直齿圆柱齿轮参数化设计开题报告.doc

选题意义1. 齿轮的设计制造技术的发展,在一定程度上标志着一个国家的工业水平,因此，开拓与发展齿轮参数化创新设计技术具有广阔的前景。2. 可以改善传统的设计方法上计算工程繁琐、容易出错，且设计周期长，重复劳动量大，浪费人力的缺点。利用参数化创新设计，可以提高设计质量，减少重复计算的工作量，缩短设计周期。因此开发一套实用齿轮参数化创新设计系统具有重要的意义。CAD和齿轮参数化设计的相结合将有效的推动齿轮的设计工作。3. 这种参数化创新设计方法的优点在于它充分分析了确定齿轮的各个参数之间的关系，将确定齿轮的参数减少到了最少，这样只需要从用户那里得到确定这些参数的设计要求，即可以在最短的时间内设计出成本最低的齿轮的模型。这种创新参数化设计方法另一个优点是在于紧密的结合了用户的需求。4. 这种参数化创新设计方法的思想同样可以推广到其他零件的设计中，分析用于设计零件的各个参数之间的关系，将确定零件的参数减少到最少，这样只需要从用户那里得到确定这些最少的参数的要求即可在最短的时间内设计出成本最低的零件。国内外研究现状概述1. 由于各种机械装备所需要的齿轮型号、规格存在着差异，因此目前国内的齿轮设计、生产仍以定制为主，其设计效率较低【8】。2. 一种基于Pro/E齿轮三维特征造型和利用Pro/Program实现的齿轮参数设计方法。该齿轮设计方法可使设计人员方便快捷地实现齿轮的三维特征造型设计，从而提高设计效率。本研究基于渐开线齿轮的生成原理，结合Program程序，研制出圆柱齿轮三维实体造型的全参数化自动设计程序【6】。3. 机械产品的数字化设计制造是制造业信息化的重要内容，而数字化设计包括参数的优化和计算机辅助绘图等内容。开发了齿轮参数优化计算的计算机辅助设计系统，为齿轮的数字化设计和制造提供了一个高效，实用、准确、可靠的工具。运用VB软件，结合传统的齿轮设计方法，从齿轮设计的几个重要参数：齿轮、模数、齿宽等方面进行了齿轮的优化设计研究；并以工程实践中具体应用的一对齿轮传动为例验证了其正确性，为齿轮优化设计的进一步发展提供了一种新的有效的途径【7】。4. 参数化设计（parametric design）是一种设计方法，主要是通过改动图形某一部分或某几部分的尺寸，自动完成对图形中相关部分的改动，从而实现尺寸对图形的驱动。参数化设计技术以其强有力的草图设计、尺寸驱动修改图形功能，成为初始设计、产品建模与修改、系列设计、多方案比较和动态设计的有效手段，是提高三维模型设计效率的最好方法之一【9】【10】。5. 基于Pro/E利用program实现渐开线直齿圆柱齿轮参数化设计的方法。根据渐开线生成的原理和理论公式，在方程编辑器中输入笛卡尔坐标方程，从而生成精确的齿轮轮齿渐开线，再根据齿轮个参数的计算公式，创建了齿廓曲线，利用拉伸和阵列命令创建直齿轮的轮齿特征，使设计人员能方便快捷的实现直齿圆柱齿轮的三维特征造型设计以提高设计效率【11】。6. 上述的各种齿轮参数化设计应用现状都表明齿轮的参数化设计已经有所成型，这里提出的参数化创新设计同以上的不同之处有俩点：一）就在于它同时提出了研究齿轮的强度校核和所有参数之间的关系，找出对齿轮强度影响最大的参数，用于对齿轮强度不合适时对齿轮的该参数进行改变使得齿轮满足客户要求的性能要求；二）分析齿轮的所有参数之间的关系，对齿轮的所有参数进行优化，尽量的减少可变参数的个数，并且分析一切对这些优化之后的参数有影响的齿轮的工作性能要求进行总结，便于向客户索取用于确定齿轮优化之后的参数时供用户直接选择提供。主 要 研 究 内 容1. 分析齿轮强度的与各个参数之间的关系，找出对齿轮强度影响最大的参数。在对齿轮强度校核不符合要求时，可以改变该参数来调整齿轮强度满足要求。2. 分析确定齿轮的各个参数之间的关系，尽可能的减少确定齿轮所需要的参数，在这些参数确定时，其他齿轮的相关参数也同样可以由这些参数来确定，进而可以设计出齿轮。3. 总结一切可以对优化之后的参数有影响的齿轮的工作性能的要求，便于向用户索取用于确定齿轮参数时的齿轮工作性能时便于客户选择提供。拟采用的研究思路（方法、技术路线、可行性论证等）这种齿轮的参数化创新设计方法的研究思路从齿轮的建模入手，分析齿轮建模所需要确定的齿轮的一些几何尺寸；在找出确定这些几何尺寸的驱动公式和所需要的参数的基础上，分析所有参数之间的关系，尽可能的减少可变参数的数量，通过这些可变的参数即可确定所有的参数；把这些参数同客户的要求相结合，确定出用户所需要提供的用来确定这些简化后的参数的齿轮的性能要求。此外，在齿轮参数确定后在驱动公式结合下计算出齿轮的几何尺寸之后，需要对齿轮的强度进行校核，需要研究出所有的参数同齿轮强度之间的几何关系，找出对齿轮强度影响最大的参数，用于在齿轮强度校核不合格时更改此参数来使得齿轮满足要求。研究工作安排及进度第3周-第4周 找出齿轮建模所需要的几何尺寸。第5周-第6周 找出确定这些几何尺寸所需要的集合参数和驱动公式。第7周-第8周 分析多有参数之间的关系，尽可能的减少参数中可变的参数的量，进而可以用这些可变的参数确定出所有的参数。第9周-第10周 找出所有对简化之后的参数有影响的齿轮的工作性能要求，进而可以在客户提供这些工作性能要求的条件下，最快的完成齿轮的设计工作。第11周-第12周 找出所有对齿轮的强度有影响的参数，分析这些参数对齿轮强度的影响的大小，找出对齿轮强度影响最大的参数，用于在齿轮强度不符合要求时，可改变此参数，使得齿轮的性能满足要求。第13周-第16周 完成毕业论文。参 考 文 献 目 录1 张展. 齿轮设计与实用数据速查. 北京：机械工业出版社，2009.52 朱景辛. 渐开线外啮合圆柱齿轮传动. 北京：国防工业出版社，1990.3 邱宣怀. 机械设计. 北京：高等教育出版社，1997.4 孙桓. 机械原理. 北京：高等教育出版社，2006.55 黄雪. 渐开线圆柱齿轮. 北京：中国计划出版社，2004.66 邹贵平. 基于Pro/E的渐开线圆柱齿轮三维参数化建模. 江西交通职业技术学院学报，第24卷第2期7 张秋玲. 圆柱直齿轮参数化设计探讨. 河南焦作制动器股份有限公司文献，2009年第19期8 黄迎春. 基于SolidWorks的齿轮参数化设计系统研究. 大连理工大学毕业论文，2008.129 安会民，刘美莲. 基于参数化特征造型系统的草