圆锥滚子轴承优化设计CAD系统的研究与开发
发布时间：2023-09-29 00:39
本文综合研究了圆锥滚子轴承优化设计CAD系统开发中的关键技术,包括参数化技术和优 化设计理论。在此基础上,提出了针对圆锥滚子轴承的基于约束的二维特征参数化设计方 法,建立了圆锥滚子轴承优化设计的数学模型。最后,开发了圆锥滚子轴承优化设计CAD系 统。 第一章首先介绍了国内外轴承CAD软件的现状;然后对优化设计理论和参数化技术的发 展进行了阐述;最后介绍了本文工作的内容及章节的安排。 第二章主要讨论了参数化技术理论基础。详细地介绍了特征造型技术的发展及定义, 特征造型的分类及特征造型系统的实现;研究了几何约束的概念、分类和属性,分析了几 何约束模型的建模和求解;阐述了参数化方法:基于几何约束的数学方法、人工智能方法 和基于构造过程法;最后,提出了圆锥滚子轴承专用的基于约束的二维特征参数化设计方 法。 第三章简述了优化设计理论概念、发展;对优化数学模型的三个要素设计变量、目标 函数和约束条件进行了讨论:对优化数学模型的建立及其数值迭代计算和迭代终止准则进 行了研究;在此基础上,给出了圆锥滚子轴承优化设计的三大要素,建立了其优化计算的 数学模型。 第四章介绍了优化设计...
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
目录
第一章 绪论
1.1 轴承设计概述
1.1.1 轴承行业的发展及现状
1.1.2 轴承设计的概念与特点
1.2 CAD软件的发展和现状
1.2.1 CAD软件的发展
1.2.2 国内外CAD软件的现状
1.2.3 国内外CAD软件的不足
1.3 优化设计理论概述
1.3.1 优化设计理论的概念
1.3.2 优化设计理论的发展及现状
1.4 参数化设计技术概述
1.4.1 参数化设计技术发展过程
1.4.2 参数化设计技术发展现状及趋势
1.5 课题的意义、目标及安排
1.5.1 课题的意义
1.5.2 论文的目标
1.5.3 论文的安排
1.6 本章小结
第二章 参数化设计理论及圆锥滚子轴承参数化设计方法研究
2.1 参数化设计技术理论基础
2.1.1 特征造型的发展及定义
2.1.2 特征的分类
2.1.3 特征造型系统的实现技术
2.2 几何约束
2.2.1 几何约束的概念、分类及属性
2.2.2 约束模型及求解
2.3 参数化设计方法
2.3.1 基于几何约束的数学方法
2.3.2 人工智能法
2.3.3 基于构造过程法
2.4 基于几何约束的二维特征参数化圆锥滚子轴承CAD系统
2.4.1 圆锥滚子轴承CAD系统二维特征参数化
2.4.2 基于特征的约束分析与建模
2.4.3 约束方程的建立与求解
2.4.4 圆锥滚子轴承参数化CAD系统的主要功能模块分析
2.5 本章小结
第三章 优化设计理论研究及圆锥滚子轴承优化设计数学模型的建立
3.1 优化设计理论基础
3.1.1 优化设计理论的概念
3.1.2 优化设计理论的发展
3.2 优化设计数学模型构成要素
3.2.1 设计变量
3.2.2 目标函数
3.2.3 约束条件
3.3 优化设计的数学模型及计算收敛准则
3.3.1 优化设计的数学模型
3.3.2 优化设计的数值迭代计算
3.3.3 优化设计迭代计算的终止准则
3.4 圆锥滚子轴承的优化设计数学建模
3.4.1 圆锥滚子轴承概述
3.4.2 目标函数
3.4.3 设计变量
3.4.4 约束条件
3.4.4.1 内圈大、小挡边根部厚度的约束
3.4.4.2 滚子长度的约束
3.4.4.3 内圈、外圈最小有效壁厚约束
3.4.4.4 滚子间的约束
3.4.4.5 保持架梁宽约束
3.4.4.6 内圈大挡边根部厚度α0′强度的约束
3.4.5 圆锥滚子轴承优化设计数学模型
3.5 本章小结
第四章 圆锥滚子轴承优化设计算法研究
4.1 优化设计的算法
