(shè)計方法,具有極大的局限性。這主要表現(xiàn)在:第一,方案的擬定在很大程度上取決于設(shè)計者的個人經(jīng)驗,即使同時擬定了少數(shù)幾個方案,也難以獲得最優(yōu)方案。第二,在分析計算工作中,由于受人工計算條件的限制,

3、只能采用靜態(tài)的或近似方法而難以按動態(tài)的或精確的方法計算。計算結(jié)果未能完全反映零部件的真正工作狀態(tài),影響了設(shè)計質(zhì)量。第三,設(shè)計工作周期長,效率低。
　　 目前國內(nèi)針對蝸桿傳動CAD(Computer Aided Design)系統(tǒng)的研究大多是集中在二維方面,因此本文采用了三維CAD軟件Pro/Engineer環(huán)境下進行蝸桿傳動的優(yōu)化設(shè)計。通過對蝸桿傳動相關(guān)理論的詳細論述,主要包括蝸桿傳動的主要參數(shù)、幾何尺寸、滑動速度與效率以及蝸桿

4、傳動強度與熱平衡的計算等理論知識,利用Pro/Engineer的參數(shù)化技術(shù)建立了蝸桿蝸輪的實體模型。同時將優(yōu)化設(shè)計方法應(yīng)用于蝸桿傳動設(shè)計,以蝸桿傳動中心距最小為目標(biāo)函數(shù),建立了蝸桿傳動優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型。在求解的過程中采用Matlab軟件中求解約束極小值優(yōu)化工具箱函數(shù)fmincon進行數(shù)值的運算。本文還對Pro/Engineer二次開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)進行深入研究,利用它的二次開發(fā)軟件包Pro/Toolkit,結(jié)合VC++面向?qū)ο笳Z言實現(xiàn)了D