外文翻譯--多級(jí)變速箱的優(yōu)化設(shè)計(jì)傳動(dòng)部件的建模 中文版

1 附錄 多 級(jí) 變速箱的優(yōu)化設(shè)計(jì)傳動(dòng)部件的建模 教授博士博 伊達(dá)爾 ROSI， DR 亞歷山大馬林科維奇 ,vencl 先生 摘要 : 利用優(yōu)化設(shè)計(jì)的齒輪傳動(dòng)，能夠確定最佳的齒輪傳動(dòng)參數(shù)之間的關(guān)系，以及各傳輸階段區(qū)別。本文提出了齒輪傳動(dòng)的優(yōu)化和多目標(biāo)優(yōu)化程序一一標(biāo)準(zhǔn)程序?qū)τ诿總€(gè)傳輸階段。本文的第二部分是集中在圓柱齒輪，常用的機(jī)械零件，齒輪傳動(dòng)的主要零件。這些模型是用零件裝配設(shè)計(jì)在 CATIA軟件模塊 v5r11。 在有限元分析模型研究 someapplications 完成了優(yōu)化 。 關(guān)鍵字： 優(yōu)化設(shè)計(jì)，常用的機(jī) 械零件，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，齒輪建模， CATIA 1.簡(jiǎn)介 從優(yōu)化與決策理論的概念可以 知道 所有階段的設(shè)計(jì)中的重要作用過程。優(yōu)化設(shè)計(jì)的理論和應(yīng)用方法將 展示 出一個(gè)多 級(jí) 變速箱的例子。變速箱 是 機(jī)器的一個(gè)重要組成 成 員， 廣泛應(yīng)用于 工程領(lǐng)域，它必須滿足非常嚴(yán)格的技術(shù)要求 ， 可靠性，效率，精密制造的齒輪，軸承等 。精密 的測(cè)試制造齒輪 、軸承等該領(lǐng)域的最新成果技術(shù)已應(yīng)用于制造過程。 計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，與相應(yīng)的計(jì)算機(jī)程序 （ AutoCAD， Solid Works， CATIA， 等），有很 多 專家發(fā)現(xiàn)在高技術(shù)水平的地方減速器設(shè)計(jì)系統(tǒng)發(fā)展很快。因 此，可以說，目前，變速箱的設(shè)計(jì)不再是一個(gè)“日常工作”，大多數(shù)情況下，基于設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)。 本文演示應(yīng)用非線性多目標(biāo)優(yōu)化方法，專家以當(dāng)一個(gè)模塊在變速箱設(shè)計(jì)系統(tǒng)為目的建立這樣一個(gè)強(qiáng)大的方法。簡(jiǎn)介一些標(biāo)準(zhǔn)，考慮到的理想性能，結(jié)合高質(zhì)量齒輪箱部件模型對(duì)一個(gè)火車齒輪模型實(shí)現(xiàn)一個(gè)重要步驟。 2.變速箱分解 變速箱復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng)可以分解成相應(yīng)的交互齒輪數(shù)。這意味著對(duì)于多級(jí)變速箱的程序優(yōu)化也可以通過相應(yīng)數(shù)量進(jìn)行的階段。在第一個(gè)優(yōu)化階段，特點(diǎn)是比較小的變量數(shù)，每箱傳動(dòng)比的分配的階段是在定義的條件該齒輪體積最小。在第 二階段， 多目標(biāo)優(yōu)化問題的求解通過引入更多的標(biāo)準(zhǔn)，表示變速箱的基本性能。因此，必須滿足以下幾個(gè)方面的限制：負(fù)荷分布，應(yīng)力，運(yùn)動(dòng)學(xué)正確的共軛齒輪。 多級(jí)變速箱的目標(biāo)函數(shù)表示該齒輪組的體積，可以寫在表格下面的關(guān)系 1 ： f(x) = 0.25d13jI(1+uI2)+jIId32/d12jI(1+uII2)+.) (1) 注釋： Ul， UII 特定的傳動(dòng)比多級(jí)齒輪傳動(dòng)的階段； D1， D3 直徑，主動(dòng)齒輪； J = B / D1主動(dòng)的齒輪直徑寬度比驅(qū)動(dòng)齒輪的運(yùn)動(dòng)學(xué)圈。 對(duì)目標(biāo)函數(shù)的聲明，它也是必 要的從功能限制的角度定義的第一階段齒輪的表面強(qiáng)度，這可以寫在下面的表格： G（ x） =Z (2 K T1)/d13 (U1+1)/U1 SH1/SH (2) 2 而且，從強(qiáng)度角度量： g(x)=K Y (2T1)/( 1 d12 m1) f1/SF (3) 在完全類似的情況下，功能限制從傳輸階段的表面的體積力確定了變速箱。 