装载机外文翻译

2010届国际测量技术和机电一体化轮式装载机的差速器齿轮的可视化设计系统的实现研究摘要对可视化设计的工艺流程和计算系统进行了综合性研究。在此基础上，基于B/S和 C/S混合模式，差速器齿轮的可视化设计系统已建成。框架对系统结构、功能模块进行了细 节讨论。通过具体实例对差速器齿轮可视化设计系统进行了验证。实践表明，使用可视化设 计系统是一种有效的可以使研究结果快速应用在工程实用设计方法。关键词 轮式装载机；齿轮；可视化设计I.介绍可视化设计是一种在最近几年出现的新的设计方法。该方法强调综合利用计算机技术 实现模型的构建过程，以及功能仿真和过程模拟。目前国内外的一些学者已经在这方面进行 了卓有成效的研究，取得了丰硕的成果。文献1 以3-TPT并联运动机床为例，采用VB 开发了本机床可视化设计系统。文献2 以ADAMS为平台，在Pro/E中联合三维可视化模 型建立了多体振动系统的可视化原型，通过联合软件ANSYS和虚拟样机建立了柔性体，并 通过对装配过程的可视化，动态可视化，虚拟样机环境下工作过程和运动学的可视化的方法 进行了系统设计研究。文献3 讨论设计技术与实现利用面向对象的编程语言开发可视化有 限元软件的方法。从上面的分析来看，可视化设计的价值越来越多被世界各地的学者关注。差速器是装载机后桥一个重要组成部分。目前，差速器齿轮研究主要集中在以下几个方 面。首先例如差速器单个部位设计，文献4在差速器齿轮进行了优化的角度设计。第二， 差速器各部分利用不同的图形软件建模研究5。第三，从差速器的性能进行了模拟分析 6。从以上的分析，目前的研究主要集中在差速器一部分研究或某一方面的研究，而不是 从产品设计和发展的整个流程的设计角度。在另一方面，大多数研究结果都是建立在利用一 种计算算法和联合计算机编程语言进行设计方案。这种方法是一般技术人员不容易掌握的。 同时，由于目前企业产品的设计往往是对基型产品进行失真产品设计，设计师在失真产品设 计制图有大量的重复工作，如何发展一种差速器可视化设计系统，包含整个产品的设计计算 设计过程，三维建模，虚拟装配和网络协同作为主体显得尤为重要。本文基于网络和UG软件二次开发技术开发了装载机差速器的可视化设计系统。本系统 采集优化设计的功能，零件的三维积分的参数化设计和整体虚拟装配技术。当给出设计参数， 系统可以自动设计差速器。II .开发流程的可视化设计系统通过对几十家中型汽车零部件生产企业的实地调查，已知的传统的设计流程仍然是 主要用于大多数企业的产品开发，主要是设计方案分析，初步高性能计算，零件图设计，样 品片试生产，产品的测试等。但是往往是作为设计在设计过程中的几个问题的计算错误干扰 时，产品装配零件和糟糕的表现，不能实现国家标准或行业标准导致失败发展时的产品零件 测试。这些都严重影响产品设计的进步和产品开发成功率。经过详细的分析，并结合状况调查，我们提出的产品可视化设计系统的设计流程图1 中所示。可以知道，在整个产品设计流程分为三个模块，它们是产品设计方案及性能分析计 算模块，产品部分参数模块和产品数据可视化在网络模块的基础上，按照由图1模块所示， 可以知道本产品的设计方案和设计方法的性能分析计算模块主要包括定义产品的设计方案 和基本性能参数计算，和设计数据的保存。该产品部分参数模块主要包括的优化设计和三维 部件的参数化设计。该产品数据可视化模块主要包括产品在装配和产品数据管理系统设计过程的可视化。同时，使用该系统的发展。根据设计师的多级用户控制模式不同的操作权限到系统中。为了实现协同设计，设计的 数据分析应该能够实现共享在系统中，并且设计师应该能够在系统上进行操作在相同或不同 的时间，并且它不互相干扰，生产数据统一保存在服务器数据库中。产品设计可视化软件数据存储设计存储结构的优化参数三维可视化产品的参数化设计系统存储组件模型参数存储组件模型参数基于网络的产品可视化系统根据产品设计流程的分析，可视化设计系统应包括以下功能的要求。首先，它是方便 的用户使用可视化操作接口输入相应的初始设计参数。第二，它可以完成的操作功能模块， 包括最初的计划建议，表现参数分析和优化设计。第三，它可以对设计的产品进行变型，并 自动生成三维部件模型。第四，它可以进行设计的产品的相关的参数的数据查询，数据下载 等功能的基于网络环境的三维模型。总之，可视化设计系统是由使用基于客户机/服务器（C/ S）和浏览器/服务器（B/ S） 混合模式作为产品的相关的数据中，数据交换的操作等。客户端主要。