ca6140車床主軸箱傳動系統三維建模及優化設計畢業論文(已修改)

　

【正文】 \華東交通大學畢業設計畢業設計（論文）誠信聲明 本人鄭重聲明：所呈交的畢業設計（論文）是我個人在導師指導下進行的研究工作及取得的研究成果。就我所知，除了文中特別加以標注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經發表和撰寫的研究成果，也不包含為獲得華東交通大學或其他教育機構的學位或證書所使用過的材料。 如在文中涉及抄襲或剽竊行為，本人愿承擔由此而造成的一切后果及責任。 本人簽名__________ 導師簽名__________ 年 月 日59華東交通大學畢業設計（論文）開題報告書課題名稱CA6140車床主軸箱傳動系統三維建模及優化設計課題來源課題類型AX導 師張龍學生姓名肖聲建學 號20070310010310專 業機械設計制造及自動化開題報告內容：一、課題研究的目的、意義 ，建立三維模型。意義：加深對機械設計、制造及工藝的理解，鍛煉理論聯系實際能力。 。意義：加深對公差與配合的理解及實際應用。 。意義：加深對機械優化設計的理解和實際應用能力。 。二、研究現狀 普通車床是車床中應用最廣泛的一種，約占車床類總數的65%，因其主軸以水平方式放置故稱為臥式車床。 CA6140型普通車床的主要組成部件有：主軸箱、進給箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、絲杠和床身。 主軸箱：又稱床頭箱，它的主要任務是將主電機傳來的旋轉運動經過一系列的變速機構使主軸得到所需的正反兩種轉向的不同轉速，同時主軸箱分出部分動力將運動傳給進給箱。主軸箱中等主軸是車床的關鍵零件。主軸在軸承上運轉的平穩性直接影響工件的加工質量，一旦主軸的旋轉精度降低，則機床的使用價值就會降低。本次設計的主要任務是對CA6140車床主軸箱現有資料進行圖紙標注的更新（根據最新國標），繪制二維圖紙，建立三維模型，并根據參考文獻的方法對主軸箱傳動系統參數進行優化設計。在此次設計中，最關鍵的是要熟練掌握三維制圖技術，通過3d圖展示使得主軸箱內部的運動一目了然，并通過查閱相關最新國標，把原來80年代的圖紙資料的標注進行更新。Pro/E軟件的特點：真實性：Pro/E軟件作為一種三維設計軟件，其三維造型本身可使設計師方便的觀察、測量出各零件間的間隙、配合情況、干涉現象（俗稱相抗）等數據；Pro/E軟件的真實性還表現在其所建模型與設計意圖完全一致，所有結構都是用三維模型處理的，不需要在二維圖中做任何附加處理，完全的所見即所得。基于特征：Pro/E軟件的所有模型結構和裝配結構均以特征形式存儲，可靈活運用Pro/E軟件4R1I（Redefine，Reorder，Reroute，Relation，InsertMode）功能對其進行操作。全相關：Pro/E軟件可在零件、部件、二維工程圖、加工處理等各個狀態下修改零件和裝配尺寸，完成結構改進，對于Pro/E軟件零件、部件、二維工程圖、加工處理等是全相關的。參數化：Pro/E軟件的零件、部件、二維工程圖、加工處理等各個狀態下的所有尺寸均以參數形式保存，可方便修改結構。Pro/E軟件應用現狀：Pro/E在各行各業中的應用越來越廣泛、越來越深入，雖然和AUTOCAD 等二維繪圖軟件相比，Pro/E 的使用相對要難得多，但這并沒有阻止人們對它的學習、使用及開發。這也充分說明了Pro/E 具有人們所渴望的優良的性能和靈活多變的開發方法。總之，Pro/E作為三維造型設計系統，是一套由設計至生產的機械自動化軟件，其功能強大，用途廣泛，是新一代CAD/CAM/CAE系統軟件。它以尺寸驅動、特征建模、全參數設計、單一全關聯的數據庫、虛擬現實及多數據接口等優點改變了傳統的設計觀念，使設計工作直觀化、高效化、精確化和系統化，成為目前機械CAD 領域的新標準。