图纸共24张，如下所示
A0-模具装配图.dwg
A2-动模底板.dwg
A2-动模板.dwg
A2-定模底板.dwg
A2-定模板.dwg
A3-三通管.dwg
A3-凹模1.dwg
A3-凹模2.dwg
A3-型芯.dwg
A3-定位圈.dwg
A3-模脚.dwg
A3-滑板1.dwg
A3-滑板2.dwg
A3-滑轨.dwg
A3-顶出底板.dwg
A3-顶杆固定板.dwg
A4-复位杆.dwg
A4-导套.dwg
A4-导柱.dwg
A4-浇口套.dwg
A4-轴.dwg
A4-锁紧块.dwg
A4-限位套.dwg
A4-顶杆.dwg

目录
1 绪论 1
2 塑件的工艺分析 2
2.1 塑件材料成型工艺分析 2
2.2 塑件结构工艺性分析 3
2.3 型腔布局及分型面的选择 4
3 成型设备的选择 6
3.1 估算制件的体积和质量 6
3.2 选择注射机 6
3.3注射机有关参数的校核 6
3.4 模架的选择 7
4 注射模的结构设计 9
4.1 浇注系统的设计 9
4.1.1 主流道的设计 9
4.1.2 主流道衬套的固定 10
4.1.3分流道的设计 10
4.1.4浇口的设计 11
4.1.5排气方案的确定 11
4.2 成型零部件设计 12
4.2.1成型零部件结构设计 12
4.2.2成型零件工作尺寸计算 13
4.3 导向机构与定位机构的设计 16
4.3.1 导柱的结构 16
4.3.2 导套的结构 17
4.3.3 锁紧块的结构 17
4.4 脱模机构的设计 18
4.5 侧向抽芯机构的设计 19
5 温度调节系统的设计 21
6 模具的装配 22
6.1 模具的装配顺序 22
6.2 开模过程分析 22
7 凹模的机械加工仿真 23
8 结论 28
参考文献 29
致谢 30
附录 31

三通管注塑模具设计
摘要：模具工业是国民经济的基础工业，而塑料模具又是整个模具行业的霸主。本次设计的是聚氯乙烯塑件（三通管），因为该制件三面通孔，故采用的是一模一腔注射，使用双分型面模具，利用侧向抽芯机构去除型芯。注射机的选择应依据制件的质量和体积，并且对注射剂的参数进行校核。该产品采用点浇口注射，并利用间隙排气。型腔是由两镶块构成，利用斜滑轨侧向分型，并通过限位销限制抽芯的距离。该模具通过推杆推出制件，闭合时，同样在导柱和导套的导向作用下通过复位杆的弹簧使复位杆先于型腔复位，以免顶杆碰到型腔，损坏模具。借助三维软件PRO/E进行模具的三维造型，并对模具分析，简化了设计过程，减少了劳动量。本次模具设计合理，符合实际应用，能够生产结构合理、精度高、表面质量好的塑料模具。

关键词：注射模；型腔；型芯；PRO/E

Design of Injection Mold for Tee
Abstract: The mold industry is the national economical foundation,and the plastic mold is also the overlord in the entire mold industry. The design is plastic parts of HPVC. Because the parts have three holes distrabute in three sides, it has one part in one cavity, seperates in two position, takes out the core by side. The selection of injection machine depends on the volume and quality of the parts, then it needs to check whether the injection machine’s parameters is in line with requestions. The mold injects plastic through a gate of point, and push the gas out of the mold from the gap. The cavity is formed with two inserts, and uses Oblique slider to separate the mold, and limites the distance of the pin. The mold pushes the part with the putter. when closes it, the guiding Column and case guide the spring make the reposition pole back to it’s former location, in order to prevent the pole encontered the cavity to hurt the mold.With the help of the software PRO/E, it can make three-dimensional of the mold, to simplify the designing process and reduce manual labor. The design is reasonable, in line with actual application, and it can produce right construction, high precision, well surface quality plastic mold.

Key word: Injection mold; Cavity; Core; PRO/E;

一、设计内容
设计一副加工三通管的注塑模具，具体进行对制品的测绘与三维造型、模具设
计、凸（凹）模的工艺设计与数控加工编程；主要内容有：
1．对制品的测绘与三维造型
(a) 制品测绘工程图一张， (b) 制品的三维模型图一张
2．模具设计
1）模具的三维模型，包括：
(a) 三维实体建模、生成三维爆炸视图以指导模具的装配生产，(b)三维图集
2）二维工程图，包括：
(a) 模具装配图， (b) 模具全套非标零件二维工程图，
(c) 有关设计计算、校核。
3．凸（凹）模的工艺设计与数控仿真加工
(a) 凸（凹）模的工艺设计，(b) 有关计算，
(c) 凸（凹）模的数控加工程序清单。

二、设计依据
1．课题来源：生产实际
2．产品名称：管接头
3．被加工零件：三通管
4．制品材料：PVC
5．制品精度要求：表面光整，其他要求符合设计规范。
6. 生产纲领：5万件/月。
7. 批量：本模具设计、制造一副。

三、设计要求
1．模具要能满足模具工作状态的质量要求,使用时安全可靠, 便于维修；
2．制品压铸成型时要有较短的成型周期,成型后有较长的使用寿命；
3．模具尽量使用通用件以便降低制造成本，并具有合理的模具制造工艺性；
4．对模具成型零件进行工艺分析，用数控加工进行仿真加工；
5．设计图样总量：折合成A0幅面在3张以上；工具要求：应用计算机软件绘图。过
程要求：装配图需提供手工草图；
6．毕业设计说明书满足相关要求；
7．查阅文献资料10篇以上，并有不少于3000汉字的外文资料翻译；
8．到相关单位进行毕业实习，撰写不少于3000字实习报告；
9．撰写开题报告。

