蝸輪蝸桿傳動及其優(yōu)化設計

資源目錄里展示的全都有預覽可以查看的噢，，下載就有,,請放心下載，原稿可自行編輯修改=【QQ：11970985 可咨詢交流】====================喜歡就充值下載吧。。。資源目錄里展示的全都有，，下載后全都有,,請放心下載，原稿可自行編輯修改=【QQ：197216396 可咨詢交流】==================== 蝸桿蝸輪傳動CAD系統(tǒng)設計 一 課題來源： 老師指定 二 研究目的和意義： 機械工業(yè)肩負著為國民經(jīng)濟各個部門提供技術(shù)裝備的重要任務。機械工業(yè)的生產(chǎn)水平是一個國家現(xiàn)代化建設水平的主要標志之一。隨著計算機的普及，計算機的各種技術(shù)相繼被開發(fā)和應用，其中重要的一項就計算機輔助設計(CAD).通過計算機的輔助設計，能極大的節(jié)約人力物力，縮短開發(fā)周期。 本課題研究的是蝸桿傳動。蝸桿傳動是在空間交錯的兩軸間傳遞運動和力的一種傳動機構(gòu)，兩軸線的夾角可以為任意角，常用的為90°，由于蝸桿傳動不僅能實現(xiàn)大的傳動比，同時傳動時能實現(xiàn)多對齒嚙合，沖擊載荷小，傳動平穩(wěn)，噪聲低，擁有自鎖性等優(yōu)良特性，因此應用十分廣泛。 但是由于在蝸輪蝸桿傳動設計中，要涉及到許多設計規(guī)則和公式的應用、大量圖表數(shù)據(jù)的處理、結(jié)構(gòu)參數(shù)的選定和計算以及圖形的繪制等工作。若采用傳統(tǒng)的設計方法,則需要人工查閱大量的設計手冊資料,進行大量繁瑣的計算工作,這樣的設計包含許多重復性工作,存在效率低下等不足。一般的CAD系統(tǒng)只能完成簡單的參數(shù)化繪圖或者單一的結(jié)構(gòu)設計任務,功能有相當?shù)木窒?。為? 設計開發(fā)了符合Windows 標準的蝸桿參數(shù)化CAD系統(tǒng)，此系統(tǒng)能分別獨立地進行蝸桿傳動的參數(shù)化設計和參數(shù)化繪圖,同時實現(xiàn)了蝸輪蝸桿傳動設計和繪圖一體化是非常必要的。 本課題通是基于AutoCAD軟件平臺，應用其開發(fā)工具ObjectARX 和VisualC++程序設計語言，設計，開發(fā)蝸輪蝸桿傳動CAD系統(tǒng)。該系統(tǒng)能根據(jù)用戶的初始參數(shù)，交互完成蝸輪蝸桿傳動設計，包括設計數(shù)據(jù)的存取，參數(shù)的設計與計算，蝸輪蝸桿傳動部分裝配圖的自動繪制等功能。本設計的意義就在于節(jié)約大量的人力工作，將系統(tǒng)滲透到企業(yè)設計制造生產(chǎn)行業(yè)中，能縮短企業(yè)在產(chǎn)品設計的周期，使產(chǎn)品能較快地投入生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率，同時也降低了設計成本，為企業(yè)創(chuàng)造更多的價值。 三 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 隨著計算機的普及，計算機的各種技術(shù)相繼被開發(fā)和應用，其中重要的一項就計算機輔助設計(CAD)，由于計算機技術(shù)日新月異，硬件更新速度更新日益加快, 在這短短的四十幾年中，計算機分別經(jīng)歷了大型機、小型機、工作站、微機時代，每個新時代都出現(xiàn)了新的流行的CAD/CAM軟件。在工作站時代，UG、Pro/Engineer是工作站平臺三維CAD/CAM軟件的佼佼者，而在當今微機時代，AutoCAD則在Windows平臺的二維CAD/CAM軟件中處于領(lǐng)先地位。AutoCAD是一種功能強大的繪圖軟件,提供大量的命令和豐富的菜單、工具條以方便用戶使用。它雖然是非專業(yè)軟件，但是擁有二次開發(fā)的環(huán)境。社會的進步、工業(yè)的發(fā)展必然需要更高層次的軟件，國內(nèi)外已進入了對CAD開發(fā)的階段，這也是AutoCAD軟件歷經(jīng)久而不衰的原因?