與傳統的CAD系統僅提供繪圖工具不同，Pro/E提供了一套完整的機械產品解決方案，包括工業設計、機械設計、模具設計、鈑金設計、加工制造、機構分析、有限元分析和產品數據庫管理，甚至包括了產品生命周期，是多項技術的集成產品。我國機械制圖一直依據1984版《機械制圖》系列國家標準。為了與新版國際標準接軌，并與我國現行的《技術制圖》標準相協調、統—，進入2000年以來，我國陸續對1984版《機械制圖》國家標準進行了修訂。到目前為止，1984版《機械制圖》標準除了GB／—1984《機械制圖剖面符號》、GB／—1984《機械制圖軸測圖》及GB／T4460一1984《機械制圖機構運動簡圖符號》三項標準仍為現行有效版本外，其余《機械制圖》標準均已修訂。新標準分別于2002年和2003年發布、實施。此外，我國于2003午4月29日首次發布了GB／—2003《技術制圖圖樣畫法 指引線和基準線的基本規定》及GB/T l9096—2003《技術制圖圖樣畫法 未定義形狀邊的術語和畫法》兩項技術制圖國家標準。該兩項技術制圖標準等同采用相應國際標準，于2003年12月1日正式實施。GB／T —2003《機械制圖 尺寸公差與配合注法》發布于2003年4月，從2003年12月1日開始實施，實施后代替GB／T —1984。GB／T —2003《機械制圖 裝配圖中零、部件序號及其編排方法》于2003年4月29日發布、2003年12月1日開始實施，自實施之日起，代替GB／T —1984。本次修汀，主要增加了裝配圖中使用指引線和基準線的規定以及對裝配圖中字體寫法的規定。GB／T —2003《機械制圖 齒輪表示法》和GB／T —2003《機械制圖 彈簧表示法》于2003年4月29日發布，2003年12月l日開始實施，自實施之日起，分別代替GB／T 4459．2—1984和GB／T —1984舊標準。新標準按GB／T —2000重新進行了編寫，技術內容變化不大。只是GB／—2003《機械制圖 齒輪表示法》“準雙曲面圓錐齒輪嚙合、漸開線圓錐齒輪嚙合和兩軸線成非直角的圓錐齒輪嚙合的畫法”改成為“準雙曲面齒輪副嚙合、8字嚙合、錐齒輪副嚙合和兩軸線斜交的錐齒輪副斜交嚙合的畫法”，但其內容沒有實質性變化。GB／T —2003《機械制圖 彈簧表示法》主要修改了彈簧術語和代號。如：增加了自由角度、試驗負荷下的高度、壓并高度等術語。將負荷的符號由字母“P”改為字母“F”、扭矩符號由字母“M”改為“T”，將變形量符號由大寫字母“F”改為小寫的“f”等等。其它內容基本未變。機床主軸箱的優化設計就是在已選定的傳動方案基礎上, 確定適當的優化規模、選擇合理的設計變量、建立正確的數學模型, 再經過必要的變換和處理, 將其變為標準的數學規劃問題, 最后選擇合適的優化方法用計算機求解。在機床主傳動系統的優化設計方案中,可供選擇的優化目標通常有：齒輪的齒數和為最小；齒輪休積和為最小；主傳動變速箱內的軸距和為最小；傳動齒輪的最大線速度和為最小。實際上,當軸距和為最小時的目標值達到時,整個系統的結構尺寸也就最小,齒輪的齒數和也為最小。此外,為了滿足現代機床對振動、噪聲、熱變形、磨損、使用壽命等動、靜熱態性能的要求, 提出了傳動齒輪的最大線速度和為最小的優化目標。由上可知,要想獲得一個較全而的優化結果,用單目標優化就難以達到。對主軸箱結構進行優化設計,可以根據實際情況采用多目標設計。我們在此用的是雙目標設計,即齒輪中心距之和及齒輪最大線速度之和為最小。近年來, 多目標函數最優化問題的解法發展很快,我們擬采用理想點法，即目標規劃法。三、研究內容、方法1. 研究內容：（1）課題調查，收集資料，學習和研究。（2）對現有資料進行深入研究，熟悉CA6140主軸箱的工作原理。（3）進行圖紙繪制，三維造型，裝配運動學仿真。（4）根據參考文獻，進行優化設計。（5）整理計算書，進行畢業設計說明書寫作。2. 主要研究方法：資料查尋類比法，與導師同學討論法。3. 本課題的技術關鍵：零件的有關數據采集和零件間相互關系的確定，根據現有資料，運用Proe對零部件進行三維建模。采用自上而下的方法，完成由零件到部件最終到裝配的工作。四、進度安排1. 