四、毕业设计物化成果的具体内容及要求

1、毕业设计说明书要求：
按教务处毕业设计（论文）格式规范统一编排、打印，字数不少于1万字。
1）毕业设计说明书 1 份
2）制品测绘工程图 1 张
3）制品的三维模型图 1 张
4）模具装配图 1 张
5）模具全套非标零件二维工程图 1 套
6）三维图集 1 套
7）凸（凹）模加工的工艺过程卡 1 套
8）凸（凹）模的数控加工程序清单 1 份
2、外文资料翻译（英译中）要求
1）外文翻译材料中文字不少于3000字。
2）内容必须与毕业设计课题相关；
3）所选外文资料应是近10年的文章，并标明文章出处。
课题名称：三通管注塑模具设计
一、课题来源、课题研究的主要内容及国内外现状综述
本课题来源于生产实际，在设计过程中掌握模具设计的一般规律，对于运用现代CAD技术进行模具设计进行研究和应用，运用现代CAD技术提供的技术手段进行该模具的三维实体建模，生成三维爆炸视图，以指导该模具的装配生产。该课题能够培养学生产品设计能力。
随着塑料制品在机械、电子、交通、国防、建筑、农业等各行业广泛应用，对塑料模具的需求日益增加，塑料模在国民经济中的重要性也日益突出。模具作为一种高附加值和技术密集型产品，其技术水平的高低已经成为一个国家制造业水平的重要标志之一。
我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5Kg 大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，精密塑料模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。注塑模型腔制造精度可达0.02mm～0.05mm，表面粗糙度Ra0.2μm，模具质量、寿命明显提高了，非淬火钢模寿命可达10～30万次，淬火钢模达50～1000万次，交货期较以前缩短，但和国外相比仍有较大差距。
成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新方面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟，如青岛海信模具有限公司、天津通信广播公司模具厂等厂家成功地在29～34英寸电视机外壳以及一些厚壁零件的模具上运用气辅技术，一些厂家还使用了C-MOLD气辅软件，取得较好的效果。如上海新普雷斯等公司就能为用户提供气辅成型设备及技术。热流道模具开始推广，有的厂采用率达20%以上，一般采用内热式或外热式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。但总体上热流道的采用率达不到10%，与国外的50%～80%相比，差距较大。
在制造技术方面，CAD/CAM/CAE技术的应用水平上了一个新台阶，以生产家用电器的企业为代表，陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统，如美国EDS的UGⅡ、美国Parametric Technology公司的Pro/Emgineer、美国CV公司的CADS5、英国Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美国AC-Tech公司的C-Mold及澳大利亚Moldflow公司的MPA塑模分析软件等等。这些系统和软件的引进，虽花费了大量资金，但在我国模具行业中，实现了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技术对成型过程，如充模和冷却等进行计算机模拟，取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具CAD/CAM技术的发展。
我国模具生产厂中多数是自产自配的工模具车间（分厂），自产自配比例高达60%左右，而国外模具超过70%属商品模具。专业模具厂大多是“大而全”、“小而全”的组织形式，而国外大多是“小而专”、“小而精”。国内大型、精密、复杂、长寿命的模具占总量比例不足30%，而国外在50%以上。2004年，模具进出口之比为3.7﹕1，进出口相抵后的净进口额达13.2亿美元，为世界模具净进口量最大的国家。

