基于SOLIDWORKS的齿轮参数化实体模型设计
本科毕业论文（设计）
基于SOLIDWORKS的齿轮参数化
论文题目：
实体模型设计
姓名：王骞
学号：0830********
班级：机械四班
年级：08级
专业：机械设计制造及其自动化
系部：机械工程系
指导教师：常虹老师
完成时间：
2012年5月16日
作者声明
本毕业论文（设计）是在导师的指导下由本人独立撰写完成，没有剽窃，抄袭，造假等违反学术规范和其他侵权行为。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，文中均已表明。因本毕业论文（设计）引起的法律结果完全有本人承担。
毕业论文（设计）成果归武昌工学院所有。
特此声明
作者专业：机械设计制造及其自动化
作者学号：0830********
作者签名：
年月日
基于SOLIDWORKS的齿轮参数化
实体模型设计
署名：王骞(Wang qian)
Based on of SOLIDWORKS the gear parametric solid modeling
2012年5月16日
摘要
渐开线齿轮由于能保证特定传动比、受力方向不变等优点，而广泛应用于各种通用机械中，但因其齿廓形状和轮体结构复杂多变而成为三维造型技术的难点。常规齿轮设计过程烦琐：齿轮轮廓线的生成需要大量的计算过程；轮廓线的绘制，需要通过关系式控制；齿轮种类较多，不同类别绘制方法不同。本论文主要论述了基于SOLIDWORKS开发平台，进行齿轮参数化实体模型设计的过程，应用其工具包开发了齿轮参数化设计系统，通过创建的对话框修改齿轮参数，例如模数、齿数、齿宽、压力角、变位系数等，可以得到相应的渐开线齿轮，从而满足设计要求。实际应用表明该系统可以大幅度提高工作效率。该系统的建立方法亦可应用于其他零件的参数化设计
关键词：SOLIDWORKS；齿轮；参数化设计；建模
Abstract
Involute gear due to the difficulty to ensure specific transmission ratio, the force direction constant, etc., are widely used in a variety of general machinery, but because of its complex and changing the shape of the tooth profile and wheel structure a three-dimensional modeling techniques. There are some inefficient aspects in gear design, such as a lot of work should be needed in process of getting the gear profile; it is hard to draw the gear profile without equation; Different kind of gear needs several kinds of methods to build. It isbased on SOLIDWORKS platform. Through changing the gear parameters in the application interface, such as modulus, number of teeth, tooth width, pressure angle, variable coefficient, etc, the corresponding involute gear to meet the design requirements can be gotten. The application shows that the system can greatly improve efficiency. The establishment of the system method can be applied to other parts，is not confined to the parameters of gear design.
Keyword s：SOLIDWORKS;Gear;Parametric Design;Modeling
目录
1 绪论 (1)
1.1 本课题的研究目的与意义 (1)
1.2 机械CAD技术的发展与应用 (2)
1.3本课题研究内容与开发思想 (4)
2 基于SOLIDWORKS的齿轮类零件三维参数化建模 (6)
2.1开发平台与工具简介 (6)
2.2 齿轮零件的特征描述 (7)
2.3 参数化设计技术概述 (9)
3 齿轮建模过程 (11)
3.1渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数设计 (11)
3.2齿轮参数间的计算关系 (11)
3.1齿轮参数化设计基本思路 (11)
3.4直齿圆柱齿轮建模过程 (11)
3.5 创建其它齿轮(斜齿轮，锥齿轮) (21)
4 总结与展望 (23)
致谢 (24)
参考文献 (25)
1 绪论
1.1 本课题的研究目的与意义
齿轮是多参数驱动的标准机械零件, 在SOLIDWORKS中由于没有机械零件的标准库, 齿轮的设计步骤多、工作量大。
传统的CAD系统所构造的产品模型都是几何图素（如点、线、圆等）的简单堆叠，仅仅描述了设计产品的可视化形状，而不包含设计者的设计思想，因此难以对产品模型进行改动，并生成新的产品实例。目前很多企业为缩短产品开发周期，大部分产品的设计都是改进型设计，大约70%的新产品的设计都要重新利用原来的产品模型，于是参数化设计的概念在这样的背景下应运而生。
近年来随着三维设计软件的应用越来越普遍，齿轮的三维建模成为设计中经常要进行的工作。齿轮的三维实体精确建模对于齿轮的有限元分析、动力学分析、数字样机和系统仿真来说是必不可少的。齿轮的三维建模较为复杂, 涉及到很多公式和建模技巧,，特别是对于锥齿轮、斜齿轮以及涡轮蜗杆来说, 建模过程十分繁琐, 提高齿轮的设计效率具有重要的实际工程意义；另一方面, 三维CAD软件SOLIDWORKS功能十分强大, 采用了较为先进的技术, 如全参数化实体建模技术，数据全相关等，现在已广泛应用于机械和电子领域, 有着广泛的用户群。
SOLIDWORKS是采用参数化设计的、基于特征的三维实体造型系统，其参数化特征造型在保证几何、拓扑关系不变的情况下，以单一全关联的数据库实现模型的快速再生；它的二次开发接口使用户可以在自己开发的程序中对零件进行各种操作和控制，从而实现程序化设计。
本课题使用的研究方法是参数化设计。参数化设计也叫尺寸驱动，是CAD 技术在实际应用中提出的课题，它不仅可使CAD系统具有交互式绘图功能，还具有自动绘图的功能。所谓参数化设计即是在设计中产品的结构形式是确定的，它需要根据某些具体的条件和具体的参数来决定产品某一结构形式下的结构参数，从而设计出不同规格的产品。其本质是对统一结构的产品通过修改尺寸来生成新规格的产品，利用计算机来进行参数化CAD设计，只需在计算机上输入机械零件的几个关键参数，就会准确地、自动地生成工程样图。