從開始的對(duì)變速器傳動(dòng)比的技術(shù)要求，它也要確定在功能上的限制方程形式： h1(x)=u-u1 u2 u3 u(n)=0 (4) 根據(jù)確定的目標(biāo)函數(shù)和的限制，可以注意到這個(gè)問題屬于非線性優(yōu)化領(lǐng)域的不等式形式的限制。為解決這個(gè)問題的方案，計(jì)算機(jī)程序 SUMT 法，基于混合罰函數(shù)，已經(jīng)被應(yīng)用。圖 1顯示結(jié)果的圖形表示計(jì)算機(jī)程序 SUMT?；诮孛嫦鄳?yīng)的功能的域?qū)τ诙嗉?jí)最佳傳動(dòng)比變速箱是通過以下方式定義： 圖 1：輪系總傳動(dòng)比和體積之間的關(guān)系 完成此分析分解變速箱，這是增加了一個(gè)對(duì)的形式的限制不等式，基于應(yīng)力的限制： -I級(jí)齒輪齒應(yīng)力 -II級(jí)齒輪齒應(yīng)力 基于齒輪應(yīng)力關(guān)系價(jià)值的齒輪模塊法： -對(duì)接觸應(yīng)力 3 對(duì)彎曲應(yīng) 力 圖 2顯示的圖形解釋的關(guān)系（ 7）和（ 8）的齒數(shù) Z1功能。上兩個(gè)在圖 2線路提出了齒輪模數(shù)值并對(duì)接觸應(yīng)力和較低的值的齒根應(yīng)力的測(cè)定。線和在圖 2中可容空間。表明，接觸應(yīng)力與齒輪模數(shù)的關(guān)系（ 7）優(yōu)先，是用于齒輪的尺寸測(cè)定。 齒數(shù) Z1 圖 2：模數(shù)值與齒數(shù)圖 3.齒輪建模 齒輪在今天是非常重要的機(jī)械零件，普遍使用在不同類型的變速箱和傳動(dòng)裝置。特別是圓柱形的齒輪是最適用的，具有很高的傳動(dòng)效率和簡(jiǎn)單的生產(chǎn)。圓柱齒輪建模是非常重要的設(shè)計(jì)過程，為使齒輪箱實(shí)際模型，如齒輪和傳 動(dòng)結(jié)構(gòu)的分析優(yōu)化。去年，這個(gè)過程可以很快速定性使用新的軟件工具，如 CATIA。這個(gè)軟件是很復(fù)雜的，但一些主要模塊部分的設(shè)計(jì)和裝配設(shè)計(jì)中采用圓柱齒輪建模。主要問題是任何齒輪建模是定義一個(gè)真正的齒之后，將其導(dǎo)入到齒輪體的制備。圓柱形的齒輪建模包括幾個(gè)階段，取決于齒輪體及其生產(chǎn)方式：齒輪建模過程的第一階段是定義漸開線齒輪齒廓。第二階段，在切割或擠壓齒輪箱體，部分是利用 CATIA模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)齒輪機(jī)構(gòu)。第三階段，只有在焊接方法齒輪本體，是將所有部件使用組件設(shè)計(jì)模塊。所有這些階段包括多種經(jīng)營(yíng)它將分別描述在 4 后續(xù)的章節(jié)。每 一章的主要內(nèi)容為一般建模，使用一些具有特殊的操作 CATIA軟件在齒輪建模與實(shí)例不同的圓柱齒輪建模。 內(nèi)齒輪齒廓曲線有一節(jié)四個(gè)不同的線和外部環(huán)境分析，明確了齒輪的完整輪廓。所以有漸開線齒廓圓弧，圓弧形腳，齒頂圓弧擺線弧作為連接 4 。在分析運(yùn)動(dòng)學(xué)方法對(duì)輪廓定義是定義一個(gè)很大的限制設(shè)置和約束方程的參數(shù)輪廓圓弧角。經(jīng)過矩陣變換接觸線嚙合矩陣參數(shù)方程齒輪的齒廓曲線可以確定?；诖私馕鲞\(yùn)動(dòng)學(xué)模型的計(jì)算機(jī)程序來定義齒輪廓 5 點(diǎn)。 齒輪建模是非常有用的，使現(xiàn)實(shí)的齒輪傳動(dòng)的仿真，所以有很多其他的分析。不同的軟件工 具在今天使用的機(jī)械設(shè)計(jì)和機(jī)械零件的造型，如 ACAD，機(jī)械工程師和最后的桌面，親年工程制圖， CATIA等，但可以看出齒輪建模（特別是內(nèi)齒輪）與真實(shí)分布比較復(fù)雜的建模所有其他的機(jī)械元件。這里將介紹圓柱齒輪建模使用 CATIA的可能性 v5r11 軟件。取決于生產(chǎn)方式和齒輪體形式可以使用設(shè)計(jì)模塊或部分 CATIA 軟件組件設(shè)計(jì)。 對(duì)于簡(jiǎn)單的圓柱齒輪設(shè)計(jì)（平）第一步是定義正確的草圖，在漸開線齒形坐標(biāo)（從第一階段）應(yīng)進(jìn)口。后設(shè)計(jì)師可以將基于草圖的特征（創(chuàng)建墊），把切齒輪模型是在圖 3所示。 圖 3：圓柱齒輪的簡(jiǎn)單模型 向前一步是設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)齒輪體，可以通過旋轉(zhuǎn) skatch使建模圖，或是生產(chǎn)過程的模擬。