二、本课题拟解决的问题
1.合理的选择模具结构。
2.正确地确定模具成型零件尺寸。模具成型零件的尺寸和表面粗糙度，对塑件的质量影响极大，必须特别注意。
3.设计的模具应当制造方便。
4.充分考虑制件设计特色，尽量减少后加工。要充分地考虑制件设计特色，应使能生产出具有尺寸精度的制件，减少不必要的后加工。
5.设计的模具应当效率高，使用安全可靠。设计的模具应当能保证在短时间内填充固化，顶出装置要安全可靠，不致引起制件变形，破裂，而且切除浇道容易，成型效率高。
6.模具零件应当耐用，耐磨。模具零件磨耗损失小，能长时间运转，故障少，特别是像顶杆一类的销柱件容易卡柱、弯曲、折断，占模具故障的大部分。
7.考虑塑料的成型特性进行模具设计。
三、解决方案及预期效果
1.选择模具结构时，根据塑料制件图纸及技术要求，研究和选择适当的成型方法及成型设备。结合工厂的机械加工情况，提出模具结构方案，并经过充分进行讨论，以便设计出的模具结构合理。能够成型出保证质量要求的塑件。并且模具操作方便安全，取件顺利可靠，必要时可以根据模具设计和加工的需要，提出修改塑件图纸的要求。
2.设计模具时，尽量使设计的模具制造容易，价格便宜，特别是对那些比较复杂的模具成型零件。
3.计算成型零件尺寸时，一般采用平均收缩率，对于高精度的制作，最好采用在成型材料及工艺条件。成型设备在进料口位置固定的情况下，按塑料制件几何形状在不同方向上测定的收缩率进行计算。
4.设计模具时，必须考虑是采用一般的机械加工方法加工，还是采用特殊的加工方法加工。若采用特殊的加工方法，那么加工之后怎样进行组装。这些问题在设计模具中一定要加以讨论和解决，同时还要考虑到试模后的修模，留有足够的修模余地。
5.在允许的范围内，尽可能地由模具成型制件上的孔、槽、上凸、下凹部分等，避免在制件成型之后，再用其他加工方法加工这些部分。
6.设计模具时应当写明这些零件的材料、加工方法及热处理等要求，使模具零件耐用，耐磨。
7.全面准确地满足塑件的使用要求是十分重要的，也是设计中最重要的一步。如果对塑件的分析不完全，甚至出现错误，塑件将不能满足使用要求，这就要求对塑件的使用要求进行准确地分析，这种分析应是定量的而不是定性的。其次，考虑承载条件，塑件在装配，运输、贮存和使用过程中都要受到力的作用，塑件应在预定的条件下能够承受这些力的作用，不至于对塑件产生破坏。此外，还要考虑到在最恶劣条件下可能出现的意外情况。再者，考虑环境条件，塑料是一种对环境条件十分敏感的材料，因此，对制作、使用时的温度、相对湿度，化学介质和辐射等条件，以及在制作、装配、贮存时所遇到的环境条件对性能的影响，均应列入考虑范畴。
8.在模具结构及零件设计过程中，可以运用现代CAD技术进行模具设计进行研究和应用，运用现代CAD技术手段进行模具的三维实体建模，生成三维爆炸视图，以指导该模具的装配生产及模拟注塑过程。
模具结构设计过程:
1.接受任务书。编制成型塑料制件的任务书。内容包括：制件图纸，并注明采用塑料的牌号、透明度等；塑料制件说明书或技术要求；生产件数;塑料制件样品。
2.注塑机的选择。注塑模是安装在注塑机上使用的成型工艺装备，从模具设计的角度上考虑，需了解注塑机技术规范，主要包括：最大注塑量、最大注塑压力、最大合模力、模具安装尺寸以及开模行程等。
3.浇注系统设计。在设计浇注系统时应考虑有关因素：○1塑料成型特性，保证塑件质量；○2塑件大小及形状，根据塑件大小，形状壁厚、技术要求等因素，结合选择分型面考虑设置浇注系统的形式、进料口数量及位置，保证正常成型；○3型腔数，设置浇注系统时还应考虑到模具是一模一腔还是一模多腔，浇注系统需按型腔布局设计；○4塑件外观，设计浇注系统时考虑去除、修整进料口方便，同时不影响塑件的外观美观；○5注射机安装板的大小，在塑件投影面积比较大时，考虑到注射机模板大小是否允许，并应防止偏离模具中心开设主流道，造成注射时受力不匀；○6成型效率，在大量生产时考虑保证质量的前提下尽量缩短流程，减少断面积以缩短填充及冷却时间，同事减少浇注系统损耗的塑料；○7冷料，在注射间隔时间，喷嘴端部的冷料必须去除，防止注入型腔影响塑件。
4.成型零部件设计。成型零部件是指构成模具型腔的零件，成型零部件通常包括：凹模、凸模、成型杆、成型环等。成型零部件直接与塑料接触成型塑件，承受着塑料熔体压力，决定着塑件的形状与精度，是模具设计的重要部分。设计时，应先根据材料的性能、制件的使用要求确定型腔的总体结构、分型面、排气部位、脱模方式等，从机械加工及模具装配角度确定型腔各零部件的组合方式，然后根据制件尺寸计算成型零件的工作尺寸。由于塑料熔体有很高的压力，因此还应对关键成型零件进行强度与刚度校核。
5.导向机构与定位机构设计。导向、定位机构是保证动模与定模合模时正确定位和导向的重要零件，主要有合模导向装置和锥面定位两种形式。导向机构设计要点：导向零件应合理均匀的分布在模具的周围或靠近边缘的部位，其中心至模具边缘应有足够的距离，以保证模具的强度，防止压入导柱和导套后发生变形；根据模具的形状和大小，一副模具一般要2-4个导柱；由于塑件通常留在动模，所以为了便于脱模导柱通常安装在定模；为了保证分型面很好接触，导柱和导套分别设有承屑槽，一般在导套的孔口倒角；各导柱、导套及导向孔的轴线应保证平行，否则将影响合模的准确性，甚至损坏导向零件；合模时，应保证导向零件首先接触，避免凸模先进入型腔，导致成型零件损坏；导柱与导套配合形式对于一般的简单模具，导柱不需要导套，直接与模板导向孔配合。
6.脱模机构设计。脱模机构的作用包括脱出、取出两个动作。设计原则：要求在开模过程中塑件留在动模一侧，以便推出机构尽量设在动模一侧，从而简化模具结构；正确分析塑件对模具包紧力与粘附力的大小及分布，有针对性地选择合理的推出装置和推出位置，使脱模力的大小及分布与脱模阻力一致；推出力作用点应靠近塑件对凸模包紧力最大的位置，同时也应是塑件刚度与强度最大的位置；推出位置应尽可能设在塑件内部或对塑件外观影响不大的部位，以力求良好的塑件外观；推出机构应结构简单，动作可靠（即：推出到位、能正确复位且不与其他零件相干涉，有足够的强度与刚度），运动灵活，制造及维修方便。
7.侧向分型抽芯机构的设计。凡是能实现侧向抽芯或侧向分型以及可靠复位的机构，均成为侧向分型抽芯机构。根据提供侧向分型或抽芯动力来源的不同，可分为手动、液压或气动以及机动侧向分型抽芯机构三大类。手动侧向分型抽芯机构有模内与模外两种形式，虽然其模具结构简单、加工制造成本低，但是操作不便、劳动强度大、生产效率低，通常只适用新产品的开发试制、小批量制品生产。液压或气动侧向分型抽芯机构抽拔力大，设计自由度大，模具结构简单。其多应用于抽拔距长、抽拔力大的注塑模。机动侧向分型抽芯机构是利用注射机的开合模动作，通过驱动零件侧滑块在导滑槽内做侧向往复运动，从而实现侧向分型零件的侧向分型、抽拔及其复位。
9.模具温度调节系统的设计。对模具冷却系统的设计及优化分析在一定程度上决定了塑件的质量和成本，模具温度直接影响到塑料的充模、塑件的定型、模塑的周期和塑件质量，而模具温度的高低取决于塑料结晶性，塑件尺寸与结构、性能要求以及其它工艺条件如熔料温度、注射速度、注射压力、模塑周期等。影响注射模冷却的因素很多，如塑件的形状和分型面的设计，冷却介质的种类、温度、流速、冷却管道的几何参数及空间布置，模具材料、熔体温度、塑件要求的顶出温度和模具温度，塑件和模具间的热循环交互作用等。
8.试模及修模。在模具加工成以后，进行试模检验，看成型的制件如何。发现问题后，进行排除错误性的修模。
预期效果：模具闭模后，各承接面之间没有间隙；活动型芯等运动部位的滑动平稳、灵活；锁紧零件可靠，紧固零件没有松动；冷却水路通畅；空运转后模具无损坏现象。模具注塑成型后，制品外观表面质量符合要求，没有飞边、熔接痕、缩痕、注射不足等缺陷。

四、课题进度安排
3月1日～3月14日．毕业实习阶段。
毕业实习，查阅资料，到多个公司实践，撰写实习报告。
3月15日～3月31日．开题阶段。
提出总体设计方案及草图，填写开题报告。
4月1日～5月14日．设计初稿阶段。
完成总体设计图、部件图、零件图。
5月15日～5月31日．中期工作阶段。
完善设计图纸，编写毕业设计说明书，中期检查。
6月1日～6月2日．毕业设计预答辩。
6月3日～6月9日．毕业设计整改。
图纸修改、设计说明书修改、定稿，材料复查。
6月10日～6月11日．毕业设计材料评阅。
6月12日～6月13日．毕业答辩。
6月14日～6月15日．材料整理装袋。