在参数化设计中，一般用一组参数来定义几何图形的尺寸数值并约定尺寸关系，提供给设计者进行几何造型使用。参数化设计一般用于设计对象的结构形状比较固定，可以有一组参数来约定尺寸关系，参数的求解较简单，参数与设计对
象的控制尺寸有显式对应关系，设计结果的修改受尺寸驱动。
以SOLIDWORKS为开发平台，开发齿轮三维参数化设计系统, 只需改变齿轮的相关参数,如齿数、模数、压力角、齿宽等, 系统即可自动实现齿轮的设计变更, 提高了设计效率。
在SOLIDWORKS环境下可以根据齿轮传动的基本规律和渐开线齿形的生成原理来进行渐开线齿轮的精确造型，同时还能实现齿轮的参数化建模，从而实现了齿轮系列化设计，使设计人员从繁重的绘图工作中解脱出来。
使用SOLIDWORKS进行的齿轮参数化造型具有如下意义：
（1）利用方程创建出精确的渐开线曲线，提高渐开线齿轮的精确性。
（2）通过改变相关参数及关系式，能够快速建立产品的参数化模型，确定主要参数和修改定型，避免了手工造型的复杂繁琐过程，为后续机构运动学、动力学仿真分析及零件数控加工提供基础数据支持。
（3）给齿轮在机械设计、制造及CAE中带来很大方便。
1.2 机械CAD技术的发展与应用
计算机辅助设计(Computer Aided Design，CAD)技术，是综合地利用计算机的工程计算、逻辑判断、数据处理功能和人的经验与判断能力结合，形成一个专门系统，用来进行各种图形设计和图形绘制，对所设计的部件、构件或系统进行综合分析与模拟仿真实验。它是近十几年来形成的一个重要的计算机应用领域。在汽车、飞机、船舶、集成电路、大型自动控制系统的设计中，CAD技术有愈来愈重要的地位，在有关设计计算模块与绘图模块的参数接口及程序化绘图研究也具有重要的价值。
在CAD软件发展初期，CAD的含义仅仅是图板的替代品，即Computer Aided Drawing(or Drafting)，而非现在我们经常讨论的CAD(Computer Aided Design)所包含的全部内容。CAD技术以二维绘图为主要目标的算法一直持续到70年代末期，以后作为CAD技术的一个分支而相对单独、平稳地发展。早期应用较为广泛的是CAD/CAM软件，近十年来占据绘图市场主导地位的是Autodesk公司的AutoCAD软件。在今天中国的CAD用户特别是初期CAD用户中，二维绘图技术逐渐再向三维方向发展。三维CAD技术在几十年的发展过程中，大致经历了四次飞跃：曲面造型技术、实体造型技术、参数化技术、变量化技术。
1）曲面造型技术
进入70年代，正值飞机和汽车工业的蓬勃发展时期。飞机及汽车制造中遇到的大量自由曲面问题，随着贝赛尔算法的提出，使得人们在用计算机处理曲线及
曲面问题时变得可以操作，开发出了以表面模型为特点的自由曲面造型技术，推出了三维曲面造型系统CA TIA。曲面造型系统的出现，标志着计算机辅助设计技术从单纯模仿工程图纸的三视图模式中解放出来，首次实现以计算机完整描述产品零件的主要信息，同时也使得CAM技术的开发有了现实的基础，改变了以往只能借助油泥模型来近似准确表达曲面的落后的工作方式，使产品开发手段比旧的模式有了质的飞跃，新产品开发速度大幅度提高。
2）实体造型技术
随着技术的进步，计算机辅助工程分析(CAE)的需求日益高涨，CAE要求能获得形体的完整信息，由于表面模型技术只能表达形体的表面信息，而线框和曲面造型对形体的表述都不完整，则难以准确表达零件的其它特性，如质量、重心、惯性矩等。基于对CAD/CAE/CAM一体化技术发展的研究，提出了实体造型技术。由于实体造型技术能够精确表达零件的全部属性，在理论上有助于统一CAD、CAE、CAM的模型表达，给设计带来了惊人的方便性。
3）参数化技术
20世纪80年代中期，CAD技术的研究又有了重大进展，此时提出了参数化实体造型技术。它的主要特点是：基于特征、全尺寸约束、全数据相关、尺寸驱动设计修改。参数化技术彻底克服了自由缄默的无约束状态，由尺寸决定实体造型的几何形状。尺寸驱动已经成为当今造型系统的基本功能。如果想修改零件形状的话，只需修改一下尺寸的数值就可以实现形状上的改变。由于参数化技术的成功应用，使得它很快成为CAD业界的标准，许多软件厂商纷纷追赶。由于计算机技术的迅猛发展，硬件成本大幅度下降，参数化技术充分体现出其在通用件、零部件设计上存在的简便易行的优势。
4）变量化技术
针对参数化系统的局限，提出了一种比参数化技术更为先进的实体造型技术—变量化技术。变量化造型技术保留了参数化技术基于特征、全数据相关、尺寸驱动设计修改的优点，但是在约束定义方面做了一定的改变。变量化造型技术将所需定义的尺寸“参数”进一步区分为形状约束和尺寸约束，而不仅仅是用尺寸来约束全部几何。通常在新产品开发的概念设计阶段，设计者首先考虑的是设计思想及概念，并将其体现在某些几何形状之中。但是这些几何形状严格的尺寸定位关系并不能在设计的初始阶段完全确定，所以希望在初始阶段能够允许欠尺寸约束的存在。
变量化技术为CAD技术的发展提供了更大的空间和机遇。随着世界经济的迅猛发展和科学技术的腾飞，市场不断国际化全球化，各行各业的竞争日益激烈。企业要想在残酷的竞争中生存下来谋求发展，就要想方设法提高竞争力。缩短新产品的研发和开发时间，提高产品的设计质量，降低研发成本，进行创新性设计，
只有这样，才能满足市场不断变化的需求。在这样的形势下，企业为了自身的生存和发展，增强市场竞争力，越来越多地采用CAD技术。
事实上，参数化技术和变量化技术已经成为了当今主流CAD软件的两大流派。两种造型理论相互依存，共同发展。
我国CAD技术的引进是从60年代开始的，最早起步于航空工业，最近几年发展很快，现已在机械、电子、建筑、汽车、服装等行业逐步进入实用阶段。
CAD技术最早起步于航空工业，最近几年发展很快，现已在机械、电子、建筑、汽车、服装等行业逐步进入实用阶段。其中，以机床、汽车、飞机、船舶等应用最为广泛。一个产品的设计过程要经过概念设计、详细设计、结构分析和优化、仿真模拟等几个阶段。概念设计主要解决产品的造型外观，在满足功能的前提条件下，使产品外观精致美观。详细设计是要确定产品的结构，各个零部件的结构设计，所以又称为部件设计，包括各零件的尺寸、形状和结构。结构分析主要包括有限限元分析，将对各部件及产品整体的结构进行力学性能、热学性能的分析。仿真模拟则主要是对产品进行装配模拟，运动机构模拟，进行干涉、碰撞分析等等。CAD技术可以说贯穿于整个设计过程，从产品方案的选择到整机的可生产性、可维持性和可循环利用性等进行全面设计，因此在机械制造中广泛应用。
1.3本课题研究内容与开发思想
1)零件结构拆分及特征尺寸确定
零件特征造型过程中，应按其本身的功能和建模的特点，将零件拆分为相应各个结构，并分别找出建立其实体模型的基本特征。为使所建立的模型尽量反映零件的基本特征,一些不重要的或不具有普遍性的细节，如倒角等可省略，以免加大参数化的工作量。
2)创建实体模型
零件上的特征主要通过参数和几何约束关系来相互关联, 尺寸之间的关系分为2 种: 一种是自定义的各种外部参数和零件的被约束尺寸的关系; 另一种是模型内部特征之间的内部约束关系, 它是指零件的几何元素之间约束关系, 例如:
