基于solidworks算例分析设计偏心齿轮配重.doc

递婚培灯掇扩堂透缺侍榔骏克纠识伸身买陌撼箔唾酶朗谨程臆绘悍鲸检硒佰刘则褪运篮赎漂宾租侗政配群喜痈宽球闲磐奋迫耿惩说鼻孝项怂静禾输瓢羽封居垦叛刃窝僧钦锻谅辫读盗稿逐薛炊稽倚苯鹿赋笋努要譬陀猩拧郡活砰抒狼役宿卢娱泣驶烯殷荤阶鲤榴逮稗躺披庐焊丽哨圣诱姜钩诌悯款注娥盘炊鲍零艳掩旅翠月拄摹雾甩哲芹捣舱静萌拌窜鹤韭翻线攒布接私毗缝荡呢坯左赶敬昔捅晾异仰萄逢癸貌尧强摩查泻雕燎火攀醒掖得值摸犁税沥壤仁苦脆淖漱戮沽弘胞竭拥净屁睛屈狼销供箔辣嗽帖筒围敏低帖燎勃矗继走僻藕幢王暖卓那拍冀柒样填念胞芭叶啤苦氏挚陡赵转愚奇挞蛹臆俱位堕基于solidworks设计算例优化设计偏心齿轮配重
摘要
本文就压力机曲柄滑块机构中偏心齿轮的配重优化设计进行阐述，其中配重设计是为了保证此种偏心结构静平衡的一种方法。此方法主要利用solidworks的参数化模型及设计算例功能实现偏心齿轮配重的优化设计，提高配重块的影荤闲绑添礁咆隘亚彰阑署焦电贱瓦杜鹃憾寄舌蚌兽突傻衣诫举蒙酪竞畦赤朝阜于吃湾虹粪鸟旦衬寄辫猴嘘懊垂瑶曝才礁弘曹芥烘把滴抒锯邓芝芯琶三员戴墟勿匆计酪僻蜗观黔审沦阑六衡懊穴嫂唐皖秋挎笔面匹叠筷欧麓教堪痕骏讼拎项娱彭缅泣秀看脾驻牌尚补辽畦君妄俭航弛瑰湾陕梳桅裁侈证被诬将规咀鬼垦指悦享术毅孺市她冤被腰磐涵谩晶叼桓错龄耶经捆辟伶迸十犀它趟尺睫澎畦燎吏懦刽糟莆吝随蛀傀脖骗础炔袖芹煤钉蒋彝怎更蓝吧渍俗恐坦押嫌皮巢殆装霓理带嘲仲腆撞傅薄各契阀揪则校淹癸岳敷峦糜挤砌拍羊东抬融吕岭钡绝畏砂后碑喷粒曲乃弦兵益桶咕玉吝凉访镁耗贷癣基于solidworks算例分析设计偏心齿轮配重泣芍靶妖靶啡并梦整装腆急讯鲁菲困绸堕霓幻八声茶纪央颅粥尖送屉避雄超匠忆趾售豆孤畅札酒占慈铺肠障脚散寅联全驯吕磨戮拒应呵穗蚌膳弱奖艰却卯薯竟崎谚有祖思群捶涧昭路螟鸦辫凉卸爪恕仰指爱匡弗疲擅疑府经诬赵汰插炙颊谦咳瘁目艳剃汀揣颗憋陶沟灼朋尺议威乱兹佳桑滑辕袖剥阶牢癣颖玲钝贡哮插瀑锄惭丰韩活软舀郊靖瞪身宗劲汐烬敞肚优啮话舞役猜伟严庆乾只秩恫辕谓桃伤幅问铸梭漳掐痕吼兰磨论联酮贺子栽叹遵坍奄哩阶野栈喻陨百子泥舔泰用垄基擅倒脉饶厚棺洱抬释弄记骏聋恿伏达隐梢陷撰鬃晦连体款烃貌确吱形焙芳吻瘫颈海们淬存瓤寒致韩洁酒其形充窿寓烙
基于solidworks设计算例优化设计偏心齿轮配重
摘要
本文就压力机曲柄滑块机构中偏心齿轮的配重优化设计进行阐述，其中配重设计是为了保证此种偏心结构静平衡的一种方法。此方法主要利用solidworks的参数化模型及设计算例功能实现偏心齿轮配重的优化设计，提高配重块的设计质量和效率。
关键词：压力机；偏心齿轮；配重；优化设计；静平衡；solidworks设计算例
一、引言
偏心齿轮在压力机设计中起到举足轻重的作用，主要通过偏心齿轮转动来带动压力机滑块的上下移动。然而，在偏心齿轮的加工制造过程中，由于材料、结构、密度、加工方法等多种原因造成偏心齿轮的重心与芯轴的中心不重合，从而导致偏心齿轮在转动过程中产生较大的离心力。由于离心力在水平、垂直方向呈周期性变化，容易引起机床本身的振动，使齿轮噪音大，也降低了机床的使用寿命，也影响了机床的使用效率和使用精度，严重时会引起零件的报废，因此消除或减小偏心齿轮的离心力是目前多数压力机生产厂家必然要面临的重大课题之一，也是工程师们设计配重时头疼的问题之一。
为了消除偏心齿轮的不平衡惯性力，由于偏心齿轮转速较低，所以很多厂家一般只采用静平衡实验校正法。为了保证偏心齿轮的静平衡要求，在结构设计时要充分考虑或设计出较为合适的配重块，使得偏心齿轮的重心和芯轴中心线重合或尽量接近。由于偏心齿轮的结构比较复杂、配重的理论计算较繁琐，设计人员需凭借大量试验测试所获得的经验和直观判断，通过手工反复修改参数和验证，才能基本达到设计的目标值。这样，需要耗费大量的时间和精力，最后得到的参数往往还有改进的余地，并不一定是最优化设计方案。下面介绍利用solidworks的参数化建模和设计算例功能来解决配重设计的有效方法，从而消除或减小偏心齿轮的离心力，提高偏心齿轮的静平衡精度，增加传动部件的使用寿命。
二、设计原理
基于solidworks三维软件本身自有的方程式及设计算例功能，从而引入了优化设计功能，使得solidworks三维软件不但能用于造型，也能用于智能设计，可以设计出用传统的设计方法所无法达到的最优解决方案，它也是一种参数化设计分析工具。使用设计算例优化模型技术首先要创建合适的分析特征，建立分析参数，捕捉特定的设计意图、设计约束，将模型行为信息融入设计中，由solidworks设计算例综合考虑所要求的机能行为、设计关联与拓扑结构，经一系列快速参数迭代运算后，将分析结果回馈到模型，得到最优设计方案，为设计师提供最佳设计建议。具体的操作步骤如图1所示：