差速齿轮数字化设计系统的客户端开发接口UG NX自定义菜单用户登录基本参数估计优化模块 参数零件的三维模型预安装模块SQL Server数据库用户数据库结构参数数据库零件模板数据库虚拟装配数据库标准件库差速齿轮数字化设计系统的网络IE浏览器安装了 VRML插件用户登录模块数据查询模块虚拟装配模块管理系统模块图2。差动齿轮的可视化设计系统结构IV.系统帧结构数字化设计系统的帧结构，在轮式装载机差速齿轮采用模块化设计建造的方法3,如 在图2中示出的集成模块服务器端包括差速齿轮的性能优化设计模块，计算模块，用户管理， 信息发布，等等。它可以是通过IE浏览器，使用ASP,NET开发的操作技术，其架构是B / S 模式。各模块生成数据的存储在SQL Server数据库中。UG客户端的集成模块包括：差速齿 轮零件的参数化设计模块，虚拟组装模块，它是由开发工具UG/ OPEN API和Visual C+来 实现的体系结构应用系统是C / S模式，而数据是从数据库。最后，完整的内容和组织编辑在格式化之前，当校对拼写和语法请注意下列项目。V关键技术A. UG二次开发具体步骤UG软件提供的二次开发模块：UG OPEN / API和UG/ GRIP。UG OPEN / API模块专 注于参数化设计，那就是为模型修改模版文件。UG OPEN/ GRIP专注于通过使用函数生成 模型图。图2显示了 UG软件的参数结构图相关的步骤。该系统的设计结合了两种方法发 展差速齿轮数字化设计系统，使用函数编制方法部分部件不能完全是参数，如减速齿轮，和 零件模版的文件的方法完全可以是参数化的。基于UG的二次开发的一般步骤分别介绍如 下： 步骤1： UG的工作目录的设置。首先，建立的工作在硬盘中的文件夹，如D： 用户，然后 设置的应用程序，启动，UG部分和数据库备份的文件夹等在用户目录下存储各种在发展过 程中设立的文件。第2步：设置环境变量。设定在操作系统的环境变量像UGII_USER_DIR= D： 用户； 第三步：基于UG的参数化图形的绘制； 第四步：编译自定义菜单中的UG软件；第五步：使用UG中用户自定义的编辑器设计部分的参数对话框；第六步：通过使用Visual C +，和对产品所需的编译程序DLL文件进行参数化通过编辑。B锥齿轮参数化设计理论锥齿轮的齿廓曲线的是球形渐开线。目前，一般的锥齿轮建模背锥平面渐开线约取 代球面渐开线，但这种方式所产生的齿轮的精度是不高的。本文利用精确的球形渐开线方程 来生成的齿廓曲线。根据文献3，锥齿轮空间球面渐开线曲线的方程如下：,jr = rcos(/?sinff )sin cos/?十 Fsin(y?sin 况)sin fl y = rcos(/?sincr)sin tzcos/? - Fsin(/?sin况)cos/?( ji r =r cos(/?sinff)cosff球半径的渐开线，是基于锥角，它可以通过以下方式获得的音调锥角和压力角;是连接 的线之间的角度渐开线和的球面中心的光斑和瞬时旋转轴，并且它是一个变量。如果渐开线 的起点上的基于锥，然后这点是零。渐开线的终点可以得到由公式结合形状的齿轮参数 3。据的范围，我们可以把球渐开到几点是很满意的精度要求，并获得由式(1)的每一个点的 坐标。齿廓曲线分离成几个插值节点，和齿廓曲线与使用的插值方法可以装修所产生的三次 B样条曲线。齿廓的示意图在图3中所示的曲线。图3.齿轮的齿廓曲线C,结构参数优化差速齿轮模块1) 变量设计主要是我们设计的轮式装载机差速齿轮螺旋锥齿轮。根据螺旋锥齿轮结构特征， 从动齿轮表面宽度，驱动齿轮端模块，驱动齿轮的齿数，从动齿轮齿数，通常选择作为最佳 设计变量。因此，有五个设计变量，记为X = x1,x2,ix37x4T =z13z2ins,bT2) 目标函数当设计差速齿轮，其结构应是尽可能紧凑的前提下确保其性能。因此，差速齿轮最小的 尺寸的被选择作为一个优化目标。由于差速齿轮的大小主要依赖于规模的一对啮合齿轮，所 以啮合齿轮的总和的大小被选择作为目标函数之一。fl*-%(2)=”油。就功一珈Kbsind +4dsiir 句- 6ffl5z2i)cosc5+462 coi J) . 12凡表示基准的行星齿轮的锥角。为了确保差速齿轮的强度，加载齿轮由单位长度的齿宽 被选择作为一个的优化目标。参考文献4给出加载齿轮适合的单位长度的齿宽：(X)=cosag瞄冬一一i竺/勺+癸啮合压力角一般是啮合齿锥齿轮重叠系数，差速器的扭矩a = 22.5上述目标函数的最 佳条件功能是相互限制性的，所以它是很难使每个子目标函数，在相同的时间是最佳的。 