平行、垂直、相切、同心等。在创建模型时, 这些几何约束关系同时被创建, 当模型被修改时, 这些关系可以自动保持设计者的意图不变。一个特征往往有多种创建方法, 在设计时必须考虑好如何表达该特征与其它特征的关系。
3)定义特征参数
建立模型后, 所定义的所有零件尺寸由系统自动按照建立的先后顺序命名为相应的内部标识尺寸。在复杂模型上, 则需要找出尺寸间的2 种对应关系: 即内部标识尺寸和外部模型上各个数值之间的对应关系;内部标识尺寸和将要命名的
外部参数之间的关系。这2 种关系综合在一起就体现了外部参数和零件上被约束
尺寸的关系。命名参数时, 参数名称要力求简单易懂, 必要时可再加入简单注释。
4)输入特征参数
将已定义好的参数输入零件设计列表的“输入部分”,并在关系定义部分定义
出与零件各部分尺寸之间的对应关系, 同时还可在关系定义部分定义同一零件不同尺寸的相互约束关系。同一零件的各部分需要协同变化的, 也需要在这里列出。
5)修改特征参数
可用2 种方法来修改参数: 一是根据所附提示, 选择每项参数的名称, 并逐
项修改; 二是将所有需要修改的参数生成数据文件, 通过读入文件的方式一次性全部修改。第一种方法速度较慢, 可以在调试程序、输入变量的时候使用; 第二种方法效率较高, 当程序编制完
2 基于SOLIDWORKS的齿轮类零件三维参数化建模
2.1开发平台与工具简介
随着CAD技术的发展，三维造型技术的应用越来越广泛。渐开线齿轮由于能保证特定传动比、受力方向不变等优点，而广泛应用于各种通用机械中，但因其齿廓形状和轮体结构复杂多变而成为三维造型技术的难点。SOLIDWORKS为解决这一难题提供了方便。
SolidWorks为达索系统（Dassault Systemes S.A）下的子公司，专门负责研发与销售机械设计软件的视窗产品。达索公司是负责系统性的软件供应，并为制造厂商提供具有Internet整合能力的支援服务。该集团提供涵盖整个产品生命周期的系统，包括设计、工程、制造和产品数据管理等各个领域中的最佳软件系统，著名的CATIAV5就出自该公司之手，目前达索的CAD产品市场占有率居世界前列。
SolidWorks公司成立于1993年，由PTC公司的技术副总裁与CV公司的副总裁发起，总部位于马萨诸塞州的康克尔郡（Concord,Massachusetts）内，当初的目标是希望在每一个工程师的桌面上提供一套具有生产力的实体模型设计系统。从1995年推出第一套SolidWorks三维机械设计软件至今，至2010年已经拥有位于全球的办事处，并经由300家经销商在全球140个国家进行销售与分销该产品。1997年，Solidworks被法国达索（Dassault Systemes）公司收购，作为达索中端主流市场的主打品牌。
由于使用了Windows OLE技术、直观式设计技术、先进的parasolid内核（由剑桥提供）以及良好的与第三方软件的集成技术，SolidWorks成为全球装机量最大、最好用的软件。资料显示，目前全球发放的SolidWorks软件使用许可约28万，涉及航空航天、机车、食品、机械、国防、交通、模具、电子通讯、医疗器械、娱乐工业、日用品/消费品、离散制造等分布于全球100多个国家的约3万1千家企业。在教育市场上，每年来自全球4，300所教育机构的近145，000名学生通过SolidWorks的培训课程。
Solidworks软件功能强大，组件繁多。 Solidworks 功能强大、易学易用和技术创新是SolidWorks 的三大特点，使得SolidWorks 成为领先的、主流的三维CAD解决方案。SolidWorks 能够提供不同的设计方案、减少设计过程中的错误以及提高产品质量。SolidWorks 不仅提供如此强大的功能，同时对每个工程师和设计者来说，操作简单方便、易学易用。
对于熟悉微软的Windows系统的用户，基本上就可以用SolidWorks 来搞设计了。SolidWorks独有的拖拽功能使用户在比较短的时间内完成大型装配设计。SolidWorks资源管理器是同Windows资源管理器一样的CAD文件管理器，用它可以方便地管理CAD文件。使用SolidWorks ，用户能在比较短的时间内完成更多的工作，能够更快地将高质量的产品投放市场。
在目前市场上所见到的三维CAD解决方案中，SolidWorks是设计过程比较简便而方便的软件之一。美国著名咨询公司Daratech所评论：“在基于Windows 平台的三维CAD软件中，SolidWorks是最著名的品牌，是市场快速增长的领导者。”
在强大的设计功能和易学易用的操作（包括Windows风格的拖/放、点/击、剪切/粘贴）协同下，使用SolidWorks ，整个产品设计是可百分之百可编辑的，零件设计、装配设计和工程图之间的是全相关的。
此软件使得用户能够数字化地创建和获取三维产品定义。参数化造型就是通过参数化建模来构造产品的几何模型, 通过参数化造型设计不仅可以缩短产品开发周期,并且可以进行现有产品的系列化设计。齿轮是应用最为广泛的通用机械零件，广泛用在各种传动中，如减速器、传动装置和汽车的变速箱等。直齿圆柱齿轮是制造其它齿轮的基础, 也是最通用的齿轮。对于这些需要经常使用的通用机械零件, 如果每次都要设计计算，工作量大而且繁琐，属于重复无效劳动。因此, 正确的方法应该是建立参数化的通用模型，设计新的齿轮时，根据需要输入齿轮的参数，如齿数、模数、齿轮宽度等数据，就可以自动生成新的齿轮。
齿轮类零件是组成机器的重要部分，是最常用的机械零件，也是机械产品中运动部件设计的核心。但是齿轮类零件的设计与绘图是十分繁琐且重复性很大的工作，传统的人工设计方法费时费力，且容易出错，设计人员将大量的时间和精力花费在一些重复性的工作上，缺乏更多的时间去进行创造性设计，导致产品开发周期长、产品质量差、市场竞争力弱等后果，然而，CAD技术推动了几乎一切领域的设计革命，对加速工程建设和缩短产品开发周期、提高产品质量、增强企业的市场竞争能力与创新能力发挥着重要作用。
在实际应用中，由于用户的设计要求及生产条件的多样性，这些CAD软件往往难以完全适应，因此，在具体CAD应用中还需要进行二次开发，以满足用户的需求，使其更符合企业的生产设计需要。
2.2 齿轮零件的特征描述
2.2.1 齿轮的基本参数
我们利用渐开线方程生成齿轮的一个齿廓, 当用极坐标来表示渐
开线时, 其方程式为：
式中αk 为渐开线在点K 的压力角, θk 为
展角，如图2-1所示：
普通的渐开线齿轮有7个基本参数影响
齿轮的形状和尺寸：模数m ，齿数z ，压力
角alpha ，齿顶高系数ha*，顶隙系数c*，变
位系数x*，螺旋角beta 。这些参数中，z 可
任意变化，调整x*， beta 参数可得到变位
齿轮和斜齿轮；如果改变ha*，c*可以得到短
齿、正常齿齿轮；压力角alpha 的改变可以
满足某些特殊齿轮的要求。总之，为了达到
齿轮的各项技术要求，就要考虑齿轮各个参
数的改变，这些参数与齿轮尺寸、形状、位置之间以各种方程式关联，每个参数的改变都会引起齿廓形状的改变。
2.2.2 齿轮结构类型 齿轮可按齿形、齿轮外形、齿线形状、轮齿所在的表面和制造方法等分类。