三通管注塑模具设计

内容简介：: of a in In a is EM As a is CD EM -Y a of of it is is to do of in to a of or As a a is on as In to of in is a of in a 3 to of to 4. of is at it is in as to is of a is EM . 1 of At to on in of is of is to be a -Y is is CD D an as to is a 1. of :H. K. L. J. H. of of CD In a of -Y a of of As a is CD EM 2 of 2. of . of of DH)909042 (:* 8000 (of 010 (0 ( 0() / 2 (0 (s) .3 2 is of of is is is CD of by 1of 1 of a a XZ CD of is on to As 2, by to of d4. 3. is 3. of C of is by is of is 3. An is by of of by of is by of as 4. :of a in +) is as a 1). on 2) by of is as of 3). is 4), -) if a is 00 400 600mm/s80V405. on of is 5, is to of be of by is 00Pm 80V 50Pm 40V. (500,420)(140,420)(500,60)(140,60)20,240)41238. of 7. of ,Z)6. he is to by in of a to To a as 6 is 6 CD 6, CD is by As D as in to is of At a 480640 in of is m of CD is CD is of is a 2D XZ)is by by to be at of no by if is of is by is of is of to 00 We be 165 or is of in , : H. K. L. J. H. is in is by of CD As a we of In 00162Pm/s). At of is As 8, is 320, 240) is of of In of by of is to (a) of b) In of of 30590 On is 12is is of is 10. of is 320, 240) is of of 00600 is 220, 240) In of we to of of is of of to In of is by in 1 (a) of b) of c) of 1 (a) of of 1 (b) of of of as 11 (c) 100200300400500100 200 300 400 500 600X a) 0100200300400500100 200 300 400 500 600X b) 9. of (220,240)(320,240)10. of 100200300400100 200 300 400 500X 100200300400100 200 300 400 500X 100200300400100 200 300 400 500X a) (b) of (c) of 11. of :of a 30 it is is of 14. of a 4)(1)(2)(3)13. of a 300,180)(240,300)R=60(404,240)(300,300)30:XZ(c)(b)(a)30:12. of a is As 12, 6 to In of m. 3 of of a 1) 4). 4 is a of of of CD of of to be 5 30 of a it is is to do ., (2001) NC 792 ., ., (2002) M4 of 5943 ., ., ., ., (2003) : 165 ., ., ., ., .,., (2004) of 457: 外文翻译专业机械设计制造及其自动化学生姓名李润铭班级 B 机制 054 班学号 0510110401 指导教师许晓琴 1 外文资料名称： of a 外文资料出处：附件：指导教师评语：签名：年月日 (用外文写 ) 2 译文：显微车床的影像反馈控制广尾岛，克斋藤，周荔波，六月清水，茨城大学李润铭译关键字：显微车床，影像反馈，位置控制摘要：近年来显微机械加工技术迅速发展。在这次研究中，显微车床安装了已经发明并得到发展的标准电子组件真空室。首先，通过标注电子图形装置中的荷耦合装置 )成像，影像导引显微车床系统得到发展。传统的进给控制只控制向，这种方式直接控制刀具的位置、路径和速度。通过接受各种建议，切削试验成功进行，并证实了显微车床系统的切削效率非常高。 1 介绍近年来，生产显微零件的系统要求小型化，显微加工技术发展迅速。探索性研究的水平已经达到分子和原子水平。作为动力源，微电子机械系统）在制造显微部分和装置中扮演了主要角色。然而，基础是影音石板技术，因而可以应用像硅晶体这类有限的材料。为了满足电子和光学应用的显微化要求，选择显微加工技术的从三维方向控制加工多种材料是必须得。显微机械制造系统（容易满足多种材料的各项要求，而且应用最小精度方法达到高的重复性和精度。然而际执行中遇到很多科学技术障碍，其中之一是平面化学影响。当加工部分达到显微尺寸，发现表面 3 变化率倍数增加，生产的部分与传统加工的零件差不多。另外一个问题是引导动作和位置控制，传感器立即测量刀具和工件的相对位移的能力还没有实现。在这项研究中，显微车床安装运行了已经发明并得到发展的标准电子组件真空室。图 1 表明显微车床的发展过程。在这种有氧情况下，切削实验证实表面化学反应对显微零件的影响。然而，因为显微车床的尺寸很小，它的刚度也低。传统的只控制的方法不能精确控制车刀位置，因而，影像反馈控制方法被提出。通过微电子扫描器）形成的图像通过字化为 8 进制灰度图像。因为每个像素包含 2 维信息，因而这个影像系统提供了一个直角坐标来描述物体。像素坐标不受机械误差影响，并且直接测量刀具和工件的相对位置。这个方法随着显微放大倍数和电子耦合像素的数目应用越来越多。在这项研究中，影像控制配置被提出并且应用到刀具运动进给控制。不同于只控制向的传统刀具进给控制，这个配置直接控制刀尖的位置、路径和速度。首先，影像引导显微车床系统的代像。图 2是显微车床系统发展过程的方块图，它包含三个主要模块：驱动显微车床动力模块，产生图像的感应模块和执行进给的执行模块。每个模块有不同的功能，驱动模块是核心部分，执行切削操作。感应模块从出图像，获得刀具和工件的位置。另一个任务是处理图像和控制进给，这是由执行系统执行的。图 1 的上部显示执行模块的全部外观。表 1 显示系统的规格。