4.1.1 无约束优化算法
4.1.2 约束优化算法
4.1.3 遗传算法(Genetic Algorithm)
4.2 圆锥滚子轴承优化设计求解
4.2.1 圆锥滚子轴承优化设计算法的选择
4.2.2 综合约束函数双下降法在圆锥滚子轴承优化设计算法中的应用
4.3 本章小结
第五章 圆锥滚子轴承标准设计方法
5.1 圆锥滚子轴承标准设计概述
5.2 已知外形参数和内部结构主参数
5.3 套圈设计
5.3.1 外圈设计
5.3.1.1 滚子大头与外滚道接触处直径D2′(取值精度0.001)
5.3.1.2 外圈滚道最大直径D2(取值精度0.01)
5.3.1.3 外圈有效壁厚Se(取值精度0.01)
5.3.2 弧形挡边内圈设计
5.3.2.1 内圈弧形挡边曲率半径ρp(取值精度0.001)
5.3.2.2 内圈大挡边形状为弧形时内滚道最大直径di′(取值精度0.001)
5.3.2.3 内滚道在内圈中心线上的投影长度L(取值精度0.1)
5.3.2.4 内滚道最小直径d4(取值精度0.01)
5.3.2.5 内滚道大挡边直径d2(取值精度0.1)
5.3.2.6 内滚道大挡边直径d3(取值精度0.1)
5.3.2.7 内圈有效壁厚Si(取值精度0.01)
5.3.2.8 验算内圈有效壁厚Si及内、外圈有效壁厚差|Si—Se|
5.3.2.9 验算大档边根部宽度a0′
5.3.2.10 内圈小挡边外圆表面最小宽度a′的验算
5.3.2.11 轴承宽度T′及其最大值Tmax，最小值Tmin的验算
5.3.3 锥面挡边内圈设计
5.3.3.1 内圈大档边锥面与端面之间的夹角λ(取值精度1′)
5.3.3.2 内圈大档边锥面与滚道之间的夹角ψ(取值精度1′)
5.3.3.3 内圈大档边形状为锥面时，内滚道最大直径di(取值精度0.001)
5.3.3.4 内圈锥面大档边宽度a0(取值精度0.01)
5.3.4 内、外圈标志中心圆直径dk，Dk及字体高Hz
5.3.4.1 内圈标志中心圆直径dk
5.3.4.2 外圈标志中心圆直径Dk
5.3.4.3 外圈标志面宽度hw及外圈字体高Hz
5.4 滚子设计
5.4.1 滚子球端面曲率半径SR(取值精度1)
5.4.2 滚子全长Lw
5.4.3 滚子小头直径Dw1(取值精度0.001)
5.4.4 滚子球面圆窝直径Δpmax和深度hmax(取值精度0.001)
5.5 筐性保持架的设计
5.5.1 保持架钢板厚度S(取值精度0.1)
5.5.2 压坡角θ1及压坡深度S2
5.5.3 窗孔长度Lc(取值精度0.1)
5.5.4 假想滚子直径Dw′、Dw1′(取值精度0.001)
5.5.5 假想内滚道最大直径di″(取值精度0.001)
5.5.6 窗孔大、小端宽度Δc、Ac1(取值精度0.01)
5.5.7 假想滚子大头与窗孔大头压坡面切点圆直径Dcj(简称计算直径，取值精度0.01)
5.5.8 保持架内侧锥面母线与其轴心线夹角θ(简称保持架内角，取值精度5′，只入不舍)
5.5.9 保持架窗孔大头筋宽lc1(取值精度0.1)
5.5.10 保持架小端底边至窗孔距离lc2(取值精度0.1)
5.5.11 保持架宽度Bc(取值精度0.1)
5.5.12 保持架小端内径dc1(取值精度0.1)
5.5.13 保持架大端内径Dc(取值精度0.1)
5.5.14 保持架底孔直径dc(取值精度0.5)
5.5.15 保持架窗孔底幅高度lc3(取值精度0.1)
5.5.16 保持架窗孔数即滚子数Z
5.6 压力线与轴心线交点至外圈宽端面距离A
5.7 零件质量计算(单位都为KG)
5.7.1 外圈质量W01
5.7.2 内圈质量W02
5.7.3 滚子质量W04
5.7.4 筐性保持架质量W07
5.8 本章小结
第六章 圆锥滚子轴承优化设计CAD系统的实现
