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圆柱齿轮减速器的快速设计系统开发.pdf

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圆柱齿轮减速器的快速设计系统开发.pdf

2008年12月陕西理工学院学报自然科学版DEC2008第24卷第4期JOURNALOFSHAANXIUNIVERSITYOFTECHNOLOGYNATURALSCIENCEEDITIONVOL24NO4文章编号16732944200804000604圆柱齿轮减速器的快速设计系统开发张昌明陕西理工学院机械工程学院,陕西汉中723003摘要通过对常用渐开线圆柱齿轮减速器结构的深入分析,采用实体建模、模块化、参数化等技术开发了圆柱齿轮传动的三维参数化快速设计系统。系统是以PRO/ENGINEER三维CAD软件为开发平台,以VISUALC和PRO/TOOLKIT为开发工具,利用PRO/ENGINEER提供的接口程序进行二次开发的。该系统对提高减速器的生产效率,缩短开发周期,提高设计质量,降低设计费用,具有一定的实用价值,同时为产品的生产加工提供了实体模型,符合现代产品设计技术的发展要求。关键词圆柱齿轮;减速器;二次开发;参数化;快速设计中图分类号TH122;TP3917文献标识码A收稿日期20080530基金项目陕西理工学院科研基金资助项目SLG0616。作者简介张昌明1978,男,陕西省兴平市人,陕西理工学院讲师,硕士,主要研究方向为CAD/CAM。减速器作为机电产品的重要组成之一,传统的减速器的设计通常采用单机设计模式,设计周期长,设计效率低,在市场竞争中明显处于劣势,而且在以往的设计中,都是针对某种特定型号进行研究,其适用面比较窄1,2。为了弥补这种设计方法的不足,进而提高产品的市场竞争能力,针对产品快速设计技术在减速器中的应用,文中对圆柱齿轮减速器的快速设计技术进行了研究。1主要内容将PRO/ENGINEER作为三维造型平台,以VISUALC和PRO/TOOLKIT为开发工具,针对圆柱齿轮减速器的主要零件进行设计计算,建立参数化三维模型,从而实现圆柱齿轮减速器的快速设计35。建立了渐开线圆柱齿轮传动和双圆弧圆柱齿轮传动的三维参数化快速设计系统。此外,对交互参数化和程序参数化进行了研究,把交互参数化和程序参数化的优点结合起来,将其应用于减速器的快速设计系统。具体包括1以VISUALC60为开发工具,结合ACCESS数据库建立了圆柱齿轮传动设计计算与校核及查询系统,可以通过人机交互信息的输入,实现圆柱齿轮减速器主要零件的查询及其快速设计与校核;2对交互参数化和程序参数化进行了研究,把交互参数化和程序参数化的优点结合起来,将其应用于圆柱齿轮减速器的快速设计系统;3对减速器设计中所需要的计算公式、线图、表格等,进行了程序化处理,减少了减速器设计过程中大量的重复性工作;4建立了圆柱齿轮减速器主要零件的三维参数化图形库。2设计过程21减速器快速设计系统圆柱齿轮减速器快速设计系统包括设计计算与校核模块、查询和预览模块、参数化模块。设计计算模块针对输入的减速器的参数,选择齿轮材料、热处理方式、计算系数后,进行初步计算,根据计算结果,确定齿轮的模数和中心距,进而计算出齿轮的各个参数,接下来进行齿轮的接触和弯曲强度校核。完成后,将设计结果存入数据库。查询和预览模块针对用户的输入参数查询数据库,查到后,预览设计结果。参数化模块主要是根据设计的结果,完成齿轮、齿轮轴、轴和箱体的参数化,并将设计结果存入数据库。22齿轮的设计计算与校核模块齿轮的设计计算与校核菜单下有一个下拉菜单查询齿轮库菜单条,其对应的对话框如图1所示。图1齿轮查询和设计主界面对话框包括4个主要的按钮查询齿轮数据库按钮、查询图形库按钮、预览按钮、重新设计按钮。查询和设计功能模块的流程图如图2所示。渐开线齿轮的设计与校核对话框有6个主要按钮初步计算按钮、基本尺寸参数按钮、接触强度校核按钮、弯曲强度校核按钮、保存数据到文件按钮、保存设计结果到数据库按钮。