，F(xiàn)在國外成功的CAD技術(shù)開發(fā)企業(yè)為了加快CAD技術(shù)開發(fā)步伐，都選擇了高起點的CAD技術(shù)開發(fā)戰(zhàn)略，即利用已有的技術(shù)成果，在此基礎(chǔ)上二次開發(fā)自己的CAD技術(shù)，雖然國內(nèi)CAD技術(shù)也有一定的成果，但在很多行業(yè)基本上還是空白。 我國目前CAD/CAM軟件不管是從產(chǎn)品開發(fā)水平還是從商品化、市場化程度都與發(fā)達國家有不小的差距。CAD/CAM技術(shù)水平還處于向高技術(shù)集成和向產(chǎn)業(yè)化商品化過渡的時期,研制的軟件在可靠性和穩(wěn)定性方面與國外工業(yè)發(fā)達國家的軟件尚有一些差距,還沒有針對性的軟件,使用一般都是通用性軟件?；诂F(xiàn)今國內(nèi)CAD二次開發(fā)技術(shù)較國外水平偏低，尤在制造業(yè)方面更為突出，所以本設計就針對此問題研究了基于AutoCAD的蝸輪蝸桿傳動CAD系統(tǒng)設計的課題。 四 研究內(nèi)容與途徑 研究內(nèi)容：基于AUTOCAD軟件平臺，應用其開發(fā)工具ObjectARX和Visual C++ 程序設計語言，設計，開發(fā)蝸輪蝸桿傳動CAD系統(tǒng)。該系統(tǒng)能根據(jù)用戶初始參數(shù)，交互完成蝸輪蝸桿傳動設計，包括設計數(shù)據(jù)的存取，參數(shù)的設計與計算，蝸輪蝸桿傳動部分裝配圖的自動繪制等。 研究途徑：Visual C++ 自從誕生以來, 一直是Windows 環(huán)境下的主要應用開發(fā)系統(tǒng), 它包含兩套完整的Windows 應用程序開發(fā)系統(tǒng): 應用程序接口(API )和微軟基本類庫(MFC ), 用戶既可以過Win 32 API 來開發(fā)C 語言編寫的Windows 應用程序, 訪問底層Win 32 函數(shù), 也可以通過MFC 來編寫可視化的Windows程序。本系統(tǒng)主要采用MFC 框架來編寫程序,MFC 有許多優(yōu)點: 用戶不需建立框架, 開發(fā)系統(tǒng)自動產(chǎn)生應用程序框架, 使用方便, 也可訪問Windows API , 支持ActiveX 控件, 尤其對數(shù)據(jù)庫訪問簡單、方便、可靠。 VC++ 數(shù)據(jù)庫編程是程序設計中的一項重要內(nèi)容, 同時提供了一整套的類庫支持, 如 CDatabase 、Crecordset 、Crecord 2View 和CDBException , 通過這些MFC 類的封裝, 編寫數(shù)據(jù)庫程序相當方便。事實上,Visual C++ 產(chǎn)品包含了兩個相互獨立的數(shù)據(jù)庫訪問系統(tǒng): 開放數(shù)據(jù)庫互連(ODBC)和數(shù)據(jù)訪問對象(DAO )。本文應用ODBC 標準, 它包含了一組可擴展的動態(tài)連接庫(DLL ), 這些動態(tài)連接庫為編程提供了一個標準的數(shù)據(jù)庫應用程序的程序設計接口。而且ODBC 是基于結(jié)構(gòu)化查詢語言(SQL)的標準化版本而設計的, 所以借助于ODBC 和 SQL, 可以編寫獨立于任何數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品的數(shù)據(jù)庫訪問代碼。 在機械產(chǎn)品研制開發(fā)中涉及的蝸桿蝸輪類零件主要有變速器蝸桿蝸輪機構(gòu)、主減速蝸桿蝸輪機構(gòu)等, 蝸桿蝸輪的設計與傳遞功率、傳動比、所選材料, 加工方法有關(guān), 計算項目繁多, 需查 閱大量圖表, 有些項目還需要反復計算調(diào)整, 勞動強度大, 計算 據(jù)庫中, 作為歷史記錄, 以便后續(xù)設計查詢, 數(shù)據(jù)庫除包含m d1外, 還包含載荷情況、材料和轉(zhuǎn)速等具體原始數(shù)據(jù), 通過點擊查設計計算系統(tǒng), 可以集成、擴充了多年積累的若干經(jīng)驗公式, 尤其是使用數(shù)據(jù)庫技術(shù), 使歷史設計記錄可以快速查看參考, 所以本系統(tǒng)具有計算速度快、精度高、使用方便等特點。 