6.1 圆锥滚子轴承优化设计CAD系统需求分析
6.1.1 系统设计目标
6.1.2 系统开发工具
6.2 圆锥滚子轴承优化设计CAD系统总体结构
6.2.1 系统设计目标
6.2.2 系统流程
6.2.3 系统主界面
6.3 系统功能模块
6.3.1 系统数据库模块
6.3.2 优化设计模块
6.3.3 标准设计和查询设计模块
6.3.4 设计稿输出模块
6.3.5 菜单设计
6.4 设计实例
6.4.1 30210E的优化设计计算实例
6.4.2 33206E的优化设计计算实例
6.5 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 论文工作的总结
7.2 展望
参考文献
致谢
本文编号：3848937
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
目录
第一章 绪论
1.1 轴承设计概述
1.1.1 轴承行业的发展及现状
1.1.2 轴承设计的概念与特点
1.2 CAD软件的发展和现状
1.2.1 CAD软件的发展
1.2.2 国内外CAD软件的现状
1.2.3 国内外CAD软件的不足
1.3 优化设计理论概述
1.3.1 优化设计理论的概念
1.3.2 优化设计理论的发展及现状
1.4 参数化设计技术概述
1.4.1 参数化设计技术发展过程
1.4.2 参数化设计技术发展现状及趋势
1.5 课题的意义、目标及安排
1.5.1 课题的意义
1.5.2 论文的目标
1.5.3 论文的安排
1.6 本章小结
第二章 参数化设计理论及圆锥滚子轴承参数化设计方法研究
2.1 参数化设计技术理论基础
2.1.1 特征造型的发展及定义
2.1.2 特征的分类
2.1.3 特征造型系统的实现技术
2.2 几何约束
2.2.1 几何约束的概念、分类及属性
2.2.2 约束模型及求解
2.3 参数化设计方法
2.3.1 基于几何约束的数学方法
2.3.2 人工智能法
2.3.3 基于构造过程法
2.4 基于几何约束的二维特征参数化圆锥滚子轴承CAD系统
2.4.1 圆锥滚子轴承CAD系统二维特征参数化
2.4.2 基于特征的约束分析与建模
2.4.3 约束方程的建立与求解
2.4.4 圆锥滚子轴承参数化CAD系统的主要功能模块分析
2.5 本章小结
第三章 优化设计理论研究及圆锥滚子轴承优化设计数学模型的建立
3.1 优化设计理论基础
3.1.1 优化设计理论的概念
3.1.2 优化设计理论的发展
3.2 优化设计数学模型构成要素
3.2.1 设计变量
3.2.2 目标函数
3.2.3 约束条件
3.3 优化设计的数学模型及计算收敛准则
3.3.1 优化设计的数学模型
3.3.2 优化设计的数值迭代计算
3.3.3 优化设计迭代计算的终止准则
3.4 圆锥滚子轴承的优化设计数学建模
3.4.1 圆锥滚子轴承概述
3.4.2 目标函数
3.4.3 设计变量
3.4.4 约束条件
3.4.4.1 内圈大、小挡边根部厚度的约束
3.4.4.2 滚子长度的约束
3.4.4.3 内圈、外圈最小有效壁厚约束
3.4.4.4 滚子间的约束
3.4.4.5 保持架梁宽约束
3.4.4.6 内圈大挡边根部厚度α0′强度的约束
3.4.5 圆锥滚子轴承优化设计数学模型
3.5 本章小结
第四章 圆锥滚子轴承优化设计算法研究
4.1 优化设计的算法
4.1.1 无约束优化算法
4.1.2 约束优化算法
4.1.3 遗传算法(Genetic Algorithm)
4.2 圆锥滚子轴承优化设计求解
4.2.1 圆锥滚子轴承优化设计算法的选择
4.2.2 综合约束函数双下降法在圆锥滚子轴承优化设计算法中的应用
4.3 本章小结
第五章 圆锥滚子轴承标准设计方法
5.1 圆锥滚子轴承标准设计概述
5.2 已知外形参数和内部结构主参数
5.3 套圈设计