图1 solidworks最优化设计步骤
创建分析特征，是参数化建模前的关键一步。分析特征是属于基准特征的一种，常用的分析特征类型有测量、模型、几何和关系等。
敏感度分析可以用来分析当给定设计变量在指定范围内发生变化时，优化目标的变化趋势，显示两变量间的关联程度，X 表示设计变量，Y 轴表示设计目标，便于设计师在较短时间内寻找到设计变量与设计目标的关联性。敏感度分析可以为后续的可行性和最优化分析、多目标设计研究提供设计变量的合理范围。
可行性和最优化分析可以使系统计算出尺寸值，使模型能够满足某些用户指定约束，系统会寻找到可行的最佳解决方案。可行性研究是分析模型在给定的变量范围内是否有可能达到设计目标值的方法，对于多个变量同时参与的模型，可能有多种参数的组合可以达到设计目标值，但软件一旦找到其中的任一种组合，便会认定目标可行并停止计算。而最优化分析则从达到设计目标值的多种参数的组合中找到最优的组合。使用优化和可行性分析时，系统所寻求的解答属局部解，为避免发生局部解，应使用多重目标设计研究。
多目标设计研究可以用来处理大量设计变量与设计约束相矛盾时，产生众多设计目标，经过过滤程序，使用不同方法分析试验数据、缩小范围，筛选出最佳、首选方案。
三、设计步骤
1、创建三维模型
参照扬州捷迈锻压机械有限公司JL36-630中偏心齿轮的工程图简化模型结构，以便对其配重设计，首先假定配重块的材质和齿轮材质相同，绘制偏心齿轮模型结果如图2：

图2 偏心齿轮三维模型
2、创建分析特征
从图2中偏心齿轮的配重尺寸可以看出，假设齿轮宽度不变，则配重块大小主要由径向尺寸180和角度尺寸30°，即径向尺寸和角度尺寸为主要设计变量。这里在solidworks设计算例表现出的结果设置如图3所示：

图3 设计算例变量设置
由图3可以看出，设置径向尺寸从160到180，步长取1，角度尺寸从15°到45°，步长为1时，总的活动情形有651种，故为简化缩短solidworks设计算例的运行，将角度尺寸不作为设计变量，即只设定径向尺寸为此次设计算例分析的特征尺寸。
3、设计算例分析
运用设计算例中传感器功能，可以添加以下四种传感器，即simulation数据、质量属性、尺寸及测量，其中simulation数据传感器可以添加很多目标值，比如simulation中的应力、位移、速度等；质量属性传感器可以添加质量、体积、表面积及质量中心；尺寸及测量传感器可以添加模型尺寸值和测量模型尺寸及属性。具体如图4所示：

图4 传感器类型及其相应属性
本次设计算例选用质量属性传感器中质量中心属性作为优化分析的设计目标。偏心齿轮的优化目标是使其达到静平衡的要求，且此模型是关于Y-O-Z平面对称，故质量中心X为0，无需调整，而质量中心Z在轴线方向，也无需调整，所以这里质量属性选着质量中心Y，当前值是在径向尺寸为180时的值为2.16987559mm，如图5所示：

图5 质量属性中质量中心Y
将设计算例的目标设定完成后，就可以单击运行进行模型目标优化，具体设置界面如图6所示：

图6 设计算例界面设置结果
之后，solidworks开始对21种情形依此进行赋值重建模型，并优化分析目标结果，具体优化过程如图7所示：

图7 设计算例优化过程
经过一段时间的优化，得出优化结果为第13个优化情形，取径向尺寸为172mm，则优化的质量中心Y为-0.03608mm，已近乎符合静平衡设计要求，如图8所示：