（1）齿轮的齿形包括齿廓曲线、压力角、齿高和变位。渐开线齿轮比较容易制造，因此现代使用的齿轮中，渐开线齿轮占绝对多数，而摆线齿轮和圆弧齿轮应用较少。在压力角方面，小压力角齿轮的承载能力较小；而大压力角齿轮，虽然承载能力较高，但在传递转矩相同的情况下轴承的负荷增大，因此仅用于特殊情况。而齿轮的齿高已标准化，一般均采用标准齿高。变位齿轮的优点较多，已遍及各类机械设备中。
（2）按其外形分为圆柱齿轮、锥齿轮、非圆齿轮、齿条、蜗轮。
（3）按齿线形状分为直齿轮、斜齿轮、人字齿轮、曲线齿轮。
（4）按轮齿所在的表面分为外齿轮、内齿轮。
（5）按齿廓曲线可分为渐开线齿轮、摆线齿轮、圆弧齿轮。
图2-1 齿轮的渐开线轮廓
k /cos tan k b k k k
r r αθαα==-
2.3 参数化设计技术概述
参数化设计(parametric design)是一种设计方法，其基础是尺寸驱动的几何模型。与传统的设计不同，尺寸驱动的几何模型可以通过更改尺寸达到更改设计的目的。这意味着，设计人员一开始可以设计一个草图，稍候再通过精确的尺寸完成设计的细节。
参数化设计一般是指设计图形拓扑关系不变，尺寸形状由一组参数进行约束。参数与图形的控制尺寸有显示的对应，不同的参数值驱动产生不同大小的几何图形。
参数化设计是规格化、系列化产品设计的一种简单，高效、优质的产品设计方法。特别适合与系列化产品设计及标准件库的建立等。
1)参数化设计的理论方法
参数化设计技术以约束造型为核心，以尺寸驱动为特征，允许设计者首先进行草图设计，勾画出设计轮廓，然后输入精确尺寸值来完成最终的设计。与无约束造型系统相比，参数化设计更符合实际工程设计习惯，因为在实际设计的初期阶段，设计人员关心的往往是零部件的大致形状和性能，对精确的尺寸并不十分关心，特别是在系列化设计中，参数化造型技术的优点就更加突出。
设计过程可视为约束满足的过程，设计活动本质上是通过提取产品有效的约束来建立其约束模型并进行约束求解。设计活动中的约束主要来自功能、结构和制造三个方面。功能约束是对产品所能完成的功能的描述；结构约束是对产品结构强度、刚度等的表示；制造约束是对制造资源环境和加工方法的表达。在产品设计过程中将这些约束综合成设计目标，并将它们映射成为特定地几何/拓扑结构，从而转化为几何约束。所谓几何约束就是要求几何元素之间必须满足某种特定的关系。将几何约束作为构成几何/拓扑结构的几何基准要素和表面轮廓要素，可以导出各种形状结构的位置和形状参数，从而形成参数化的产品几何模型。
产品的几何约束主要包括拓扑约束和尺寸约束两方面。拓扑约束是对产品结构的定性描述，它表示几何元素之间的固定联系，如对称、平行、垂直、相切等，这些关系拟抽象为点、边、面间等九类有向关系，每一类关系有相应的谓词，包括“相同”、“平行”、“垂直”、“相交”、“偏移”等。尺寸约束则为特征/几何元素间相对位置的定量表示，如各种距离、两线夹角、圆的半径等。尺寸约束是参数化驱动的对象，其不仅可以变动，而且需要标注和显示。尺寸约束可表征为一组基本参数且具有与产品结构层次相对应的层次性。产品特征模型中高层约束是形状特征之间的形位关系；几何元素之间的约束，则是低层约束的封装；高层约束需通过低层约束来实现。
参数驱动中约束方程的求解或尺寸链的推导是难点，如何保证在各种情况下
都得到稳定的解，尚未得到完全的解决。
目前，解决参数驱动中约束的方法主要有如下几种：基于几何约束的变量几何法、基于几何推理的人工智能法、基于构造过程的构造法、基于辅助线法。上面几种方法目前应用较为广泛，但几何推理法采用谓词描述约束，而且采用专家系统进行推理求解，效率低，难以满足交互绘图的要求。构造法通过对造型过程的纪录，记下几何元素的生成顺序及其相互间的关系，当用户修改参数时，系统按原来的造型顺序和几何元素之间的关系重新构造设计过程，构造法能够克服前面两种方法的不足，但要求用户严格遵守一定的造型顺序，缺乏灵活性。
2)基于特征的参数化设计
基于特征的参数化设计将基于特征的设计和参数化设计有机的结合起来，使用较完整的带有语义的特征描述方式，使特征本身就包含参数化变动所需的成员变量和成员函数，将面向对象的技术应用于特征的描述，在造型中使用参数化，随时调整产品结构、尺寸，并因此带动特征自身的变动，实现产品基于特征的参数化设计。基于特征的参数化三维造型技术是CAD的关键技术，也是机械产品设计的发展趋势。
目前主要有两种参数化建模方法：尺寸参数化和结构参数化，尺寸参数化是指零部件的大小可以改变而形状不能改变，例如众多软件系统中的基本图元，而结构参数化是指既可以改变大小也可以改变形状，建模过程中根据实际需要可选择尺寸参数化或结构参数化造型。
参数化设计的最大优点是系统自动记录建立几何形体的整个历程，换句话说，系统不仅记录建立的几何形体，同时也记录设计意图，即几何间的关系。当改变参数时，几何关系保持不变。作为一个基于特征的三维辅助设计软件，利用几何约束实现了尺寸驱动，设计者可以在设计过程中预先定义设计变量，再通过简单的算术表达式定义几何尺寸，几何尺寸也可以以变量的形式加入到算术表达式中，以驱动其它尺寸。对标准件来说，其结构尺寸均己标准化、系列化，国家标准对其有着明确的规定。在造型过程中，就某一特定类型的标准件而言，我们只需改变其设计变量的值，就可得到不同规格的同类零件模型。因此，设计变量的应用，使得标准件模型库建立的繁杂工作变得简单了。
3 齿轮建模过程
此次齿轮类零件的造型较多，但建模原理大体相同，因此下面以齿轮传动零件中的直齿圆柱齿轮为例。（只研究直齿轮、斜齿轮、锥齿轮）
3.1渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数设计
模数M、齿数Z、压力角ALPHA、齿宽B、齿轮齿顶高系数H_N、顶隙系数C_N、变位系数X_N、轴孔直径DK。
3.2齿轮参数间的计算关系
齿顶高：ha=m*(h_n+x_n) 齿根高：hf=m*(h_n+c_n-x_n)
分度圆直径：d=m*z 基圆直径：db=d*cos(alpha)
齿顶圆直径：da=d+2*m*(h_n+x_n) 齿根圆df=d-2*m*(h_n+c_n-x_n) 渐开线的参数方程：
r=db/2
theta=t*45
x=r*cos(theta)+r*sin(theta)*theta*pi/180
y=r*sin(theta)-r*cos(theta)*theta*pi/180
z=0
3.1齿轮参数化设计基本思路
（1）设置齿轮基本参数
（2）绘制四个圆并添加关系式
（3）创建基准曲线—渐开线
（4）镜像渐开线
（5）创建一个齿槽轮廓实体
（6）阵列齿槽轮廓
3.4直齿圆柱齿轮建模过程
设计步骤如下：
（1）开始一个新零件，以“零件1.SLDPRT”名称保持文件。
（2）添加方程式，定义参数，添加整体变量。
1）单击“工具”工具栏中的“方程式”按钮，系统弹出“方程式”对话框。
2）单击按钮，系统弹出“添加方程式”对话框，如图2-10
3）在文本框内输入方程m=3 ，单击按钮，方程式便自动添加到方程式对话框中。
4)）重复步骤2）和步骤3）逐一添加z=20，d=m*z，p=pi*m，B=10*m 方程式，如图2-11。完成方程式添加后，单击方程式对话框中的
按钮。系统在FeatureManager特征设计树中会添加以上方程式文件夹。(齿厚一般为10倍的模数，所有B=10*m)
