奥利康锥齿轮的参数化设计-论文模板.doc

奥利康锥齿轮的参数化设计-论文VisualLISP环境下奥利康锥齿轮参数化设计系统的研究姚慧曹岩陈江波(西安工业大学机电工程学院西安710032)摘要:关键词:奥利康锥齿轮;参数化设计;VisualLISP摆线齿锥齿轮分为“奥”制和“克”制两种[1][2],奥利康锥齿轮采用等高齿,齿线是长幅外摆线,加工时机床调整方便,计算简单,且承载能力高,运转平稳,对安装误差和变形不敏感;轴向力大,且随转相变化,广泛用于汽车制造业,如小汽车、小货车及其制造业,因此奥利康锥齿轮传动设计是经常会遇到的工作,如果仅依靠传统设计方式,不仅工作繁琐、效率低而且出错率比较高,因此研究并开发一种符合工程设计****惯的计算机辅助设计系统非常必要。当前,国内外关于外齿轮类零件参数化CAD设计研究主要集中在参数化绘图方面,并且也多集中在直齿轮和斜齿圆柱、圆锥齿轮方面[8][9],对于弧齿、摆线齿锥齿轮的研究也大多集中在齿形功能和制造方面[10][11],对于其参数设计研究较少[12],对奥利康锥齿轮的智能参数化设计几乎是空白[13]。本文针对奥利康锥齿轮的设计流程,在VisualLISP开发环境下采用模块化设计,开发了设计流程控制模块、算法模块、几何参数信息模块和参数化绘图模块,并通过与快捷、友好的用户界面链接,实现从传动设计与校核,输出几何参数报表到绘制齿轮结构图的设计过程,从而大大缩短设计周期、提高设计效率。锥齿轮的失效形式主要表现为点蚀、胶合、磨损、塑性和断齿变形等,由于锥齿轮大小端面参数不同和轴相交的特点,也会出现小端压溃、干涉、大端断轴、小端轮缘裂开等特殊情况。通常对于闭式锥齿轮传动,先进行齿面接触强度设计再进行齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度的校核,对于不重要的传动情况可省略强度校核;对于开式锥齿轮传动,往往只按弯曲强度进行初步设计,必要时进行齿根弯曲强度校核。考虑上述两种情况,本文中奥利康锥齿轮传动设计过程及其CAD系统实现方式如图1所示。为了同时满足开式和闭式两种传动情况,本文系统中初步设计部分包括齿面接触强度设计和齿根弯曲强度设计两种方法选择,并分别进行抽象提取形成特定的算法,采用VisualLISP程序开发实现。另外,初步设计和强度校核过程都分别涉及大量图、表类型的参数,对于这些参数进行数字化处理,形成特定的参数库,且此参数库具有可扩充性。对于设计结果、校核结果和锥齿轮的几何参数则由专门的设计数据库来管理,并最终形成报表输出。参数化绘图部分根据设计数据库中提供的锥齿轮几何参数信息,利用VisualLISP程序能够调用绘图命令的特点,采用基于尺寸驱动的参数化方法实现绘图过程,它是一个相对独立的设计模块可独立使用。整个设计流程由VisualLISP程序开发的设计流程控制程序来实现设计进度的控制和设计信息的反馈。图1奥利康锥齿轮传动设计及其系统实现针对奥利康锥齿轮传动设计流程的特点,本系统采用模块化设计方法,研究并开发了用户管理界面模块、算法模块、参数信息模块和参数化绘图模块,各个模块之间既独立又相互联系,如图2所示。图2系统框架及模块结构用户管理界面模块系统用户管理界面模块包括用户界面的组成和管理两部分,用户管理界面是由若干窗体组成,它是连接设计与校核、参数信息、参数化绘图的桥梁。当系统接到设计任务后,用户界面将提示用户确定设计初始条件,在设计参数库中检索关键参数,并将处理后的参数赋予对应的设计变量,调用相关设计算法和校核算法程序完成奥利康锥齿轮的设计并输出设计结果即设计数据信息,设计数据信息中的几何参数信息形成与锥齿轮参数化绘图相联系的外部参数报表,提示用户进行参数化绘图并调用参数化绘图程序,根据几何参数报表中的参数信息进行尺寸驱动完成绘图过程,生成所设计的奥利康锥齿轮结构图。本文采用DCL对话框来开发用户管理界面。算法模块和参数信息模块算法模块和参数信息模块分别由两个子模块组成,如图2所示,根据《机械设计手册》和用户设计任务的初始条件,设计算法模块与用户可实现实时交互,引导用户选择具体的初步设计方式,然后,针对用户选择的初步设计方式,该模块通过交互方式从设计参数信息模块所包含的符合该设计方式的设计参数库中获得满足设计任务的设计参数,完成初步设计,确定奥利康锥齿轮的基本几何参数,进而通过设计算法模块中的几何尺寸算法完成奥利康锥齿轮的几何尺寸计算,输出几何参数信息到设计数据信息模块中对应的数据库中,同时还形成几何参数报表用于参数化绘图。对于齿轮强度校核则由强度校核算法模块中所包含的齿面接触强度和齿根弯曲强度算法来实现,并且强度校核过程也与参数信息模块发生数据的传输。算法模块主要基于VisualLISP开发实现,参数信息模块基于SLD文件、DCL对话框的多类控件和VisualLISP程序开发。参数化绘图模块本文的参数化绘图是将要绘制的奥利康锥齿轮工