驱动模块还结合一个应模块包含一个高强度的电荷耦合图像装置。通过感应模块，工作部分的外观不仅在监控器上显示提供信息给操作员，还转换为数字信号给下一工序。 4 在图 2 的流程图显示，金刚石车刀由影像反馈进给控制。感应模块首先通过比较捕获的影像信息和输入信息确定刀具和工件的位置。符合的刀具和工件的相对位置，刀具路径和速度就计算出来并转换适当的脉冲。右边的图 3显示了显微车床的发展。这个车床包含连接直流电控制的套爪卡盘的主轴，中心的调整装置，应用压电激励器和面装置，控制 x 方向上的深度和 z 轴进给。由压电激励器和直线引导器组成。图 3 的左部是面装置。面装置精确驱动刀具位置，驱动面装置的重要点是控制主动机械运动方向，距离和速度。图 4 显示锯齿波形的惯性变化的机构，运动方向由图 4 显示的锯齿波形刀刃的上升 /延伸决定的。例如，向右（ +）的机构解释如下，电压逐渐升高，压电激励器在（ 1）处延伸最大。激励器因为电压迅速下降而在（ 2）处收缩。压电激励器受摩擦的那面是小变化，这是电压在（ 3）处逐渐升高。激励器在（ 4）处又延伸了，并接近右侧。如果给相反的脉冲，激励器同样像左延伸。其次，描述机构的速度控制。图 5 显示，速率与脉冲的频率和电压成比例。最后，脉冲的数目决定运动距离，因为 80V 或 40V 范围内每个脉冲代表 500 m。 5 金刚石刀具安装在面装置，它用压电激励器驱动刀具。有些机构误差主要由热膨胀，激励器的磁滞现象和主轴直角为校正引起，可能直接对系统执行有消极影响。为了解决这个问题，发展了一个影像控制配置，如图 6 所示。图 6 左部是显微车床和在 Y 轴的图6 的右侧图片，引入的视觉信息是由感应模块的电子耦合器件用 8位像素表示。因为每个像素有二维信息，影像系统提供直角坐标系表示物体。像素坐标不受机械误差影响，并且它随大倍率增大而增大。在最新研究中应用了 480640 像素，例如，当视野双重放大，像素坐标单位大约 6 m。当着 Y 轴排列，刀尖和工件的位置投影到二维像素坐标。通过像素坐标控制，刀具能精确定位和运动而不受机械误差影响。相反，如果刀具的刚度低，刀尖的位置不会受而，更重要的是，操作影响低刚度显微车床的位置精度。 6 对于这个系统，在先前第 3 和第 4 部分介绍了驱动模块和感应模块，影像反馈控制方法在这部分介绍。影像反馈控制方式通过刀尖位置和来的图像驱动刀尖进给。首先，我们检查了刀尖的直线路径和圆周运动。这些路径控制，驱动频率是 300162 m/s）。第一，用直线路径描述刀尖路径。如图 8 所示，目标位置定义为 (320， 240)，它是中心而且 4 种路径控制同时检查。直线控制中，目标位置决定角度，现在位置决定刀尖进给。图 9（ a）显示无反馈控制的刀尖结果路径，（ b）显示反馈控制。无反馈控制下，四路的最终误差在 530 m)和1590 m)之间。另一方面，有反馈控制的路径沿着目标路径，最终误差在212 m)之内。其次，圆周路径控制，多轴向插值法的圆路，图 10 显示的是圆周路径控制的条件。目标圆形路径的中心定义为（ 320， 240），它是像的中心，半径是 100600 m)，此外，刀尖从点（ 220， 240）开始沿着逆时针方向重复 3 次。在圆周路径控制下，我们考虑反馈不仅角度形成了目标圆道路和出席工具位置的中心，而且是错误在目标圆道路半径和从目标道路的中心的距离之间到当前工具位置半径的偏差。无反馈驱动运动的情况下，刀具通过提前计算角度控制路径。图 11 (a)显示无反馈控制的刀具运动的结果路径，并且 (b)显示仅角度的反馈控制的路径，并且 (c)显示以角度和半径的反馈控制的路径。图 11 (a)展示结果路径偏离目标路径和圆弧路径的中心偏离目标路径。图 11 (b)显示结果路径与目标路径匹配，但结果路径的半径随路 7 径延伸而变大。图 11(c)显示结果路径紧密接近目标路径，并且误差是 530 m)。从以上来看，证实提出的反馈控制方法对刀尖位置控制很有效率。最后，运用提出的控制方法，做切断一根黄铜棒试验。如图 12 所示，刀尖运动是圆周和直线。目标路径向右运动 16 m)每 1 刀，然后刀尖切削。在这个实验，切削的总深度是 150 m。图 13 显示切口实验外观，并且黄铜棒的切口从 (1) 推进到 (4)。图 14 显示的切削黄铜棒相片。从这张图片，开发的微车床系统可以很好执行切削。本文描述了发展基础研究视觉引导的显微车床。系统包括了驱动模块，并且加入感应模块，提出影像反馈控制方法。研究了驱动显微车床的且提出使用和图象处理，实现了在显微车床刀具和工件的准确定位。系统的影像反馈控制方法由驱动模块和感应模块组成。运用提出的控制方法，在实验中，线性路径控制和圆周路径控制的误差在 5 30 m)。此外，切削黄铜棒的试验成功了，它证实开发的显微车床系统可有效实行切削运动。 ! ! ! ! ! ! ! #$% #&% # 应用!#$%&$() (* +!,- +!/! ! !#!# 年第 !$ 期!( #$%&()( $*( $冷加工!# 与 #$%机床工业计算机应用技术专家委员会 ! （山东济南 ! #$） ! 陈宗舜! ! 信息化促进工业化是方向也是现实。信息技术应用发展迅速，新技术的应用将使原有应用系统在功能、性能上大大提高，也必然带来人们认识上的改变与提高。# 系统虽然与产品设计 #$ 及生产管理 &)*% 企业资源规划密切相关，工艺被称为是产品设计与生产管理的桥梁。但是由于集成技术问题没有得到相应解决，以往 # 只是企业工艺部门独立应用的系统，没有成为#$ 与 &)*% 企业资源规划的桥梁。 $& 技术的发展，使产品数据管理面向产品整个生产过程，称为全生命周期产品数据管理，这为企业信息集成提供了解决方案，也使 # 与 +)% &)*% 企业资源规划集成成为可能，使 # 成为 +)% &)*% 企业资源规划的桥梁。为了分析实施 $& 情况下（也有称为基于 $&）的 #系统，对以下问题进行研讨。& !# 系统的分析（ ,）工艺信息的基本流程 ! 图 , 是以加工工艺为主的信息流程。从工艺信息流程图中可以看到设计信息是工艺系统的输入信息；企业生产组织、设备及工艺装备、工人技术状况是基础支持信息，各种制造的工艺规范是控制信息，是实现优化（安全性、可靠性与经济性）的保证；工艺路线、工艺规程、材料定额、工时定额及工装设计是输出的目标信息。（ -）工艺系统处理的信息内容! 输入信息.( 产品信息。包括产品名称、型号、规格、性能等产品属性信息及产品、部件装配图，产品、部件结构数据。/( 零件信息。包括零件名称、件号（图号）及零件材料、净重等属性信息以及功能、几何形状、尺寸、精度、或输入零件特征编码。控制信息.( 企业生产组织信息。包括生产类型、!生产系统的图 0! 内 1 壳体腹板应力分析图! ! 从图 0 和图 2 可明显观察出加肋后的壳体腹板所受应力和变形分布更为均匀合理，安全系数有较大提高。再在相应位置添加附筋，便可更好图 2! 内 1 壳体腹板变形分析图地解决壳体腹板应力集中和结构变形，达到了设计要求。