文档介绍：宁夏大学
硕士学位论文
四圆弧齿轮三维实体设计与有限元分析专用软件的开发
姓名:李辉
申请学位级别:硕士
专业:机械制造及其自动化
指导教师:段建中
20090301
摘要四圆弧齿轮殖莩堇S伤母鲈不∽槌是一种最新发明的新型齿轮,在齿面接触强度和轮齿弯曲强度方面,都比渐开线齿轮和双圆弧齿轮高。传统的圆弧齿轮设计方案采用手工设计,设计周期长、效率低。而现代设计方法,@眩珻原理深奥,工程技术人员不易理解接受,不利于推广这种性能优异的齿轮。所以必须设计专用软件以实现几何设计和力学计算的自动化。本文正是针对此目的开发了“傻瓜式”的圆弧齿轮专用软件瓽不〕萋秩S胗邢拊7治黾晌R惶澹构こ碳际跞嗽泵娑缘闹挥谐萋模数、齿数、螺旋角等这些熟悉的齿轮基本参数。瓽砑且豢罨贠夹文诤说模负紊杓坪陀邢拊AρЪ扑阌谝惶宓专业圆弧齿轮软件。瓽砑目7⒎治T不〕萋秩堤褰#邢拊G按恚邢元计算,有限元后处理和人机交互界面制作五部分。有限元前处理包括圆弧齿轮建模,齿轮有限元网格划分,齿轮材料的选择、约束及齿轮载荷的确定,其中,圆弧齿轮建模包括端面齿廓建模、齿面螺旋面建模;有限元计算包括四面体单元的单元刚度计算,总体刚度的合成;有限元后处理包括节点位移,单元应力和主应力的计算及生成应力云图;人机交互界面制作则包括圆弧齿轮鹘缑妫萋钟邢拊7治鲋鹘缑娴闹谱鳌为应用所开发的软件,首先实现对四圆弧齿轮的参数化建模,为有限元分析齿轮提供了精确的模型,然后对四圆弧齿轮三维实体模型进行网格划分,针对四面体单元建立单元刚度矩阵和求解节点位移与单元应力等问题,进行了具体的分析和论述。为了提高计算结果的可视性,开发了有限元后处理程序,将抽象的数据表格转化为生动直观的应力云图。开发出真正适合工程技术人员使用的人机交互界面,进行四圆弧齿轮的自动化设计、分析;最后,为验证瓽砑挠邢拊7治黾扑憔ǘ龋≡窳艘坏湫褪道⒔浼扑憬峁有限元模块的计算结果进行比较,考察两者之间的吻合程度。比较结果表明,瓽砑挠邢拊7治鼍ǘ扔隨募扑憬峁纸咏关司脑不〕萋郑堤澹邢拊#砑7
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研究生签轹季⋯躲参烀年撕抵Ⅵ·昵淙帆讪犄β独创性声明关于论文使用授权的说明C艿难宦畚脑诮饷芎笥ψ袷卮诵本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得宁夏大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全了解宁夏大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同意宁夏大学可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。导师签名:时问:
论文述及的新型齿轮一多圆弧齿廓齿轮【浚捎诔堇<负谓峁垢丛樱捎糜邢拊7ú⑶医ḿ扑第一章言引机械设计类软件开发现状简述软件图形内核的简介医学影像处理、地球科学、流体力学等领域过程自动化才能使得这种新技术在企业得到普及。本研究工作—一软件的开发就是针对的几何模型、进行坐标变换、产生光照效果、进行纹理映射、产生雾化效果等所有的二维和三维目前,圆弧齿轮在几何设计方面依然处于手工设计阶段。其力学计算总体上来说也在沿用‘悬臂梁’法,这种方法并不能真实地反映齿轮的的受力状况。为了圆弧齿轮的强度计算能够满足工程需要,将自动设计与有限元法全面引入圆弧齿轮力学领域就有着十分重要的现实意义。对于本特定机械设计类专用软件的一次有益尝试。这种将几何设计与有限元分析为一体的软件将会为新技术的推广和使用铺平了道路。在工业发达国家,机械设计与制造软件的开发已经日益细化。除了大型通用软件外,涌现出了大量针对某一特定通用零部件的设计与力学计算为一体的软件。如喷嘴系统设计与力学分析软件,离心泵设计与流体力学专用软件,等等【U饫嘧ㄓ萌砑某鱿质且蛭!蛱煜隆拇笮软件在应用于很多特定场合时没有针对性,进而造成了用户在使用上的诸多困难。最典型的就是大型有限元分析软件褂谜弑匦胧质煜び邢拊@砺郏裨蚰岩杂行У卦擞萌砑实际问题。复杂的有限元数学理论往往使得企业一线技术人员望而生畏,这也是有限元软件在企业普及率不高的原因。我国在专用机械设计软件的开发方面远远落后于发达国家,迄今为止很难见到商业化程度较高的,专门针对某类特定机构的,集几何设计与力学分析为一体的软件。本论文所完成的软件是将多圆弧齿轮的几何设计与有限元力学计算为一体的专用软件。用户在力学计算方面不用学习有限元理论,在几何设计方面只需对多圆弧齿轮的基本原理有所了解即可。真正实现了设计过程快速化