摆线针轮减速器参数化CAD/CAE系统的研究与开发

论文摘要

摆线针轮减速器在工业生产中具有重要的地位,它主要应用于矿山、冶金、化工、国防、起重运输等部门。摆线针轮减速器具有:传动比大、传动平稳、传递效率高、承载能力大、工作可靠、使用寿命长等特点。但是摆线针轮减速器比一般齿轮减速器结构复杂,因此针对摆线针轮减速器的力学分析比较困难,因而在一定程度上阻碍了摆线针轮减速器的推广。本文以摆线针轮减速器参数化CAD/CAE系统的研究与开发为目标,运用Pro/TOOLKIT和VC++编程对Pro/ENGINEER进行二次开发,完成了摆线针轮减速器的参数化建模,并进行了有限元分析,取得了如下主要成果:（1）利用Pro/TOOLKIT和VC++编程对Pro/ENGINEER进行二次开发,完成摆线针轮减速器参数化系统的开发,从而实现对摆线针轮减速器各个零件的参数化设计。本系统可以避免相似零件的重复造型,从而大大缩短了产品设计的时间,具有实用价值和可推广性。（2）对摆线轮进行受力分析,计算出各个齿上的受力情况,利用ANSYS有限元分析软件对摆线轮进行有限元分析,得出摆线轮的位移矢量图、形变图、应力图。探讨了如何将Pro/ENGINEER中的模型导入ANSYS中,将Pro/ENGINEER和ANSYS进行无缝连接,这对于复杂机械系统的有限元分析具有实用价值。（3）对摆线针轮减速器进行可靠性优化设计,列出目标函数以及约束条件,利用MATLAB编程对摆线针轮减速器的针轮分布圆直径、摆线轮宽度、短幅系数、针齿套外径、转臂轴承外径、柱销直径进行优化。优化以后的摆线针轮减速器承载能力不变,体积更加小,降低了生产的成本。（4）基于Pro/ENGINEER的二次开发研发的参数化系统,对摆线针轮减速器各个零件进行三维建模,并利用Pro/ENGINEER对摆线针轮减速器进行装配和运动学分析,定义各个运动副的驱动源,对摆线针轮减速器进行运动学仿真,分析其运动特性。运动学分析可以检测各个零件的尺寸是否合适,装配关系是否正确,从而提高了设计的效率。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第一章 绪论
• 1-1 摆线针轮减速器的发展与应用
• 1-2 摆线针轮减速器的研究现状
• 1-2-1 摆线针轮减速器国外的研究现状
• 1-2-2 国内研究状况
• 1-3 机械CAD 技术在摆线针轮行星减速器设计中的应用
• 1-4 论文选题意义和研究内容
• 第二章 摆线针轮减速器的参数化设计
• 2-1 摆线针轮减速器参数化总体设计方 案
• 2-2 VC60 开发环境的设置
• 2-3 减速器零部件库的建立
• 2-4 系统应用程序的设计
• 2-5 系统应用程序的注册和运行
• 2-6 本章小结
• 第三章 摆线轮的受力分析及其优化
• 3-1 摆线针轮传动的基本原理
• 3-1-1 摆线针轮减速器的基本结构
• 3-1-2 摆线轮齿廓形成原理
• 3-1-3 摆线针轮传动的传动原理
• 3-2 摆线针轮减速器传动质量的影响因素及其失效形式
• 3-2-1 影响摆线针轮减速器传动质量的因素
• 3-2-2 摆线针轮传动元件的主要失效形式
• 3-3 摆线轮齿廓的受力分析
• 3-4 摆线轮的有限元分析
• 3-4-1 有限元分析软件的选用
• 3-4-2 摆线轮的有限元分析
• 3-5 摆线轮的优化设计
• 3-5-1 目标函数及设计变量的确定
• 3-5-2 约束条件
• 3-6 本章小结
• 第四章 摆线针轮减速器的运动学分析
• 4-1 摆线针轮减速器的装配
• 4-1-1 进入摆线针轮减速器的装配模式
• 4-1-2 各个零部件的装配
• 4-2 摆线针轮减速器的运动仿真
• 4-2-1 定义各个运动副驱动源
• 4-2-2 摆线针轮减速器整体运动仿真
• 4-3 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5-1 结论
• 5-2 展望
• 参考文献
• 致谢