在圖 4給出了一種齒輪模型也采用 skatch很少基于草圖的，打扮和轉(zhuǎn)化特征。介紹了齒輪使用中常見的，他們有一個(gè)外部的漸開線齒廓。但在某些情況下，如行星齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)，有必要做一個(gè)模型內(nèi)部的異形齒輪。為此，設(shè)計(jì)師必須計(jì)算漸開線齒廓坐標(biāo)的新表，由使用外部齒輪作為一種工具，使內(nèi)部輪廓。正確的素描和其他特征，其他圓柱齒輪建模已被使用。 5 圖 4：圓柱齒輪模型制造 裝配設(shè)計(jì)是另一個(gè)模塊設(shè)計(jì)，這是在完成所有零件和標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng) 在部分或形狀建模元素的模塊設(shè)計(jì)。此外，它是可能的插入新的在現(xiàn)有的組件和身體也做布爾操作之間的身體如果它是必要的。這些之間的布爾運(yùn)算體組裝體，相交體，等。 使用裝配設(shè)計(jì)的最佳樣本圓柱齒輪的焊接數(shù)量的分離元素。這意味著這種類型的齒輪組成以許多元素為藍(lán)本，零件設(shè)計(jì)的主要部件為漸開線齒形，外板焊接中央筒板和兩側(cè)兩圈六加強(qiáng)筋（圖 5）。 6 圖 5：焊接的圓柱齒輪 齒輪建模是非常重要的因?yàn)樵S多應(yīng)用程序可以做：完成組裝后可以做運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真，使用另一個(gè)CATIA模塊單元。內(nèi)外齒輪的模型可用于解決很多機(jī)械工程的問題，如結(jié)構(gòu)分析 ，相應(yīng)的齒輪之間接觸壓力和許多其他分析 8 。一個(gè)典型的這可能是以下結(jié)構(gòu)為例采用有限元法進(jìn)行分析，其中圖 6顯示了齒輪模型 77633這使得 18965節(jié)點(diǎn)四面體。 7 圖 7：在有限元網(wǎng)形齒輪模型 應(yīng)力值（圖 7）是在高負(fù)荷的齒輪重要的建設(shè)性的觀點(diǎn)可以在設(shè)計(jì)和優(yōu)化過程和程序也非常有用。 圖 7：利用應(yīng)力值加載齒輪模型計(jì)算及其結(jié)構(gòu)分析 8 4.結(jié)論 本文是一個(gè)簡(jiǎn)短的說明，更廣泛的研究與建設(shè)強(qiáng)大的多目標(biāo)優(yōu)化方法引入變速箱設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)。指出了分解的多級(jí)變速箱復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)的必要性。在此過程中，變速箱優(yōu)化程序也通過了相應(yīng)數(shù)量的階段。在這第一次的優(yōu)化階段，實(shí)際的域應(yīng)用齒輪箱的定義，然而，在第二階段，多目標(biāo)優(yōu)化解決了問題。 從這里介紹建模部分，可以說，它只提出一個(gè)簡(jiǎn)短的圓柱齒輪在 CATIA的可能性模型軟件。除了建模部分介紹和裝配設(shè)計(jì)模塊，在本文結(jié)束添加 CATIA強(qiáng)大的今天可能的最完整的設(shè)計(jì)軟件在工程設(shè)計(jì)中具有廣泛的應(yīng)用范圍。 9 參考文獻(xiàn) 1 ROSIB， 1993：參數(shù)調(diào)查行星齒輪傳動(dòng)的優(yōu)化傳輸，博士論文，機(jī)械工程學(xué)院，貝爾格萊德大學(xué) 2 Arora J.， 1989：優(yōu)化 設(shè)計(jì)介紹，麥格勞 希爾圖書公司，紐約 3 ROSIB， marinkovi答：行星齒輪傳輸作為一個(gè) tribosystem：效率計(jì)算和仿真， TG 詞匯研討會(huì)，維也納，十一月 2003。 4 科爾伯恩， J. R.， 1987：漸開線的幾何齒輪，施普林格出版社，紐約 5 ROSIB， B rinkovec， marinkoviA.，巴甫洛夫 N.：定義分析運(yùn)動(dòng)學(xué)方法內(nèi)部圓柱齒輪，南斯拉夫會(huì)議“ irmes 2002”，機(jī)械工程學(xué)院 srpsko薩拉熱窩， Jahorina 波黑， 2002九月，訴訟，第 625-630。 6 ROSIB：行星輪系，專論，機(jī)械工程學(xué)院，大學(xué)貝爾格萊德，在 2003年的編輯。 7 ROSIB， marinkoviA，