5）单击特征设计树
，展开方程式文件夹，如图2-12所示。 （3）以齿根圆绘制齿轮基本。
1）在上插入草图1。 2）在原点绘制一个圆，并标注尺寸（如图2-13）。并将尺寸属性栏中的
“主要值”下的尺寸名称改为“df ”(如图2-14)。
出的
“修改”对话框中单击下列列表，选择“添加方程式”（如图2-15）。系
统弹出“添加方程式”对话框，在“"df@草图1" =”后面输入“m*(z-2.5)”,然后回车，单击
按钮，退出“方程式”对话框。此时的尺
寸标注变为图2-16所示。
4）退出草图1.
5）单击特征工具栏中的“拉伸凸台∕基台”按钮，单击绘图区的圆，系
统弹出“拉伸”属性，将深度改为20mm ，终止条件设置为“两侧对称”
后确定
6）单击FeatureManager
特征设计树的
按钮，显示出其尺寸，以便修改名称和添加方程式（图2-17）
7）添加方程式。
单击按钮，双击拉伸深度尺寸20的尺寸线控制点，弹出“修改”对话框。单击下列表，选择“添加方程式”，在“"D1@
拉伸1" =”后输入“B ”，单击“确定”按钮，完成对拉伸深度尺寸的方
程式添加。
（4）绘制齿轮。
1
）选取圆柱的上表面，进入草图，过圆心做一条竖直的中心线，再过圆
齿轮参数 规格标准
齿轮（2模数）标准 齿数外径D内径d齿数外径D内径d齿数外径D内径d 18∮40∮3149∮102∮9380∮164∮155 19∮42∮3350∮104∮9581∮166∮157 20∮44∮3551∮106∮9782∮168∮159 21∮46∮3752∮108∮9983∮170∮161 22∮48∮3953∮110∮10184∮172∮163 23∮50∮4154∮112∮10385∮174∮165 24∮52∮4355∮114∮10586∮176∮167 25∮54∮4556∮116∮10787∮178∮169 26∮56∮4757∮118∮10988∮180∮171 27∮58∮4958∮120∮11189∮182∮173 28∮60∮5159∮122∮11390∮184∮175 29∮62∮5360∮124∮11591∮186∮177 30∮64∮5561∮126∮11792∮188∮179 31∮66∮5762∮128∮11993∮190∮181 32∮68∮5963∮130∮12194∮192∮183 33∮70∮6164∮132∮12395∮194∮185 34∮72∮6365∮134∮12596∮196∮187 35∮74∮6566∮136∮12797∮198∮189 36∮76∮6767∮138∮12998∮200∮191 37∮78∮6968∮140∮13199∮202∮193 38∮80∮7169∮142∮133100∮204∮195 39∮82∮7370∮144∮135101∮206∮197 40∮84∮7571∮146∮137102∮208∮199 41∮86∮7772∮148∮139103∮210∮201 42∮88∮7973∮150∮141104∮212∮203 43∮90∮8174∮152∮143105∮214∮205 44∮92∮8375∮154∮145106∮216∮207 45∮94∮8576∮156∮147107∮218∮209 46∮96∮8777∮158∮149108∮220∮211 47∮98∮8978∮160∮151109∮222∮213 48∮100∮9179∮162∮153110∮224∮215 齿距=(D+d)/2+(间隙0.6~1) 2模数=4.5mm 模具人：何永清 制表
控制系统基础论文中英文资料外文翻译文献
控制系统基础论文中英文资料外文翻译文献 文献翻译 原文： Numerical Control One of the most fundamental concepts in the area of advanced manufacturing technologies is numerical control (NC).Prior to the advent of NC, all machine tools were manual operated and controlled. Among the many limitations associated with manual control machine tools, perhaps none is more prominent than the limitation of operator skills. With manual control, the quality of the product is directly related to and limited to the skills of the operator . Numerical control represents the first major step away from human control of machine tools. Numerical control means the control of machine tools and other manufacturing systems though the use of prerecorded, written symbolic instructions. Rather than operating a machine tool, an NC technician writes a program that issues operational instructions to the machine tool, For a machine tool to be numerically controlled , it must be interfaced with a device for accepting and decoding the p2ogrammed instructions, known as a reader. Numerical control was developed to overcome the limitation of human operator , and it has done so . Numerical control machines are more accurate than manually operated machines , they can produce parts more uniformly , they are faster, and the long-run tooling costs are lower . The development of NC led to the development of several other innovations in manufacturing technology: 1.Electrical discharge machining. https://www.sodocs.net/doc/f94014028.html,ser cutting. 3.Electron beam welding.
