基于Pro-E蝸桿傳動優(yōu)化模型CAD系統(tǒng)的研究.pdf

1、蝸桿傳動由于變速比大而且結構緊湊,有利于減小設備體積,并且傳動平穩(wěn)、無噪音,故在各種機械傳動中應用較為普遍。但也存在一些缺點,由于蝸桿與蝸輪之間傳動是靠滑動摩擦,因而機械效率低下,使得蝸桿傳動的使用范圍受到限制。隨著工業(yè)化水平的突飛猛進,以傳遞運動為主的蝸桿傳動越來越多地應用于各種機電產品的設計過程。
　　 然而蝸桿傳動傳統(tǒng)設計過程的特點是它的每一個環(huán)節(jié)都是依靠設計者用手工的方式來完成的。從本質上來說大都是憑借設計者直接的或間接

2、的經驗知識,通過類比分析法或經驗公式來確定設計方案。對于特別重要的設計或計算工作量不太大的設計,有時也可以對擬定的幾個方案進行計算對比與選擇,方案選定后按機械零件的設計方法設計零件,最后繪出零件圖和裝配圖,編寫技術文件,完成整機設計。應用傳統(tǒng)的機械設計方法,具有極大的局限性。這主要表現在:第一,方案的擬定在很大程度上取決于設計者的個人經驗,即使同時擬定了少數幾個方案,也難以獲得最優(yōu)方案。第二,在分析計算工作中,由于受人工計算條件的限制,

3、只能采用靜態(tài)的或近似方法而難以按動態(tài)的或精確的方法計算。計算結果未能完全反映零部件的真正工作狀態(tài),影響了設計質量。第三,設計工作周期長,效率低。
　　 目前國內針對蝸桿傳動CAD(Computer Aided Design)系統(tǒng)的研究大多是集中在二維方面,因此本文采用了三維CAD軟件Pro/Engineer環(huán)境下進行蝸桿傳動的優(yōu)化設計。通過對蝸桿傳動相關理論的詳細論述,主要包括蝸桿傳動的主要參數、幾何尺寸、滑動速度與效率以及蝸桿

4、傳動強度與熱平衡的計算等理論知識,利用Pro/Engineer的參數化技術建立了蝸桿蝸輪的實體模型。同時將優(yōu)化設計方法應用于蝸桿傳動設計,以蝸桿傳動中心距最小為目標函數,建立了蝸桿傳動優(yōu)化設計的數學模型。在求解的過程中采用Matlab軟件中求解約束極小值優(yōu)化工具箱函數fmincon進行數值的運算。本文還對Pro/Engineer二次開發(fā)的關鍵技術進行深入研究,利用它的二次開發(fā)軟件包Pro/Toolkit,結合VC++面向對象語言實現了D