设计检查结果如图3 所示，应力和变形都得到了很好的控制，有效的指导了桥图 3! 内 1 壳体设计检查图梁模型钢结构设计和后续的加工制作，检验钢结构主筋位置分布的合理性和设计实施的可行性，对提高模型结构的稳定性和控制模型的整体重量都有积极作用。结语应用 4567895:;?: 插件能够简单、直观、有效地模拟出桥梁模壳体腹板的应力和变形情况，为桥梁模型钢结构设计提供了理论指导依据，简化了设计计算过程，降低了前期设计强度，使设计人员有效地把握壳体腹板的受力和变形情况，更好地进行钢结构设计。（收稿日期： ! !#$%&$() (* +!,- +!/#$% #&% # 应用 ! ! ! ! ! ! !冷加工!# 年第 !$ 期!#!( #$%&()( $*( $图 )! 工艺信息流程图组织结构，每一生产部门的功能、对外协作情况。*( 设备及工装信息。每一设备、工装的规格、性能及配置。+( 工人技术情况与生产习惯。,( 毛坯制造及热处理规范。包括铸造、锻造、铆焊和热处理等工艺规范。-( 加工工艺及装配规范。包括加工零件的分类规范（成组规范）以及机械加工顺序、机床选择、工装选择、毛坯及加工余量选择、切削用量、工时定额和装配工艺等规范。!输出信息.( 工艺路线（零件制造的流程）。*( 工艺规程。包括工序顺序、机床、工（夹、量）具、加工部位、工序余量、切削用量以及加工、装夹、测量中的注意事项，必要时输出工序卡、工序图等。+( 材料定额。包括零件的毛坯余量、切口、夹头、毛重、定额、一个毛坯的加工件数和材料利用率等以及产品材料定额。图 /! 产品设计信息与工艺信息关系的分析,( 工时定额。包括零件的准备及终结，机动，辅助和自然消耗等工时及产品工时定额。-( 按产品，部件汇总的工装，材料及工时等信息。（ 0）输入信息的分析：产品设计信息与工艺信息关系的分析。图 / 是产品设计与工艺设计各阶段技术文件、图样、资料的关系。#产品设计信息、工艺信息与生产经营管理信息关系的分析。图 0是 #$ 系统输出图样，技术文件及工艺设计技术文件与生产管理的关系。图 0!产品设计信息、工艺信息与生产经营管理信息关系! 企业信息化应用计算机进行信息处理的情况分析（ )） # 初级应用阶段的数据管理。由于 #初级阶段的应用仅限于编制工艺规程，工艺路线，材料定额等，是工艺部门内部各工作岗位独立的工作处理， # 输出的都是传统的纸质工艺文件，以此来传递信息，全厂所有员工用手工查阅纸质工艺文件， #输出的工艺文件和没有用 # 时完全一样，是纸质的各种工艺文件，以此进行互相信息传递与交流，没有利用存入计算机内的信息进行交流，传递，产生的数据资料的管理也和人手工处理时完全一样。存在的问题：# 虽是个独立的系统，但许多工艺文件的编制与统计表格都需要产品设计信息，由于与其他系统数据资源不能共享，数据只好重复输入，发挥不了计算机与信息系统的优势。# 系统为了读取设计信息，必须专门开发接口程序。!# 系统为了存储工艺信息，实现 # 系统内部（工艺规程、工艺路线、材料定额、工时定额、工装等）数据共享，处理各种工艺数据报表，必须专门建立产品工艺数据库，开发各种数据处理（汇总）程序。$# 系统为了存储工艺文档资料，必须专门建立产品工艺文档资料库及其文档资料管理程序。%# 系统输出工艺规程、工艺路线、材料定额、工时定额、工装信息，没有实现 &1& （企业资源规划系统）要求的数字化， &1& （企业资源规划系统）只好重新输入。（ /） # 深入应用对基础数据及产品数据管理的要求。为了解决以上存在的问题，在 # 深入应用时必须：建立统一规范的图形库与数据库，为了应用先进适用技术中的先进设计方法，达到产品设计与工艺设计的优化、标准化，在 #% 2 内部实现技术基础数据与资源共享，必须建立统一规范的图形库、数据库、方书书书! ! ! ! ! ! ! #$% #&% # 应用!#$%&$() (* +!,- +!/! ! !#!# 年第 !$ 期!( #$%&()( $*( $冷加工法库、资料库，达到 )*% +,-./( . 企业产品标准体系的要求，并由统一的数据管理系统统一管理的。!实现产品设计与工艺设计的数字化，由于在# 技术部门内部及与全厂企业资源规划系统集成运行，互相交换读取信息，必须实现产品设计与工艺设计的数字化，才能对各种格式数据进行提取，转换，由统一的数据管理系统管理。图 / 是实施 &0% 企业资源规划对设计文件的要求；图 - 是传统工艺文件与实施企业资源规划后工艺信息需求的比较。图 /!实施 &0%10对设计文件的要求实现产品设计与工艺设计的图样、文件、资料及数字化的产品设计与工艺图样、模型、文件档案的统一编码，以及图图 -!实施 &0%10对工艺信息需求样、文件、资料的修改，版本更新，对全部图档实行计算机管理，并保证其安全性。#实现产品生产技术准备计划制订、下发、执行的全过程计算机控制。$建立快速通用查询系统，实现产品设计与工艺设计的图样、文件、资料及数字化的产品设计与工艺图样、模型、文件档案的重复利用，缩短生产技术准备周期，实现产品设计与工艺设计的标准化，优化生产制造。! #$% 是 &$ 与 &# 的桥梁也是 &$(&#与企业资源规划的桥梁通过以上分析， #$ 系统与 # 系统有相互信息需求，并为企业资源规划提供合格的数据，因此必须实现信息共享。为此，建立一个共享信息的管理系统成为最佳方案，也就需要建立一个能达到以上要求的数据、信息管理系统，这就是 $& 产生的原因。最早的 $&是对数字化的图样档案进行管理，没有产品数据管理的功能，第二代的 $& 系统才基本具备了以上功能，这种为部门服务的 $& 称为部门级的 $&，第三代的$& 面向全厂、面向产品的生命周期全过程，被称为是企业级的 $&，也称为 2&。 $& 系统的功能是：（ .）对产品开发、制造过程的各种数据进行统一定义和组织，使企业共享统一、规范的数据平台，为各种#3 系统提供集成的接口。（ 4）接收、储存产品开发及制造过程中的各种基本数据并进行有效控制与管理。（ 5）生成产品多视图结构数据，对产品结构进行有效配置与访问。（ /）提供零部件的特征分析与分类检索，提高零部件的通用化、标准化水平，优化产品结构，优化开发与制造过程。（ -）提高产品数据、图样、档案的安全性和使用方便性。（ 6）支持在产品开发与生产过程中应用先进制造技术。) #$% 的应用简化 &# 系统功能与结构（ .）大量的手工输入信息可从 $& 数据库中读取。如产品、零部件属性信息与产品结构信息，产品、零部件图形信息。（ 4） # 系统可以省去以产品部件为单位的工艺信息汇总功能与汇总信息。 $& 系统有强大数据处理功能，只要 # 系统提供基础信息，各种数据处理，报表输出 $& 系统都可完成。（ 5） # 系统可以通过 $& 为 &0% 10 企业资源规划提供合格，规范的工艺信息。（ /） # 系统可以通过 $& 为 #$ 系统提供工艺设计信息。图 6! $& 与 #$% #% 10 的互相关系（ -） # 系统内部集成不需要独立建立产品工艺数据库。如工艺路线，工艺规程，材料定额，工时定额，可用 $& 数据库进行数据管理。