下學期開學前閱讀CA6140相關資料，熟悉相關繪圖軟件，制定研究計劃。2. 深入了解CA6140主軸箱工作原理，撰寫開題報告。 2周3. 圖紙繪制，三維造型及裝配。 6周 4. 優化設計。 3周5. 編寫設計計算說明書編寫（初、終稿）。 2周6. 評閱答辯 。 1周五、預期目的：通過本次畢設，將更加深入地了解CA6140主軸箱的工作原理。由于手頭的資料是以前80年代的，里面有很多的標注是舊的，經過對比和查找，把它們更新到最新國標，并把舊標注和新標注之前的區別寫下來了，方便后面的人參照和對比。本次畢設，大量地運用Proe這個軟件進行三維建模，通過對主軸箱里面的零件的建模和最后的組裝，將會更加熟練地掌握Proe。通過畢設所指定的參考資料，對傳動系統參數進行優化設計。本次畢設，所選研究對象是CA6140主軸箱。通過查閱資料，對比和更深入理解其工作原理，對專業知識起到了一個溫故知新的作用。除了三維建模，還要繪制二維圖紙。六、參考資料【1】狄瑞坤，潘曉弘，,2001.【2】肖乾,楊迎新,麻春英,【3】肖乾,周大路,【4】濮良貴,紀名剛,陳國定,【5】劉平安, 2008 【6】孫桓,陳作模,【7】【8】涂曉斌,鐘紅生,習俊梅,【9】洪家娣,李明,【10】梁德本,【11】【12】魏宗平,李天恩, 的C7620 【13】楊楊, 指導教師簽名： 日期：華東交通大學畢業設計（論文）任務書姓名肖聲建學號20070310010310 畢業屆別2012專業機械設計制造及自動化畢業設計（論文）題目CA6140車床主軸箱傳動系統三維建模及優化設計指導教師張龍學 歷研究生職 稱講師一、具體要求： 對CA6140車床主軸箱（部分結構）現有資料進行圖紙標注的更新（根據最新國標），繪制工程圖，建立三維模型，并根據參考文獻的方法對主軸箱傳動系統參數進行優化設計。具體要求：l CA6140車床主軸箱（部分結構）圖紙繪制及三維模型建立，并根據最新國標更新原有圖紙標注；l 主軸箱傳動系統參數的優化設計；l 編制設計說明書，（分初、終稿２本）；l 翻譯一篇相關外文資料，不少于2000字。參考文獻： 揚揚，孫潔．機床主軸箱優化設計探討．鎮江船舶學院學報，1988，Vol. 2 (2, 3)，148155．二、 進度安排： （1） 下學期開學前閱讀CA6140相關資料，熟悉相關繪圖軟件，制定研究計劃；（2） 深入了解CA6140主軸箱工作原理，撰寫開題報告 2周（3） 圖紙繪制，三維造型及裝配，運動學仿真 6周 （4） 優化設計； 3周（5） 編寫設計計算說明書編寫（初、終稿） 2周（6） 評閱答辯 1周 指導教師簽字：張龍 2011年12月7日教研室意見： 教研室主任簽字： 年 月 日題目發出日期設計（論文）起止時間附注： CA6140車床主軸箱傳動系統三維建模及優化設計專業：機械設計制造及自動化 學號：20070310010310 學生姓名：肖聲建 指導老師：張龍摘 要本設計主要是對CA6140車床主軸箱現有的資料進行圖紙標注的更新，繪制二維圖紙，建立三維模型，并根據參考文獻的方法對主軸箱傳動系統參數進行優化設計。通過運用Proe對主軸部分進行三維建模，加深對CA6140主軸箱工作原理的理解。通過查閱有關資料，把過去一些相對老舊的國標進行標注更新。在這個過程中，了解了國標的改動史，增進了對國標的認識。在對主軸箱傳動系統進行優化設計時，采用matlab軟件優化工具箱中的fmincon函數。以傳動鏈中傳動齒輪的體積和最小為優化目標，進行主軸箱傳動系統優化設計。利用機械優化設計方法對此機床的主傳動系統進行改造設計，其體積明顯減小，結構更加緊湊，技術經濟性進一步提高。關鍵詞：CA6140機床； 主軸箱； 三維建模； 傳動； 優化設計 The Threedimensional Modeling and Optimal Design of CA6140 Lathe Spindle Box Transmission SystemAbstract This design drawings ma