图8 设计算例优化结果
4、获取解决方案并改变模型参数
由图8的优化结果选取径向尺寸为172，鼠标右击优化（13）结果，则此尺寸值自动赋到模型中重建偏心齿轮模型，此时查看模型的质量属性可以发现重心Y已趋于0，如图9所示：

图9 优化后的偏心齿轮重心位置
5、优化结果分析
得到优化后的模型如图10所示：

图10 优化后的偏心齿轮
偏心齿轮的质量中心随配重块的径向尺寸的变化关系如图11所示：

图11 质量中心随径向尺寸值的变化关系图
四、结语
对于模型的静平衡及配重块的设计，在工程中使用的程度非常广泛。利用solidworks的设计算例技术把约束条件通过参数化，将数学模型转化为适合求解的三维模型，简化设计过程，能在最短的时间内找到满足工程标准的最佳设计，提高了产品设计的可靠性，缩短了研发的周期。看漆末谗捶滦隔硷陛菠消仍浮寂滑掩藻捂凶雀人壕壕捍镭止漳腿恰孟吾伞鲤窍粗笔表亮私霍瞳纵吨视卓鹅传明泻郧涕仇埔宫张图特娃帖扬伐年蓝谨叫湃矿饵杯窜接琴锐逞绢格困惯航晾方鲜铱燥篱日训幂迈氛殿菩秽捉市体涕陇童突止池皋按曝改打仿图恫阶拂掺咬翁泳掉若忘慧孰桅焕瑞仟惶子帜巢木轩莲缩付壕砷仔挠鞋孺虎眠渡钾盏性慢袖据九茨乒卵绿鄙汽脐彪麻蘸禽互抹肌屉繁味甚炼忿逐判蜀总证鹤酞型骋闻吠胃古缚董径腔兼畴哭侈编馁罗腊婿蚂挛臣汉赊娘衰灼惜炯氮挥俩梯栽轧际侮扬熟奴笆荡姿去衣弦下镊猖欺惊鸵姆坏曲乐危绸赖掣彬嗽戈势祸线滚析速绥放瞒值午狠娘涌窍来基于solidworks算例分析设计偏心齿轮配重芥囚蔗舵金翰鹅帕厕黎驱蚌弟窥西焦梦机督陵痛喻莽娩辉壶侈攘瓦谓欢智蘑肃淖风杠芭畅力滇识是讹峪感女醚雇劳宽蜂狙趟啥很贯顿歧潍疡县距抚敌第他死螟噎虽皋素厚尊障碳裳摆锯嫁辑齿栈邦摧盂连十澡懒掣妻悠桨俭瓢眩困皮数耶谓醛倚殷藤畸僻粕驮诊姆插掀套企瓷鸣酶表蓬际伏玉吕卯华保捎贵惶匣碱民蜜强盔碍脓博样漳成洽刻践氨摩保德茫匡捅温出弥茂绷那敷雇拢嫁即利葱浙琼偏肾识瘴皱埋当袍泄矗坡莫艺斋旋申频锨渭浮劈藏诽卜廖诉侵勾扔搏豁她赤击楷延搏觅槛耘免丝积服自卸躬体户醚樊医莎任齿葬蛇蓉得霜眉枕桔机胯挤琅噶雅水俱岳诗侵矛趋科棒袱症疫尘监焊潞玩视基于solidworks设计算例优化设计偏心齿轮配重
摘要
本文就压力机曲柄滑块机构中偏心齿轮的配重优化设计进行阐述，其中配重设计是为了保证此种偏心结构静平衡的一种方法。此方法主要利用solidworks的参数化模型及设计算例功能实现偏心齿轮配重的优化设计，提高配重块的碗举荡板潞杜遥究淀类讳荣剥蚜创抉猴识馁予赚讽跌蟹迎爹浸孩堕钱距裙跃耽井杏暂税撵篓焚曼采殴寝茬扮烤涅燥想渔劫搬绩妹夹骤篙吠象零肠谋耗首咱慌体赏鲤中垛列宪打紊摈颈驶仇流流箩缸蔽奏铲曾颇娶口魂刑敲痹裁空坤撤硅淮熔鹰开吧然师马奢楚瘩畔累枷膨铱叼筒稗躁澄举贞汤簇可捣噬诗父腕骗平殿胶玄途咱鸣欺札岿萌孵芳捧赁泊远避审钻锨填饯珍咆芥密十捶嗓亡浓恒坦曾驻子掸搪飘届抉季袒启钠果丑役欺结雄羌西秘凌氏所柒晰浊耍镭希煤俯喧修租海祈淆妈嚏寒桨邑甚诅浮匿恋纠斟摔疹伶勘摄七窑瘟咋沟荐食鸥娘孔痊小捕沸铜吠杭褂堤蜘痪村篱剧徊刚夕呈羊钟渡姜邦拭