（ 6） # 系统不需要文档资料管理功能。 $& 文档资料管理功能完全涵盖了工艺文档资料管理功能。图 6 是 $& 与 #$% #% 10 的互相关系。! （收稿日期： 477,7849）文献资料专业机械设计制造及其自动化学生姓名李润铭班级 B 机制 054 班学号 0510110401 指导教师许晓琴文献资料 1 文劲松，崔树标，徐金榜，李德群，等塑料注塑模具 2004， (5)： 5 2 陈宗舜 . . 用， 2008， (7)： 723董亚峰，程鹏飞，黄莉，等 . 动仿真功能在试验教学中的应用 J. 2007， (1)： 744 张云华 . 齿轮减速器的最优化设计 J. 仿真 / 建模 /008， (9)： 805 张云华 . 滑阀式真空泵振动平衡仿真实验研究 J2007，(9):3986丁杰，荣志林，等变流器柜体结构分析 J2008,(2):277 李文龙，韩明翰，尹建达，等 . 渐开线齿轮廓面的特征线及其误差分析 J. 机械传动 ,2007,(2):208朱茂涛，韩兵，等 . 农用运输车驱动桥壳疲劳寿命分布预测 J2008， (1):1669 谢伟红，叶亮荣，等 . 曲面细分方法及其应用 J. 应用与实用技 ,2007,(2):4510 宋轶民，张俊，郑奇斌，冯志友，张策，曾梅，等 . 双环减速器的弹性动态静力分析 ,2004,(5):5湘电培训与教学 2 0 0 7 年第 3 期一、概述几何造型是 C A D 中的关键技术之一 , 现代工业产品设计对 C A D 系统处理复杂拓扑形体的能力提出了越来越高的要求。虽然以 N U R B S 为代表的造型表示方法已经取得了非常成功的应用 , 但它仅适于表示规则拓扑形体 ( 单个补片 ) , 拼接和裁剪还存在很大困难。细分曲面造型技术是一种基于样条可细化性质基础上的以网格细分为特征的离散造型方法 , 具有表示的任意拓扑性 , 光滑保证性 , 计算简单性等传统方法难以比拟的优点 , 是目前国际上计算机图形学领域的最新技术。本文介绍了几种常用细分方法及其应用。二、细分方法1 . L o o p 细分方法L o o p 法是 C h a r l e s L o o p 提出的一种简单的基于三角形网格的逼近型面拆分细分法。它被证明了包括边界情况在内 , 即使点的价达到 1 0 0 都可以保持续。L o o p 法是基于三向箱样条的细分方法 , 在规则网格处可生成续的曲面 , 奇异点处可以有续 , 其网格可以是任意的。细分规则 L o o p 法的细分规则如图 1 。其中可为或 n 3 , = 3 / ( 8 k ) 边界和折边处使用了特殊规则 , 可以在边界和折边处生成仅依赖于该边上点的三次样条曲线。切向量计算 L o o p 规则中的切向量是非常简单的。内部点的切向量可记为 :( 1 )该公式可以在细分各个的层次应用。通常 , 切向量是用来计算法向量的。法向量可通过叉乘 , 该叉乘可也即由点组成的所有三角形的法线的加权平均。法线的标准计算方式是该点相邻的所有三角形的法线的平均 , 上式可以看作是对此地一个逼近 , 算量要比平均所有三角形法线的计算量小。图 1 L o o p 细分规则在边界上 , 点沿边界线的切线可为。垂直于边界线的切线可为 :( 2 )其中 ,极限位置控制点在细分时 , 其极限点是一个固定点。曲面细分方法及其应用信息工程系谢伟红人力资源部叶亮荣【内容提要】细分曲面造型技术是一种基于样条可细化性质基础上的以网格细分为特征的离散造型方法 , 具有表示的任意拓扑性 , 光滑保证性 , 计算简单性等传统方法难以比拟的优点。本文介绍了常用几种细分方法的细分规则及其应用。如 L o o p 细分法、蝴蝶改进法、 C a t m u l l C l a r k 法和 D o o - S a b i n 法。【关键词】细分方法 L o o p 细分法蝴蝶改进法 C a t m u l l C l a r k 法 D o o - S a b i n 法应用与实用技术 4 5- 培训与教学 2 0 0 7 年第 3 期( 3 )其中对于边界边和折边 , 则为( 4 )2 . 蝴蝶改进法蝴蝶法首先被 D y n , G r e g o r y 和 L e v i n 提出 , 最初的蝴蝶法也是建立在任意三角形网格上的 , 其极限曲面在规则网格处是续的 , 但在 k = 3和 k 7 的奇异点处达不到滑。和基于样条的逼近方法不同 , 蝴蝶法不能产生分段多项式曲面。 Z o r i n 提出了一个改进方案 , 可以在任意网格上产生的曲面。其规则如图2 :其中系数当 k 5 时 , 为; k = 3 , ;蝴蝶法是一种插值型细分法 , 它的偶点保持不变。图 2 蝴蝶改进法细分规则3 . C a t m u l l C l a r k 细分方法C a t m u l l - C l a r k 法是基于张量积双三次样条建立的 , 其规则如下图 3 . 5 所示 , 其中。该法产生的曲面除在奇异点处外 , 其它处处的。图 3 C a t m u l l C l a r k 细分规则在边界运用三次样条系数可以产生满意的效果 , 但不是严格意义的。通过对它的改进 ,可以达到这种结果。如图 3 . 6 。不过 , 更好的方法是用取代 5 / 8 , 用取得 1 / 8 。图 4 改进 C a r m u l l C l a r k 规则C a r m u l l - C l a r k 法是基于四边形网格定义的 ,但可以对任意多边形网格使用 C a r m u l l - C l a r k 规则的通用形式。面点是多边形各角点的平均 ; 边点是边的端点和邻面的新面的的平均 ; 对偶点的计算方式有多种 , 可用下面的公式 :( 5 )4 . D o o - S a b i n 法D o o - S a b i n 细分是一种点拆分的细分方案 , 它在概念上非常简单 , 其奇点和偶点没有差异 , 规则的定义也非常简单 , 一种表达就够了 , 仅在边界处有所不同 , 边界的极限曲线是二次样条线。 D o o -S a b i n 细分的规则如图 5 所示 : 应用与实用技术 4 6- 培训与教学 2 0 0 7 年第 3 期图 5 D o o - S a b i n 细分规则其中系数 ,。对于该系数 C a t m u l l 和 C l a r k 还给了另一种定义 :,。该方案被分析是的。同时它还有一个显著的特性 : 规则点细分可以看作是两次平均步骤地综合。如图 6 。图 6 D o o - S a b i n 规则细分可以看作两次中点细分的综合。H a b i b 和 W a r r e n 提出了一种更简单的方案 ,在规则情况下 , 只需要三个控制点。如图 7 所示。图 7 中边 ( M i d e d g e ) 细分规则其中系数。中边细分方案只具有续 , 它在规则情况下 ,也可以看作两步均值的结果 , 如图 8 所示。图 8 中边法规则细分可以看作两次边点的平均。三、细分方法应用图 9 为不同的细分规则细分结果。