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滚动轴承性能仿真及优化设计软件的开发

作　者: 黑留民
导　师: 马伟
学　校: 河南科技大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 滚动轴承 CAXA实体设计二次开发优化算法性能仿真
分类号: TP311.52
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本文针对轴承行业发展的趋势,以深沟球轴承和圆柱滚子轴承为研究对象,分别设计和开发了滚动轴承主参数优化CAD系统和性能分析系统。系统的实现,对提高滚动轴承设计精度和质量、缩短设计与制造周期、促进轴承行业发展等方面均具有十分重要的意义。滚动轴承主参数化CAD系统的开发主要涉及到主参数优化设计技术、CAXA实体设计二次开发技术、数据库技术以及基于CAXA二次开发平台的三维实体模型和二维工程图的输出技术等。系统基于CAXA实体二次开发平台ICAPI,采用基于COM组件开发的方法,通过VC++语言编程来实现。系统开发采用模块化设计的方法,主要包括优数据库模块、优化设计模块、检索模块、标准设计模块、输出模块等。文中对各主要模块的实现方法分别作了论述:系统底层选用ACCESS数据库作为支撑,建立了优化数据表、结构参数数据表、公差数据表、性能参数计算系数表等,供上层模块调用、修改或存储。优化设计模块以滚动轴承寿命为目标建立优化设计的数学模型,并选取综合约束函数双下降法来求解。标准设计模块以优化设计结果为输入,调用公式计算求得滚动轴承的全部设计参数。输出模块中三维零件模型由系统调用ICAPI指令直接实现,装配体模型由ICAPI的坐标转换机制完成,而二维工程图输出则是通过调用工程图模板的方法来实现。性能分析系统的开发建立在滚动轴承拟静力学分析的基础上,其主要功能是对主参数优化系统的设计结果或由其他方法获得的结果进行验证。系统同样采用模块化设计的方法:计算模块利用Newton-Raphson法对拟静力学分析模型求解,数据库模块为计算提供所需的参数并存储计算结果,输出模块利用Tecplot软件将仿真分析的结果转化为图形输出。

全文目录

摘要  2-3
ABSTRACT  3-8
第1章绪论  8-18
  1.1 引言  8
  1.2 CAD 技术及其发展  8-12
    1.2.1 CAD 的发展历程  9-10
    1.2.2 我国CAD 技术应用及发展  10
    1.2.3 CAD 技术发展现状及趋势  10-12
  1.3 滚动轴承动力学性能仿真研究及其发展  12-15
    1.3.1 滚动轴承的分析方法及其发展  12-13
    1.3.2 国内外轴承性能仿真技术发展及现状  13-15
  1.4 课题研究的主要内容及研究方法  15-16
    1.4.1 课题研究内容  15-16
    1.4.2 研究方法  16
  1.5 课题的研究意义  16-18
第2章 CAXA 实体设计软件及其二次开发平台  18-26
  2.1 CAXA 实体设计介绍  18
  2.2 CAXA 实体设计二次开发关键技术  18-23
    2.2.1 应用程序接口ICAPI  18-21
    2.2.2 基于COM 组件的二次开发方法  21-22
    2.2.3 CAXA 实体设计的参数化设计方法  22-23
  2.3 二次开发环境下的实体造型技术  23-24
    2.3.1 轴承零件的实体模型生成  23-24
    2.3.2 装配体生成  24
  2.4 二维工程图生成  24-25
  2.5 本章小结  25-26
第3章滚动轴承主参数优化设计  26-36
  3.1 滚动轴承设计概述  26-27
  3.2 滚动轴承优化设计数学模型的建立  27-31
    3.2.1 深沟球轴承优化设计数学模型的建立  27-29
    3.2.2 圆柱滚子轴承优化设计数学模型的建立  29-31
  3.3 滚动轴承优化设计算法的选取  31-33
  3.4 主参数优化设计的实现  33-35
  3.5 本章小结  35-36
第4章滚动轴承主参数优化 CAD 系统的实现  36-52
  4.1 滚动轴承主参数优化CAD 系统总体设计  36-39
    4.1.1 系统需求分析及设计目标  36
    4.1.2 系统功能模块划分及系统流程图  36-38
    4.1.3 系统开发工具的选择  38-39
  4.2 系统模块设计及界面实现  39-50
    4.2.1 滚动轴承设计主界面  39-41
    4.2.2 优化设计模块设计及界面  41-43
    4.2.3 检索模块设计及界面  43-45
    4.2.4 标准设计模块设计及界面  45-46
    4.2.5 数据库及接口模块  46-48
    4.2.6 输出模块设计及界面  48-50
  4.3 系统优化设计实例  50-51
  4.4 本章小结  51-52
第5章滚动轴承性能分析系统的实现  52-68
  5.1 滚动轴承主要性能参数计算  52-55
    5.1.1 表面接触应力和变形计算  52-53
    5.1.2 滚动轴承额定负荷  53-54
    5.1.3 滚动轴承许用转速及摩擦力矩  54-55
  5.2 滚动轴承拟静力学分析模型的建立  55-61
    5.2.1 深沟球轴承的运动及受力分析  55-58
    5.2.2 圆柱滚子轴承运动及受力分析  58-61
  5.3 数学模型的求解  61-62
  5.4 滚动轴承拟静力学仿真分析系统的实现  62-67
    5.4.1 仿真分析系统流程及模块组成  62-63
    5.4.2 系统开发工具的选取及界面设计  63-67
  5.5 本章小结  67-68
第6章结论与展望  68-70
  6.1 结论  68-69
  6.2 工作展望  69-70
参考文献  70-73
致谢  73-74
攻读硕士学位期间的研究成果  74

滚动轴承性能仿真及优化设计软件的开发

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