基于模块的行星减速器设计自动化及修形齿面重构技术研究

摘要

低速、重载行星齿轮减速器广泛应用于矿山、煤矿、船舶等处的机械设备中作为减速、增速或变速装置。其设计计算频繁，工作量大。为了提高设计效率，适应市场竞争需求，采用新的设计方法对行星减速器进行设计。同时为了提高低速、重载行星减速器齿轮的承载能力和稳定性，需要对齿轮齿面进行修形，并重构修形齿轮。
　　 本文将模块化设计思想应用到行星减速器设计中，设计了一套基于知识库的行星减速器设计自动化与模块参数化设计系统。同时本文在获得修形结果的基础了，利用NURBS曲面对修形齿轮齿面进行重构，在CATIA环境下获得了修形齿轮实体模型。
　　 论文主要研究工作如下:
　　 (1)将行星减速器的设计知识程序化，利用CATIA二次开发CAA，建立了基于知识库的减速器自动化设计系统。
　　 (2)将模块化设计思想应用在减速器设计中，对行星减速器进行模块划分;根据模块的划分，建立了行星减速器模块参数化设计系统，同时建立了减速器各个零部件之间的约束关系，采用自底向上的装配方法实现减速器的自动装配，并检查了干涉。
　　 (3)研究了NURBS曲线曲面插值算法，在获得修形结果的基础上，利用CATIA及其二次开发CAA反算修形齿面的控制顶点、权因子和节点矢量等参数。
　　 (4)根据得到的修形齿面参数，在CATIA中实现修形齿面的参数化重构，并通过调节控制点和权因子修改齿面形状，得到满足要求的修形齿面后，并在CATIA环境下得到修形后的齿轮三维模型。
　　 本文设计的行星减速器设计自动化系统提高了减速器的设计效率，且模块化参数化设计系统适应于其他类型减速器的零件建模，具有一定的通用性。修形齿面的NURBS曲面重构系统实现了修形齿轮在CAD中的表现，为验证修形结果提供了模型，具有一定的创新型。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 国内外研究现状及发展趋势

1．2．1 设计自动化国内外研究现状

1．2．2 模块化设计国内外研究现状

1．2．3 修形齿面重构方法国内外研究现状

1．3 本文研究目的

1．3．1 选题依据

1．3．2 课题研究目的

1．4 课题研究内容

第2章 模块化设计及其在行星减速器中应用

2．1 模块化设计概论

2．1．1 模块化设计的基本概念和方法

2．1．2 模块化设计的步骤

2．2 模块化设计在减速器中应用

2．2．1 减速器模块化设计的原理

2．2．2 减速器模块的划分

2．3 本章小结

第3章 基于知识库的行星减速器设计自动化

3．1 减速器设计知识分类和表示方式

3．1．1 减速器设计知识分类

3．1．2 减速器设计知识表示方式

3．2 基于知识库的行星减速器设计自动化

3．2．1 减速器总体设计

3．2．2 减速器结构设计

3．3 行星轮减速器设计自动化实例

3．4 本章小结

第4章 基于CAA的模块参数化设计

4．1 CATIA/CAA简介

4．1．1 CATIA V5

4．1．2 CAA V5

4．2 减速器模块参数化设计

4．2．1 基于CATIA的参数化设计

4．2．2 减速器模块参数化设计

4．3 减速器参数化装配及干涉检查

4．3．1 参数化装配

4．3．2 装配结果及干涉检查

4．4 行星减速器模块参数化设计与装配实例

4．5 本章小结

第5章 修形齿面的NURBS曲面重构

5．1 修形齿面节点坐标获取

5．1．1 修形量计算

5．1．2 获得修形后节点坐标

5．2 修形齿面反算控制点

5．2．1 计算u向多边形

5．2．2 计算v向多边形

5．3 CATIA中NURBS齿面重构

5．4 NURBS曲面形状调节及曲面质量分析

5．4．1 NURBS曲面形状调节

5．4．2 NURBS曲面质量分析

5．5 修形齿轮参数化重构实例

5．6 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文及参与项目