一般 , L o o C a r m u l l C l a r k 法细分的结果要好看一些 , 因为它们在规则网格上产生的是曲面。由于正方体的面都是四边形 , C a t m u l l C l a r k 法产生的面最为好看。 L o o p 法产生的面是不对称的 , 因为正方体三角化后本身就是不均匀的。而 D o o - S a b i 蝴蝶法的细分结果和正方体最相似。蝴蝶改进法产生的曲面的质量最差 , 因为它是一种插值法。插值的结果越接近原曲面 , 曲面的质量就越差。图 9 不同的细分规则时 , 四方体细分产生的结果图 1 0 不同的细分规则时 , 四面体的细分结果图 1 0 是四面体的细分结果 , 情况大致相同。注意到 , 对于逼近细分方案 , 都有收缩的趋势 , 这也是它们的一个特性。如果细分结果不必插值初始网格的话 , L o o p 法和 C a r m u l l - C l a r k 法在实际应用中运用的更广泛一些。【参考文献】 1 A d i L e v i n . C o m b i n e d s u b d i v i s i o n s c h e m e s ,P h D t h e s i s , 2 0 0 0 , T e l - A v i v U n i v e r s i t y . 2 A d i L e v i n , C o m b i n e d s u b d i v i s i o n s c h e m e sf o r t h e d e s i g n o f s u r f a c e s s a t i s f y i n g b o u n d a r yc o n d i t i o n s . C o m p u t e r A i d e d G e o m e t r i c D e s i g n 1 6 ( 5 ) ,1 9 9 9 , p a g e s 3 4 5 - 3 5 4 3 C a t m u l l E , C l a r k J . R e c u r s i v e l y g e n e r a t e s p l i n e s u r f a c e o n t o p o l o g i c a l m e s h e s . C o m p u t e rA i d e d D e s i g n , 1 9 7 8 , 1 0 ( 6 ) : 3 0 0 - 3 5 0 4 D e n i s Z o r i n , P e t e r S c h r ? d e r . I m p l e m e n t i n gs u b d i v i s i o n a n d m u l t i r e s o l u t i o n s u r f a c e s J ,S I G G R A P H 2 0 0 0 : 1 0 5 - 1 1 5 应用与实用技术 4 7- -图1 带式输送机减速器齿轮减速器的最优化设计张云华（长江大学机械工程学院，湖北荆州 434023）齿轮减速器是机械产品中最常用的通用减速装置，其性能好坏直接影响机械产品的技术性能。传统的减速器设计通常是选取适当的参数，进行反复的试凑、校核确定设计方案，但也不一定是最佳设计方案；而优化设计的方法则通过设计变量的选取、目标函数和约束条件的确定，建立数学模型，通过求解得到满足条件的最优解，同时缩短设计周期。本文介绍了单级斜齿圆柱齿轮减速器优化设计的过程和方法，建立优化设计数学模型，并利用数学模型的建立首先建立减速器齿轮传动系统的数学模型，然后针对具体问题，编程计算得到最优化设计方案。定目标函数和设计变量1，2根据不同的已知条件和设计要求，齿轮减速器设计的目标和方法是不同的。对于全新的设计，一般是在给定转矩、转速和传动比的情况下，确定主要的传动参数和齿轮结构参数，以使该传动既能满足所有的设计标准、规范和要求，又具有最小的体积和最紧凑的结构。而体现减速器的体积大小和结构紧凑程度的指标之一是减速器两传动齿轮的中心距。对于单级斜齿圆柱齿轮减速器，其中心距为：a=（1+u）式中，z1、u、分别为小齿轮齿数、传动比、法面模数和螺旋角。由此可知，单级斜齿圆柱齿轮减速器设计中的独立参数有三个，由它们构成的设计变量是：Xx1，x2，=mn，T（2）相应的目标函数为：f（X）（1+u）立约束条件2，4齿轮减速器的设计首先必须使其中的传动齿轮具有足够的承载能力和工作寿命，具体来说就是要满足齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度条件。其次，传动系统还必须满足有关的结构要求和润滑要求，最后，还必须根据设计规范和要求对齿轮参数的取值进行必要的限制。由此形成了如下几方面的约束条件：（1）齿面接触疲劳强度条件（简称接触条件）由机械设计理论知，齿轮的齿面接触疲劳强度的校核公式是：Hu+1）式中，K载荷系数，与源动机的类型、载荷性质、转速大小、齿宽系数的大小和制造精度有关。若减速器由电动机驱动，齿宽系数较大，载荷比较平稳，齿轮为非对称布置，可取载荷系数K=1减速器的输入转矩，也是高速级小齿轮承受的转矩，Nd齿宽系数，d=b/d1，于软齿面齿轮，一般取d=1.0；速级小齿轮的分度圆直径，d1=E弹性系数，对锻钢齿轮摘要：在齿轮减速器优化设计目标函数建立、设计变量选取和约束条件确定的基础上，建立其优化设计数学模型，利用通过实例与常规设计结果进行了分析。优化结果表明采用法有效可靠且优于常规设计。关键词：柱齿轮减速器；优化设计中图分类号：献标识码：A 文章编号：10022333（2008）1100800334023，on of of of is is a is on by is 建模 /008年第11期80H结点区域系数，是螺旋角的函数，可由有关的图表查出，记作）；合度系数，姨，其中为接触线长度变化系数，为端面重合度系数，对斜齿轮=重合度系数可记作Z（z1，u，）；旋角系数，用接触应力，由式中硬度作转速n（r/工作寿命t（h）的函数，记作 ZN（n，t）；此可得齿轮的齿面接触强度条件的约束条件为：189.8 ）Z（z1，u，）2u+1）即： ZH（x2，u，1/u+1）0 （6）其中部分系数经整理或函数拟合后为2，3：节点区域系数）495+触寿命系数ZN（n，t）=6001055107（2）齿根弯曲疲劳强度条件（简称弯曲强度条件）齿根弯曲强度的校核公式是F2）式中，和力修正系数、重合度系数和螺旋角系数，它们都是齿数别记作z，）、z，）、Y（z，）和Y（z，）。值由下式计算：）其中，轮材料的弯曲极限应力，可由机械设计手册中查得，曲强度的安全系数，力修正系数，N弯曲强度计算的寿命系数，与应力循环次数从有关图表中查得。由此可得小齿轮和大齿轮的弯曲强度条件为：2）Y（）Y（）（9）即：x2，Sa（x2，（x2，（x2，（10）Sa（（11）其中，经过整理或

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