5.3.1 外圈设计
5.3.1.1 滚子大头与外滚道接触处直径D2′(取值精度0.001)
5.3.1.2 外圈滚道最大直径D2(取值精度0.01)
5.3.1.3 外圈有效壁厚Se(取值精度0.01)
5.3.2 弧形挡边内圈设计
5.3.2.1 内圈弧形挡边曲率半径ρp(取值精度0.001)
5.3.2.2 内圈大挡边形状为弧形时内滚道最大直径di′(取值精度0.001)
5.3.2.3 内滚道在内圈中心线上的投影长度L(取值精度0.1)
5.3.2.4 内滚道最小直径d4(取值精度0.01)
5.3.2.5 内滚道大挡边直径d2(取值精度0.1)
5.3.2.6 内滚道大挡边直径d3(取值精度0.1)
5.3.2.7 内圈有效壁厚Si(取值精度0.01)
5.3.2.8 验算内圈有效壁厚Si及内、外圈有效壁厚差|Si—Se|
5.3.2.9 验算大档边根部宽度a0′
5.3.2.10 内圈小挡边外圆表面最小宽度a′的验算
5.3.2.11 轴承宽度T′及其最大值Tmax，最小值Tmin的验算
5.3.3 锥面挡边内圈设计
5.3.3.1 内圈大档边锥面与端面之间的夹角λ(取值精度1′)
5.3.3.2 内圈大档边锥面与滚道之间的夹角ψ(取值精度1′)
5.3.3.3 内圈大档边形状为锥面时，内滚道最大直径di(取值精度0.001)
5.3.3.4 内圈锥面大档边宽度a0(取值精度0.01)
5.3.4 内、外圈标志中心圆直径dk，Dk及字体高Hz
5.4.1 滚子球端面曲率半径SR(取值精度1)
5.4.2 滚子全长Lw
5.4.4 滚子球面圆窝直径Δpmax和深度hmax(取值精度0.001)
5.5 筐性保持架的设计
5.5.1 保持架钢板厚度S(取值精度0.1)
5.5.2 压坡角θ1及压坡深度S2
5.5.4 假想滚子直径Dw′、Dw1′(取值精度0.001)
5.5.5 假想内滚道最大直径di″(取值精度0.001)
5.5.6 窗孔大、小端宽度Δc、Ac1(取值精度0.01)
5.5.7 假想滚子大头与窗孔大头压坡面切点圆直径Dcj(简称计算直径，取值精度0.01)
5.5.8 保持架内侧锥面母线与其轴心线夹角θ(简称保持架内角，取值精度5′，只入不舍)
5.5.9 保持架窗孔大头筋宽lc1(取值精度0.1)
5.5.10 保持架小端底边至窗孔距离lc2(取值精度0.1)
5.5.11 保持架宽度Bc(取值精度0.1)
5.5.12 保持架小端内径dc1(取值精度0.1)
5.5.13 保持架大端内径Dc(取值精度0.1)
5.5.14 保持架底孔直径dc(取值精度0.5)
5.5.15 保持架窗孔底幅高度lc3(取值精度0.1)
5.5.16 保持架窗孔数即滚子数Z
5.6 压力线与轴心线交点至外圈宽端面距离A
5.7 零件质量计算(单位都为KG)
5.7.1 外圈质量W01
第六章 圆锥滚子轴承优化设计CAD系统的实现
6.1 圆锥滚子轴承优化设计CAD系统需求分析
6.1.1 系统设计目标
6.1.2 系统开发工具
6.2 圆锥滚子轴承优化设计CAD系统总体结构
6.2.1 系统设计目标
6.2.2 系统流程
6.2.3 系统主界面
6.3 系统功能模块
6.3.1 系统数据库模块
6.3.2 优化设计模块
6.3.3 标准设计和查询设计模块
6.3.4 设计稿输出模块
6.3.5 菜单设计
6.4 设计实例
6.4.1 30210E的优化设计计算实例
6.4.2 33206E的优化设计计算实例
6.5 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 论文工作的总结
7.2 展望
参考文献
致谢
本文编号：3848937
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