CA6140车床主轴箱三维建模及优化设计讲述PPT.pptVIP

床头轴 床头斜齿轮 主轴部分装配图 Company Logo LOGO 指导教师：张 龙 毕设题目：CA6140车床主轴箱传动系统三维建模及优化设计 班级：08机制（2）班 学生：肖 声 建 学号：20070310010310 1.充分了解CA6140的工作原理，建立三维模型。意义：加深对机械设计、制造及工艺的理解，锻炼理论联系实际能力。 2.更新标注。意义：加深对公差与配合的理解及实际应用，了解我国的国标改动史。 3.优化设计。意义：加深对机械优化设计的理解和实际应用，更深刻理解机械优化可以提高技术经济性。 课题研究的目的、意义 毕业设计的结构和主要内容 第一部分 主轴部分三维建模 第二部分 标注更新 第三部分 传动系统优化设计 第一部分 主轴部分结构的三维建模 1主轴的三维建模 2床头斜齿轮的三维建模 注意轴的各部位尺寸 注意倒角和倒圆角的地方 注意弄清楚齿轮的齿根圆、齿顶圆、分度圆和基圆直径 渐开线的生成（主要是在记事本中输入渐开线方程） 第二部分 标注更新 国家标准的历史 标准的编号和名称 新旧标准的对照更新 部分紧固件技术差异 部分轴承被替代 这些国标的修改，有助于与国际标准接轨，方便吸纳国际的先进术，增强我国的生产力 第三部分 传动系统优化设计 1、CA6140传动系统介绍 2、数学模型的建立 3、优化设计数学模型求解 传动路线分析 传动结构式 传动平衡式 CA6140主轴箱优化问题 设计变量的确定 目标函数确定 约束条件确定 fmincon函数简介 编写目标函数 编写非线性约束的m文件 计算结果分析 传动路线分析 传动结构式 传动平衡式 用传动平衡式可以分别计算出主轴正转时的24级转速范围值为10-1400(r/min), 主轴反转时的12级转速值为12级转速范围值为14-1580(r/min) CA6140主轴箱优化问题 CA6140车床运动的主要参数： nmin=10r/min nmax=1400r/min 变速级数Z=24 电动机输入功率P1=7.5kW 输入转速n1=1450r/min 床身最大加工直径400mm 优化路线 设计变量的确定 在此以m1，m2，m3为设计变量，其中m1，m2，m3分别表示Z1与Z2,Z3与Z4,Z5与Z6的模数 在车床主传动系统的3个传动组中，取Z1，Z3，Z5为设计变量 车床主传动系统共有3个齿轮传动组,则有2个独立的传动比设计参数，即选用i1,i2（i3=i/i1i2）为设计变量，其中i1，i2,i3分别表示轴Ⅰ与轴Ⅱ，轴Ⅱ与轴Ⅲ，轴Ⅲ与轴Ⅵ的传动比 以传动齿轮的齿宽为设计变量, 在此b1,b2,b3为设计变量，分别表示齿轮1，齿轮3，齿轮5的齿宽 目标函数确定 约束条件确定 齿数Z1，Z3，Z5应大于不发生根切的最小齿数:Zmin-Z1≤0,Zmin-Z3≤0,Zmin-Z5≤0； 齿轮宽度的约束：8≤b1≤20,8≤b2≤20,10≤b3≤25； 动力传动的齿轮模数应大于2 mm, 即2≤m1≤5,2≤m2≤5,2≤m3≤8； 为了限制大齿轮的直径不至于过大、小齿轮的直径不能大于d1max得Z1m1-d1max≤0，Z3m2-d1max≤0，Z5m3-d1max≤0 轴传递的额定扭矩： 6.在工程实际中, 闭式齿轮失效的主要形式为齿轮齿面接触疲劳破坏。因此, 设计齿轮通常是以齿面接触强度为主要依据。对于钢制齿轮以圆柱齿面接触强度为准 约束条件确定 公式中： K—载荷系数； T—主动齿轮转矩，Nm； b—齿轮宽度，mm； df—主动齿轮分度圆直径，mm； i一对齿轮传动比； [σH]—一对齿轮材料的许用接触应力 约束条件确定 整理约束条件得： 约束条件确定 代入数据整理得： 以车床主传动系统传动齿轮的体积和最小为优化目标函数，数学模型整理如下： fmincon函数简介 优化工具箱提供fmincon函数用于对有约束优化问题进行求解，其语法格式如下： x = fmincon(fun,x0,A,b) x = fmincon(fun,x0,A,b,Aeq,beq) x = fmincon(fun,x0,A,b,Aeq,beq,lb,ub) x = fmincon(fun,x0,A,b,Aeq,beq,lb,ub,nonlcon) x=fmincon(fun,x0,A,b,Aeq,beq,lb,ub,nonlcon,options) x=fmincon(fun,x0,A,b,Aeq,beq,lb,ub,nonlcon,options,P1,P2, ...) [x,fval] = fmincon(...) [x,fval,exitflag] = f