而蝸桿蝸輪傳動用于傳遞交錯軸之間的運動和動力 , 在工程中應用十分廣泛 , 由于其外形曲面比較復雜 , 應用傳統(tǒng)方法對其進行繪制時 , 不僅過程繁瑣、效率低 , 而且容易出錯。隨著 CAD技術(shù)、虛擬制造技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的迅速發(fā)展 , 三維參數(shù)化造型的應用已日趨廣泛 , 應用先進的三維 CAD軟件可以實現(xiàn)復雜零件的精確造型。 蝸輪蝸桿設計要涉及到許多設計規(guī)則和公式的應用、大量圖表數(shù)據(jù)的處理、結(jié)構(gòu)參數(shù)的選定和計算以及圖形的繪制等工作。若采用傳統(tǒng)的設計方法，則需要人工查閱大量的設計手冊資料，進行大量繁瑣的計算工作，這樣的設計包含許多重復性工作，存在效率低下等不足。一般的CAD系統(tǒng)只能完成簡單的參數(shù)化繪圖或者單一的結(jié)構(gòu)設計任務，功能有相當?shù)木窒蕖? 本系統(tǒng)的目的是根據(jù)用戶選擇輸入原始數(shù)據(jù)系統(tǒng)計算出蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu)設計所需要的參數(shù)并能根據(jù)參數(shù)在編輯區(qū)內(nèi)能繪制零件圖。我們提供兩種方法，第一種是通過用戶自己輸入結(jié)構(gòu)參數(shù)來生成圖形，以滿足用戶特殊的要求；另外一種是系統(tǒng)根據(jù)已知原始參數(shù)計算帶輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)，再利用結(jié)構(gòu)參數(shù)繪制零件圖。所以從總體上講，本系統(tǒng)主要包括兩大模塊：計算模塊和繪圖模塊?？傮w結(jié)構(gòu)如下圖所示： 主界面功能選擇 參數(shù)輸入 輸入設計原始數(shù)據(jù) 蝸輪蝸桿傳動設計 蝸輪蝸桿設計 用戶輸入 輸入圖形參數(shù) 參數(shù)化繪圖 結(jié)果輸出與保存 圖4-1 總體結(jié)構(gòu) 蝸輪蝸桿CAD系統(tǒng)作具體劃分為6個小模塊：數(shù)據(jù)輸入模塊；設計計算模塊；結(jié)構(gòu)選型模塊；繪圖功能模塊；標注功能模塊；輸出功能模塊。其功能模塊圖如圖3-2所示： 蝸輪蝸桿CAD系統(tǒng)統(tǒng) 設 計計算模塊 數(shù)據(jù)輸入模塊 結(jié)構(gòu)選型模塊 繪圖功能模塊 標注功能模塊 輸出功能模塊 圖4-2 功能模塊 蝸桿蝸輪設計系統(tǒng)采用VC++6.0 編寫, 根據(jù)設計蝸桿蝸輪分類不同, 該系統(tǒng)主要包括 4 個功能模塊: 圓柱蝸桿設計、環(huán)面蝸桿設計、錐蝸桿設計、其他蝸桿, 同時, 該系統(tǒng)還包含蝸桿蝸輪歷史設計記錄數(shù)據(jù)庫模塊, 各功能模塊相互獨立, 分別包含尺寸計算、強度校核、失效形式校核等內(nèi)容, 其總體結(jié)構(gòu)框圖 1 所示(以圓柱蝸桿為例, 其它類型蝸桿設計步驟和其相同, 只是計算較為復雜)。 以圓柱蝸桿設計模塊為例, 該功能模塊包含原始數(shù)據(jù)的輸入(設計功率、傳動比、材料選取、轉(zhuǎn)速輸入、強度預算、強度校核等), 強度計算對于蝸桿蝸輪而言, 由于齒面間相對滑動速度較大, 因而發(fā)熱量大, 故其主要失效形式有點蝕、膠合和磨損, 而一般情況下, 蝸桿材料的強度、硬度高于蝸輪材料的強度、硬度, 故失效常常發(fā)生在蝸輪輪齒。因此, 蝸桿按照接觸疲勞強度設計計算, 閉式傳動蝸輪按照接觸疲勞強度設計計算后, 按彎曲疲勞強度進行校核, 開式傳動蝸輪按彎曲疲勞強度設計計算后, 按照接觸疲勞強度進行校核。在該流程圖中, 啟動程序, 先輸入設計功率、傳動比、蝸桿頭數(shù)、特性系數(shù)、載荷系數(shù)、傳動效率、轉(zhuǎn)速和選擇材料的強度和硬度, 系統(tǒng)根據(jù)輸入?yún)?shù)按齒面接觸強度設計求出m d1; 校核彎曲強度。