设计计算的界面如图3所示。图2齿轮查询和设计流程图图3初步设计计算对话框本系统采用公式D1≥AD3KT1DΣ2HPU1U初步计算出小齿轮的分度圆直径1,由小齿轮的分度圆直径初步估算出中心距和模数,根据估算结果选取中心距和模数。公式中各参数的意义如下17第4期张昌明圆柱齿轮减速器的快速设计系统开发D1小齿轮直径,AD计算系数,K载荷系数,常用值为K122,当载荷平稳、齿宽系数较小、轴承对称布置、轴的刚性较大、齿轮精度较高、以及齿的螺旋角较大时,取较小值,反之取较大值,D齿宽系数,T1小齿轮的名义转距NM,U齿数比,UZ2/Z1,其中Z2和Z1分别为大轮和小轮的齿数,ΣHP许用接触应力N/MM2,ΣHP09ΣHLIM,其中ΣHLIM为试验齿轮的接触疲劳极限,取ΣHLIM1和ΣHLIM2中的较小值。基本尺寸参数计算的界面如图4所示。图4基本尺寸参数计算对话框图5接触强度校核对话框由上一步计算出的中心距和模数,计算出齿轮的其它基本尺寸参数和齿轮所受的力。接触强度校核界面如图5所示。根据用户选择的接触强度校核的系数计算出计算应力,和许用应力进行比较,如果小于许用应力,则接触强度校核通过,否则需要重新设计。弯曲强度校核的界面如图6所示。根据用户选择的计算弯曲强度所用的各个系数,计算出弯曲应力,然后和许用应力进行比较,如果小于许用应力则弯曲强度校核通过,否则需重新进行设计。保存到数据文件按钮的作用是把通过设计和校核的设计结果输出到一个数据文件中,以备在参数化齿轮的时候进行直接调用。保存设计结果到数据库是把设计结果存入数据库中,以备在设计的时候进行查询。设计的流程图如图7所示。23参数化模型模块分别对减速器齿轮、齿轮轴、轴和箱体进行参数化后的模型模块的界面如图8所示。参数化模型模块有以下几个菜单条启动PRO/ENGINEER、直齿轮的参数化、斜齿轮的参数化、双圆弧齿轮的参数化、齿轮轴的参数化、轴的参数化、箱体的参数化68。8陕西理工学院学报自然科学版第24卷图6弯曲强度校核对话框图7齿轮设计流程图图8参数化模型界面图本系统采用的是交互式参数化方法。交互式参数化方法的实现过程为创建参数化实体模型→打开用户界面→启动PRO/ENGINEER→打开参数化实体模型文件→修改参数→重新生成新的模型→存入图形库。3结论以VISUALC60为开发工具,结合ACCESS数据库建立了圆柱齿轮传动设计计算与校核及查询系统,可以通过人机交互信息的输入,实现了圆柱齿轮减速器其快速设计与校核。建立了减速器主要零部件的参数化模型库,能够根据用户输入的设计条件进行齿轮的设计与校核,并根据设计结果快速的绘制出减速器各个零件的三维实体图形。参考文献1朱孝录齿轮传动设计手册M北京化学工业出版社,20044162刘长荣齿轮实体参数化造型系统的开发J机械科学与技术,2002,68123肖颖,童水光,陈敏,等基于VISUALC的PRO/E三维标准件库开发研究J机械工程师,2001,1120234李国辉VISUALC60编程实例技巧M武汉华中理工大学出版社,19995龙马工作室VISUALC60程序设计M北京机械工业出版社,20036赖朝安,李正南,孙延明,等PRO/E二次开发的关键技术J机械设计与制造工程,2001,1367张继春PRO/ENGINEER二次开发实用教程M北京北京大学出版社,20038林清安PRO/ENGINEER零件设计基础篇M北京北京大学出版社,20009孙伏,黄玉美,张杰基于VISUALLISP的渐开线齿廓范成J陕西理工学院学报自然科学版,2007,2334710吴斌,行秋阁,魏晓炬,等管壳式换热器选型软件的开发J陕西理工学院学报自然科学版,2007,2345711张昌明圆柱齿轮减速器下箱体参数化设计与快速原型制作研究J陕西理工学院学报自然科学版,2008,24258下转第18页9第4期张昌明圆柱齿轮减速器的快速设计系统开发

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