齿轮几何参数设计计算
第2章渐开线圆柱齿轮几何参数设计计算 2．1 概述 渐开线圆柱齿轮设计是齿轮传动设计中最常用、最典型的设计，掌握其设计方法是齿轮设计者必须具备的，对于其它类型的传动也有很大的帮助。在此重点讨论渐开线圆柱齿轮设计的设计技术。 2．2 齿轮传动类型选择 直齿（无轴向力） 斜齿（有轴向力，强度高，平稳） 双斜齿（无轴向力，强度高，平稳、加工复杂） 2．3 齿轮设计的主要步骤 多级速比分配 单级中心距估算 齿轮参数设计 齿轮强度校核 齿轮几何精度计算 2．4 齿轮参数设计原则 （1) 模数的选择 模数的选择取决于齿轮的弯曲承载能力，一般在满足弯曲强度的条件下，选择较小的模数，对减少齿轮副的滑动率、増大重合度，提高平稳性有好处。但在制造质量没有保证时，应选择较大的模数，提高可靠性，模数増大对动特性和胶合不利。 模数一般按模数系列标准选取，对动力传动一般不小于2 对于平稳载荷：mn=(0.007-0.01)a 对于中等冲击：mn=(0.01-0.015)a 对于较大冲击：mn=(0.015-0.02)a （2）压力角选择 an=20 大压力角（25、27、28、30）的优缺点：
优点：齿根厚度和渐开线部分的曲率半径增大，对接触弯曲强度有利。齿面滑动速度减小，不易发生胶合。根切的最小齿数减小。缺点：齿的刚度增大，重合度减小，不利于齿轮的动态特性。轴承所受的载荷增大。过渡曲线长度和曲率半径减小，应力集中系数增大。 小压力角（14.5、15、16、17.5、18）的优缺点： 优点：齿的刚度减小，重合度增大，有利于齿轮的动态特性。轴承所受的载荷减小。缺点：齿根厚度和渐开线部分的曲率半径减小，对接触弯曲强度不利。齿面滑动速度增大，易发生胶合。根切的最小齿数增多。 （3）螺旋角选择 斜齿轮螺旋角一般应优先选取整:10-13. 双斜齿轮螺旋角一般应优先选取:26-33. 螺旋角一般优先取整数，高速级取较大，低速级取较小。 考虑加工的可能性。 螺旋角增大的优缺点： 齿面综合曲率半径增大，对齿面接触强度有利。 纵向重合度增大，对传动平稳性有利。 齿根的弯曲强度也有所提高（大于15度后变化不大）。 轴承所受的轴向力增大。 齿面温升将增加，对胶合不利。 断面重合度减小。 （4）齿数的选择 最小齿数要求（与变位有关） 齿数和的要求 齿数互质要求 大于100齿的质数齿加工可能性问题（滚齿差动机构） 高速齿轮齿数齿数要求 增速传动的齿数要求 （5）齿宽和齿宽系数的选择 一般齿轮的齿宽由齿宽系数来确定， φa=b/a φd=b/d1 φm=b/mn φa=(0.2-0.4)
基于单片机的步进电机控制系统设计外文翻译
毕业设计(论文)外文资料翻译 学院：机械工程学院 专业：机械设计制造及其自动化 姓名： 学号：XXXXXXXXXX 外文出处：《Computational Intelligence and (用外文写)Design》 附件： 1.外文资料翻译译文；2.外文原文。 注：请将该封面与附件装订成册。
附件1：外文资料翻译译文 基于微型计算机的步进电机控制系统设计 孟天星余兰兰 山东理工大学电子与电气工程学院 山东省淄博市 摘要 本文详细地介绍了一种以AT89C51为核心的步进电机控制系统。该系统设计包括硬件设计、软件设计和电路设计。电路设计模块包括键盘输入模块、LED显示模块、发光二极管状态显示和报警模块。按键可以输入设定步进电机的启停、转速、转向,改变转速、转向等的状态参数。通过键盘输入的状态参数来控制步进电机的步进位置和步进速度进而驱动负载执行预订的工作。运用显示电路来显示步进电机的输入数据和运行状态。AT89C51单片机通过指令系统和编译程序来执行软件部分。通过反馈检测模块，该系统可以很好地完成上述功能。 关键词：步进电机，AT89C51单片机，驱动器，速度控制 1概述 步进电机因为具有较高的精度而被广泛地应用于运动控制系统，例如机器人、打印机、软盘驱动机、绘图仪、机械式阀体等等。过去传统的步进电机控制电路和驱动电路设计方法通常都极为复杂，由成本很高而且实用性很差的电器元件组成。结合微型计算机技术和软件编程技术的设计方法成功地避免了设计大量复杂的电路，降低了使用元件的成本，使步进电机的应用更广泛更灵活。本文步进电机控制系统是基于AT89C51单片机进行设计的，它具有电路简单、结构紧凑的特点，能进行加减速，转向和角度控制。它仅仅需要修改控制程序就可以对各种不同型号的步进电机进行控制而不需要改变硬件电路，所以它具有很广泛的应用领域。 2设计方案 该系统以AT89C51单片机为核心来控制步进电机。电路设计包括键盘输入电路、LED显示电路、发光二极管显示电路和报警电路，系统原理框图如图1所示。 At89c51单片机的P2口输出控制步进电机速度的时钟脉冲信号和控制步进电机运转方向的高低电平。通过定时程序和延时程序可以控制步进电机的速度和在某一
齿轮各参数计算公式
模数齿轮计算公式: 名称代号计算公式 模数m m=p/π=d/z=da/(z+2) （d为分度圆直径，z为齿数）齿距p p=πm=πd/z 齿数z z=d/m=πd/p 分度圆直径 d d=mz=da-2m 齿顶圆直径da da=m(z+2)=d+2m=p(z+2)/π 齿根圆直径df df=d-2.5m=m(z-2.5)=da-2h=da-4.5m 齿顶高ha ha=m=p/π 齿根高hf hf=1.25m 齿高h h=2.25m 齿厚s s=p/2=πm/2 中心距 a a=(z1+z2)m/2=(d1+d2)/2 跨测齿数k k=z/9+0.5 公法线长度w w=m[2.9521(k-0.5)+0.014z]
13-1 什么是分度圆?标准齿轮的分度圆在什么位置上？ 13-2 一渐开线，其基圆半径r b＝40 mm，试求此渐开线压力角＝20°处的半径r和曲率半径ρ的大小。 13-3 有一个标准渐开线直齿圆柱齿轮，测量其齿顶圆直径d a＝106.40 mm，齿数z=25，问是哪一种齿制的齿轮，基本参数是多少? 13-4 两个标准直齿圆柱齿轮，已测得齿数z l＝22、z2＝98，小齿轮齿顶圆直径d al＝240 mm，大齿轮全齿高h＝22.5 mm，试判断这两个齿轮能否正确啮合传动? 13-5 有一对正常齿制渐开线标准直齿圆柱齿轮，它们的齿数为z1＝19、z2＝81，模数m＝5 mm，压力角 ＝20°。若将其安装成a′＝250 mm的齿轮传动，问能否实现无侧隙啮合？为什么？此时的顶隙（径向间隙）C 是多少? 13-6 已知C6150车床主轴箱内一对外啮合标准直齿圆柱齿轮，其齿数z1＝21、z2＝66，模数m＝3.5 mm，压力角＝20°，正常齿。试确定这对齿轮的传动比、分度圆直径、齿顶圆直径、全齿高、中心距、分度圆齿厚和分度圆齿槽宽。 13-7 已知一标准渐开线直齿圆柱齿轮，其齿顶圆直径d al＝77.5 mm，齿数z1＝29。现要求设计一个大齿轮与其相啮合，传动的安装中心距a＝145 mm，试计算这对齿轮的主要参数及大齿轮的主要尺寸。 