为了实现整体最佳的，所有的子目标函数使用加权求和的方法形成为一个统一的总的目标函 数。如果某个子目标函数的变化范围是被称为，.?：.=_.二-丁 = ；-被称为指数耐受性，指数加权因子是总的目标函数可以写成如下形式：f0) = J(4)吨+吧3) 约束条件本文的基础上建立了以下的差速器的性能要求，装配要求和工艺要求。行星齿轮数条件：1 - - 半轴齿轮数条件：:- 一-注模条件：- 羊为了使行星齿轮同时与两个半轴齿轮接触，因此，它必须满足装配条件：- = 是整数；齿轮模数之间的关系，和齿宽，齿数是iW = O 150竺加+电战 0) = -0.250为了保证可制造性，行星齿轮小端齿根圆厚度，对于内孔应该是足够的，以及，满足上 述条件g.(X) = -d1/-d0为了保证强度要求，行星齿轮小端齿根圆花键孔厚度相对外径应该是足够的，满足条件 务(工)=再-妇+ V义o差速齿轮主要进行计算弯曲强度，但不考虑的疲劳寿命。这是因为行星齿轮经常扮演的 角色，相同的臂推杆差时，有相对轧制之间的行星齿轮和只有当左和右驱动轮得到半轴齿轮 的速度差。汽车差动齿轮的弯曲应力是三=-_ - 差动齿轮主要进行计算弯曲强度，但不考虑的疲劳寿命。这是因为行星齿轮经常发挥作 用的相同的臂推杆时的鉴别工作，有行星齿轮之间的相对滚动和半半轴齿轮，只有当左和右 驱动轮得到速度差异。汽车差动齿轮的弯曲应力是I三= - 综上所述，我们得到了差速器的优化数学模型如下：X = jr3.jr4T(X K)(5)M 成(X)UO =L2 5)4) 优化算法基于模拟退火模拟退火算法是一种通过类推金属或玻璃的退火物理过程的算法，并且它是一个广泛用 于解决组合优化问题启发式算法。退火过程目前的解决方案与其相邻的不断变换溶液中，判 断是否接受相邻的溶液作为目前的解决方案，根据著名的大城市的算法和类比这一点，直到 满足优化终条件。 模拟退火算法需要的初始温度一=-标记长度，跌幅 更新功能温度=；-，其中和周期三=被取为终止判断条件。模拟退火 优化计算的流程图中示出参考文献5。VI.设计实例以一定的装载机差速齿轮为研究对象，装载机的发动机的最大转矩为539，驱动桥满载 时的静载荷，是78400N，该差速器传动装置的传输效率是4.33，第一跨度的传输速度比是 6.2,轮胎半径所使用的车辆的类型是453毫米，差速齿轮齿轮的材料，其它的参数示于表1。 这个软件的计算和优化后，显示总体的差速齿轮的装配图在图4中。表1初始参数Table ! Initial parameters表2的参数优化前后0.2255 gear 20CrMnTiparameternumericalparameternumericaJvaluevalue参数1打0.001512L max ( ” 加)15005390.350.4531数值6 (N)78400TLB0 9吊433或。16.20.711091.05田1A11012.53411.97810-65416IS .43717.64517.231沌EE时7.457.237.006.89b (mm)2325.6525.4724.89M44441920-0571S67.39S1745.3S7H593.451.parameter Origiaa Optimization Genetic Simulated valueaptimizat annealingicin opriniizatian参数VII结论:闵nrli!R 由日观Tpurli;h:Rtr inErrtib-在本文开发的轮式装载机差速器的可视化设计系统齿轮具有以下特点：首先，它可以迅 速建立企业的要求的差速器齿轮零件三维模型，大大缩短产品开发周期，满足市场竞争的要 求;第二，它可以提供组装相关的部分，这适应组件的设计要求。图4。差速齿轮零件的参数设计 参考文献：1研究与实现基于Visual C + +的可视化设计和计算系统基本资料J中国机械工程，2008,19（19）:2325-2328研究可视化设计基于虚拟样机多体振动系统J中国机械工程，2008,19（20）:2475-24793实现一个参数化三维轴CAD系统J武汉大学学报（交通科学与工程），2008,32（2）:248-2504发展差速齿轮基于UG的齿轮CAD系统J。中华机械传动，2009,33（1）:38-405设计差速齿轮基于模拟退火算法J。中华齿轮优化机械传动，2008,32（2）:50-526模拟轮式装甲车辆的运行稳定性研究不同的差速器计划J文献兵工学报，2009,30（3）:262-267