最后系統(tǒng)以文件格式打印輸出, 同時存儲該設計記錄到數(shù)據(jù)庫中以供以后設計查詢。 其它參數(shù)也可在該系統(tǒng)中進行擴展。其它功能模塊除包含圓柱蝸桿設計模塊功能外, 還包含其它特殊的計算, 最后也是通過數(shù)據(jù)庫技術(shù)存儲歷史記錄。 數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建和訪問 本系統(tǒng)利用蝸桿蝸輪設計計算得到的結(jié)果m d1 保存到數(shù)據(jù)庫中, 作為歷史記錄, 以便后續(xù)設計查詢, 數(shù)據(jù)庫除包含m d1外, 還包含載荷情況、材料和轉(zhuǎn)速等具體原始數(shù)據(jù), 通過點擊查詢, 可以查看該詳細情況, 所有數(shù)據(jù)保存到一個DAT 文件中。 VC++ 編程 在主程序界面上, 點擊原始數(shù)據(jù)輸入可以開啟原始數(shù)據(jù)輸入對話框, 在此對話框中選擇閉式或開式后輸入原始數(shù)據(jù), 這里的材料輸入包括材料的強度和硬度; 而載荷系數(shù)、蝸桿頭數(shù)人為的主觀因素, 所以需人為輸入確定。主對話框中的接觸強度計算按鈕是按照接觸強度設計計算蝸桿蝸輪, 而按彎曲強度進行驗算(當然也可按彎曲強度進行計算而按接觸強度進行校核), 結(jié)果輸出用于輸出計算結(jié)果。菜單“蝸桿蝸輪計算”中包含幾個子菜單, 除了能實現(xiàn)上述功能外, 還可通過查詢歷史記錄子菜單, 調(diào)用查詢數(shù)據(jù)對話框,以對歷史設計記錄進行訪問。 五 工作的主要階段和進度： 08.12.5—09.1.5 整理收集資料，明確課題任務，完成開題報告，外文翻譯； 09.2.16—2.28 畢業(yè)實習，寫實習報告； 09.3.01—5.22 完成畢業(yè)設計正文， 機設計計算，建模編程，調(diào)試程序，繪圖，編寫畢業(yè)設計說明書，論文或完成論文結(jié)構(gòu)的設計和撰寫論文，提交 初稿及修改論文，包括：論文提綱，理論分析及計算。 09.5.22—6.03 整理設計自己了，完善并提交設計成果 09.6.03—6.07 準備答辯 09.6.08——6.12 畢業(yè)答辯 六 最終目標及完成時間：提供可正確運行的軟件，源程序以及開題報告，說明書，圖紙，譯文和論文的電子文檔。預計6.01號完成 七 現(xiàn)有條件及必須采取的措施：電腦以及相關(guān)軟件，設計所需用相關(guān)資料，但是由于資料不是很齊全，對相關(guān)軟件的不熟悉，必須加強課下的強化。 八 協(xié)助單位及要解決的問題：三峽大學機械與材料學院 閱讀文獻和資料 [1] 濮良貴，紀名剛．機械設計（第七版）．北京：高等教育出版社，2001 [2] 申永勝主編．機械原理教程．清華大學出版社，1999 [3] 成大先主編．機械設計手冊（機械傳動）．化學工業(yè)出版社，2004 [4] 王福軍 張志民 張師偉.主編AutoCAD2000環(huán)境下C/Visual C++應用程序的開發(fā)教程. 北京希望電子出版社，2000 [5] 國家標準局．GB3480- 83 漸開線圓柱齒輪承載能力計算方法．北京：機械工業(yè)出版社，1983 [6] 凍杉，王寧，郭創(chuàng)峰．用ObjectARX開發(fā)AutoCAD2000應用程序．人民郵電出版社，2000 [7] 余承飛，方勇．AutoCAD2000二次開發(fā)技術(shù)（ObjectARX）．北京：人民郵電出版社，1999 [8] 寧汝新，趙汝嘉，歐宗瑛．CAD/CAM技術(shù)．機械工業(yè)出版社，2005 [9] 童秉樞，李學志，吳志軍等．機械CAD技術(shù)基礎(chǔ)．清華大學出版社，1996 [10] 機械設計手冊編委會．機械設計手冊．機械工業(yè)出版社，2004 [11] 孫江宏，丁立偉，米潔．AutoCAD ObjectARX開發(fā)工具及應用．清華大學出版社，1998 [12] 熊歆斌．Visual C++程序設計培訓教程．清華大學出版社，2002