13-8 某标准直齿圆柱齿轮，已知齿距p＝12.566 mm，齿数z＝25，正常齿制。求该齿轮的分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、基圆直径、齿高以及齿厚。 13-9 当用滚刀或齿条插刀加工标准齿轮时，其不产生根切的最少齿数怎样确定?当被加工标准齿轮的压力角 ＝20°、齿顶高因数h a*＝0.8时，不产生根切的最少齿数为多少? 13-10 变位齿轮的模数、压力角、分度圆直径、齿数、基圆直径与标准齿轮是否一样? 13-11 设计用于螺旋输送机的减速器中的一对直齿圆柱齿轮。已知传递的功率P＝10 kW，小齿轮由电动机驱动，其转速n l＝960 r/min，n2＝240 r/min。单向传动，载荷比较平稳。 13-12 单级直齿圆柱齿轮减速器中，两齿轮的齿数z1＝35、z2＝97，模数m＝3 mm，压力＝20°，齿宽b l＝110 mm、b2＝105 mm，转速n1＝720 r/min，单向传动，载荷中等冲击。减速器由电动机驱动。两齿轮均用45钢，小齿轮调质处理，齿面硬度为220-250HBS，大齿轮正火处理，齿面硬度180～200 HBS。试确定这对齿轮允许传递的功率。 13-13 已知一对正常齿标准斜齿圆柱齿轮的模数m＝3 mm，齿数z1＝23、z2＝76，分度圆螺旋角β＝8°6′34″。试求其中心距、端面压力角、当量齿数、分度圆直径、齿顶圆直径和齿根圆直径。 13-14 图示为斜齿圆柱齿轮减速器 1)已知主动轮1的螺旋角旋向及转向，为了使轮2和轮3的中间轴的轴向力最小，试确定轮2、3、4的螺旋角旋向和各轮产生的轴向力方向。 2)已知m n2＝3 mm，z2＝57，β2＝18°，m n3＝4mm，z3＝20，β3应为多少时，才能使中间轴上两齿轮产生的轴向
速度控制系统设计外文翻译
译文 流体传动及控制技术已经成为工业自动化的重要技术，是机电一体化技术的核心组成之一。而电液比例控制是该门技术中最具生命力的一个分支。比例元件对介质清洁度要求不高，价廉，所提供的静、动态响应能够满足大部分工业领域的使用要求，在某些方面已经毫不逊色于伺服阀。比例控制技术具有广阔的工业应用前景。但目前在实际工程应用中使用电液比例阀构建闭环控制系统的还不多，其设计理论不够完善，有待进一步的探索，因此，对这种比例闭环控制系统的研究有重要的理论价值和实践意义。本论文以铜电解自动生产线中的主要设备——铣耳机作为研究对象，在分析铣耳机组各构成部件的基础上，首先重点分析了铣耳机的关键零件——铣刀的几何参数、结构及切削性能，并进行了实验。用电液比例方向节流阀、减压阀、直流直线测速传感器等元件设计了电液比例闭环速度控制系统，对铣耳机纵向进给装置的速度进行控制。论文对多个液压阀的复合作用作了理论上的深入分析，着重建立了带压差补偿型的电液比例闭环速度控制系统的数学模型，利用计算机工程软件，研究分析了系统及各个组成环节的静、动态性能，设计了合理的校正器，使设计系统性能更好地满足实际生产需要 水池拖车是做船舶性能试验的基本设备,其作用是拖曳船模或其他模型在试验水池中作匀速运动,以测量速度稳定后的船舶性能相关参数,达到预报和验证船型设计优劣的目的。由于拖车稳速精度直接影响到模型运动速度和试验结果的精度,因而必须配有高精度和抗扰性能良好的车速控制系统,以保证拖车运动的稳速精度。本文完成了对试验水池拖车全数字直流调速控制系统的设计和实现。本文对试验水池拖车工作原理进行了详细的介绍和分析,结合该控制系统性能指标要求,确定采用四台直流电机作为四台车轮的驱动电机。设计了电流环、转速环双闭环的直流调速控制方案,并且采用转矩主从控制模式有效的解决了拖车上四台直流驱动电机理论上的速度同步和负载平衡等问题。由于拖车要经常在轨道上做反复运动,拖动系统必须要采用可逆调速系统,论文中重点研究了逻辑无环流可逆调速系统。大型直流电机调速系统一般采用晶闸管整流技术来实现,本文给出了晶闸管整流装置和直流电机的数学模型,根据此模型分别完成了电流坏和转速环的设计和分析验证。针对该系统中的非线性、时变性和外界扰动等因素,本文将模糊控制和PI控制相结合,设计了模糊自整定PI控制器,并给出了模糊控制的查询表。本文在系统基本构成及工程实现中,介绍了西门子公司生产的SIMOREGDC Master 6RA70全数字直流调速装置,并设计了该调速装置的启动操作步骤及参数设置。完成了该系统的远程监控功能设计,大大方便和简化了对试验水池拖车的控制。对全数字直流调速控制系统进行了EMC设计,提高了系统的抗干扰能力。本文最后通过数字仿真得到了该系统在常规PI控制器和模糊自整定PI控制器下的控制效果,并给出了系统在现场调试运行时的试验结果波形。经过一段时间的试运行工作证明该系统工作良好,达到了预期的设计目的。 提升装置在工业中应用极为普遍,其动力机构多采用电液比例阀或电液伺服阀控制液压马达或液压缸,以阀控马达或阀控缸来实现上升、下降以及速度控制。电液比例控制和电液伺服控制投资成本较高,维护要求高,且提升过程中存在速度误差及抖动现象,影响了正常生产。为满足生产要求,提高生产效率,需要研究一种新的控制方法来解决这些不足。随着科学技术的飞速发展,计算机技术在液压领域中的应用促进了电液数字控制技术的产生和发展,也使液压元件的数字化成为液压技术发展的必然趋势。本文以铅电解残阳极洗涤生产线中的提升装置为研究
齿轮传动设计参数的选择
齿轮传动设计参数的选择： 1）压力角α的选择 2）小齿轮齿数Z1的选择 3）齿宽系数φd的选择 齿轮传动的许用应力 精度选择 压力角α的选择 由《机械原理》可知，增大压力角α，齿轮的齿厚及节点处的齿廓曲率半径亦皆随之增加，有利于提高齿轮传动的弯曲强度及接触强度。我国对一般用途的齿轮传动规定的压力角为α=20o。为增强航空有齿轮传动的弯曲强度及接触强度，我国航空齿轮传动标准还规定了α=25o的标准压力角。但增大压力角并不一定都对传动有利。对重合度接近2的高速齿轮传动，推荐采用齿顶高系数为1～1.2，压力角为16o～18o的齿轮，这样做可增加齿轮的柔性，降低噪声和动载荷。 小齿轮齿数Z 1 的选择 若保持齿轮传动的中心距α不变，增加齿数，除能增大重合度、改善传动的平稳性外，还可减小模数，降低齿高，因而减少金属切削量，节省制造费用。另外，降低齿高还能减小滑动速度，减少磨损及减小胶合的可能性。但模数小了，齿厚随之减薄，则要降低齿轮的弯曲强度。不过在一定的齿数范围内，尤其是当承载能力主要取决于齿面接触强度时，以齿数多一些为好。 闭式齿轮传动一般转速较高，为了提高传动的平稳性，减小冲击振动，以齿数多 一些为好，小一些为好，小齿轮的齿数可取为z 1 =20~40。开式（半开式）齿轮传动，由于轮齿主要为磨损失效，为使齿轮不致过小，故小齿轮不亦选用过多的齿 数，一般可取z 1 =17~20。 为使齿轮免于根切，对于α=20o的标准支持圆柱齿轮，应取z 1≥17。Z 2 =u·z 1 。 齿宽系数φ d 的选择 由齿轮的强度公式可知，轮齿越宽，承载能力也愈高，因而轮齿不宜过窄；但增大齿宽又会使齿面上的载荷分布更趋不均匀，故齿宽系数应取得适合。圆柱齿轮齿宽系数的荐用值列于下表。对于标准圆柱齿轮减速器，齿宽系数取为
