08冶炼现代设计课设任务书.doc

燕山大学课 程 设 计 说 明 书题目：基于现代设计方法的机械零件设计与分析（现代设计方法课设报告）学院（系）： 里仁学院机械系年级专业： 08级冶炼1班 学生姓名：081101011041 杨勇 081101011036 王硕0811010110指导教师： 黄 文、张兴中 燕山大学里仁学院课程设计（论文）任务书院（系）：机械 基层教学单位： 冶金机械系 学 号081101011041学生姓名杨勇专业（班级）冶炼081班设计题目基于现代设计方法的机械零件设计与分析设计技术参数1、 机械设计优化问题，问题自选；2、 三维设计的零件种类、参数自己独立选定；3、 机械零件或构件的有限元分析，问题自选。设计要求1、利用优化设计方法优化一个机械设计问题；2、利用Pro/E做一个零件的三维设计；3、利用有限元软件对机械零件或构件的强度、刚度进行分析评价。必须描述清楚所研究的问题、问题的建模、求解方法、过程。工作量优化问题、三维设计问题、有限元分析问题都必须做。工作计划1、 上机学习现代设计方法软件的使用；2、 上机进行零件设计与分析；3、 设计说明撰写；4、 答辩准备、答辩。参考资料现代机械设计方法 哈工大版，孙靖民 主编ANSYS机械工程应用实例 中国水利水电出版社 周进 主编Pro/ENGINEER从入门到精通 人民邮电出版社 李昊丞 编ANSYS结构有限元高级分析方法与范例应用水利出版 尚小荣Matlab7.2优化设计实例指导教程机械工业出版社 指导教师签字 黄 文基层教学单位主任签字张兴中 燕山大学课程设计评审意见表指导教师评语：1、问题描述清楚、模型及计算正确、报告及答辩优秀。2、问题描述清楚、模型及计算正确、报告及答辩良好。3、问题描述清楚、模型及计算基本正确、报告及答辩较好。4、问题描述基本清楚、模型及计算基本正确、报告及答辩尚可。5、问题描述不清楚、模型及计算不正确、报告及答辩较差。成绩：优、良、中、及格、不及格指导教师：黄文、张兴中 2011年 7 月 15 日答辩小组评语：1、问题描述清楚、模型及计算正确、报告及答辩优秀。2、问题描述清楚、模型及计算正确、报告及答辩良好。3、问题描述清楚、模型及计算基本正确、报告及答辩较好。4、问题描述基本清楚、模型及计算基本正确、报告及答辩尚可。5、问题描述不清楚、模型及计算不正确、报告及答辩较差。成绩：优、良、中、及格、不及格评阅人： 2011年 7 月 15 日课程设计总成绩：优、良、中、及格、不及格答辩小组成员签字：2011年 7 月 15 日 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书报告正文基于工程软件的优化分析已知普通圆柱蜗杆传动的输出轴扭矩T=118.8NM，工作平稳（载荷系数K=1.65），齿数比u=22.8，蜗轮齿圈材料为ZCuAl9Fe4Ni4Mn2 ，沙模铸造，螺旋角=12.08，许用接触应力=200MPa，传动效率为0.8，弹性模量E=2.1105MPa。要求在满足强度要求的前提下使得齿圈所用材料最小。解：将蜗杆齿数Z1、模数m和直径系数q三个独立参数作为设计变量 X=x1,，,x2，x3T=z1,m,qT蜗轮齿圈体积V最小的目标函数为 性能约束包括：蜗轮齿面弯曲强度条件，蜗杆的刚度，蜗杆齿数，蜗轮齿数，模数，蜗杆直径系数。建立如下不等式约束条件： g1（x）=2-x1 （蜗杆齿数的下限） （蜗杆齿数的上限） （蜗轮齿数的下限） （蜗轮齿数的上限） （模数的下限） （模数的上限） （蜗杆直径系数的下限） （蜗杆直径系数的上限） （传动中心距的上限） （传动中心距的下限） （蜗轮齿面接触强度条件） （蜗杆刚度的限制）经过分析：g1（x）和g3（x）为消极约束，由g2（x）g8（x）0共6个线性不等式约束条件，可知各设计变量系数矩阵A的非零元素为 a(1,1)=-1;a(2,1)=1;a(3,2)=-1;a(4,2)=1;a(5,3)=-1;a(6,3)=1;非线性不等式约束的常数向量为 Ceq=0线性不等式约束的常数向量为b=-2;3.07;-2;18;-8;18设计变量的下界和上界为 lb=2;2;8;ub=3.07;18;18没有等式约束，故应对应的系数矩阵参数Aeq和常数向量参数beq定义为空矩阵符号“”编制目标函数文件编制非线性不等式约束函数编制目标函数与非线性约束的函数文件程序运行结果为优化结果处理经检验，最优点位于边界约束内蜗杆头数取 模数取 直径系数取则蜗轮齿圈体积f（x）=1330.06CA6140机床拨叉的线性静力分析实例拨叉零件主要用在操纵机构中，比如改变车床滑移齿轮的位置，实现变速；或者应用于控制离合器的啮合、断开的机构中，从而控制横向或纵向进给，在工作过程中承受交变疲劳载荷作用会发生断裂事故，因此要找到拨叉断裂破坏的原因和应力集中的危险点以对其进行改进，确保安全生产。一、用PRO/E进行建模如下：二、分析解决过程1、定义工作标题和工作文件名（1）定义工作标题执行Utility MenuFileChange Title命令，在弹出的对话框中输入The shifting fork，单击OK （2）定义工作文件名执行Utility MenuFileChange Jobname命令，弹出一个对话框，在其文本框中输入EX1-1，将New Log and error file后面的复选框选中，使其处于on状态，单击OK按钮。2、定义单元属性（1）选择单元类型 执行如下图命令最后单击OK按钮。（2）定义材料属性执行如下图命令 在EX后面的文本框中输入“7.5E+010”，在PRXY文本框中输入0.25，单击OK按钮，关闭对话框。3、建立几何实体模型（1）输入几何实体 执行如下图命令单击OK按钮，输入几何模型。4、网格划分 执行如下图操作：单击Mesh按钮，先单击Pick All，关闭弹出的