毕业设计外文翻译---控制系统介绍
英文原文 Introductions to Control Systems Automatic control has played a vital role in the advancement of engineering and science. In addition to its extreme importance in space-vehicle, missile-guidance, and aircraft-piloting systems, etc, automatic control has become an important and integral part of modern manufacturing and industrial processes. For example, automatic control is essential in such industrial operations as controlling pressure, temperature, humidity, viscosity, and flow in the process industries; tooling, handling, and assembling mechanical parts in the manufacturing industries, among many others. Since advances in the theory and practice of automatic control provide means for attaining optimal performance of dynamic systems, improve the quality and lower the cost of production, expand the production rate, relieve the drudgery of many routine, repetitive manual operations etc, most engineers and scientists must now have a good understanding of this field. The first significant work in automatic control was James Watt’s centrifugal governor for the speed control of a steam engine in the eighteenth century. Other significant works in the early stages of development of control theory were due to Minorsky, Hazen, and Nyquist, among many others. In 1922 Minorsky worked on automatic controllers for steering ships and showed how stability could be determined by the differential equations describing the system. In 1934 Hazen, who introduced the term “ervomechanisms”for position control systems, discussed design of relay servomechanisms capable of closely following a changing input. During the decade of the 1940’s, frequency-response methods made it possible for engineers to design linear feedback control systems that satisfied performance requirements. From the end of the 1940’s to early 1950’s, the root-locus method in control system design was fully developed. The frequency-response and the root-locus methods, which are the
标准齿轮参数通用计算汇总
标准齿轮模数尺数通用计算公式 齿轮的直径计算方法： 齿顶圆直径=（齿数+2）×模数 分度圆直径=齿数×模数 齿根圆直径=齿顶圆直径-(4.5×模数) 比如：M4 32齿34×3.5 齿顶圆直径=（32+2）×4=136mm 分度圆直径=32×4=128mm 齿根圆直径=136-4.5×4=118mm 7M 12齿 中心距D=（分度圆直径1+分度圆直径2）/2 就是 （12+2）×7=98mm 这种计算方法针对所有的模数齿轮（不包括变位齿轮）。 模数表示齿轮牙的大小。 齿轮模数=分度圆直径÷齿数 =齿轮外径÷（齿数-2） 齿轮模数是有国家标准的（GB1357-78） 模数标准系列（优先选用）1、1.25、1.5、2、2.5、3、4、5、6、8、10、12、14、16、20、25、32、40、50 模数标准系列（可以选用）1.75，2.25，2.75，3.5，4.5，5.5，7，9，14，18，22，28，36，45 模数标准系列（尽可能不用）3.25，3.75，6.5，11，30 上面数值以外为非标准齿轮，不要采用！ 塑胶齿轮注塑后要不要入水除应力 精确测定斜齿轮螺旋角的新方法
Circular Pitch （CP）周节 齿轮分度圆直径d的大小可以用模数(m)、径节(DP)或周节(CP)与齿数(z)表示 径节P(DP)是指按齿轮分度圆直径(以英寸计算)每英寸上所占有的齿数而言 径节与模数有这样的关系: m=25.4/DP CP1/8模=25.4/DP8=3.175 3.175/3.1416(π)=1.0106模 1) 什么是「模数」？ 模数表示轮齿的大小。 R模数是分度圆齿距与圆周率（π）之比,单位为毫米(mm)。 除模数外,表示轮齿大小的还有ＣＰ（周节：Circular pitch）与ＤＰ（径节：Diametral pitch）。 【参考】齿距是相邻两齿上相当点间的分度圆弧长。 2) 什么是「分度圆直径」？ 分度圆直径是齿轮的基准直径。 决定齿轮大小的两大要素是模数和齿数、 分度圆直径等于齿数与模数(端面)的乘积。 过去,分度圆直径被称为基准节径。最近,按ISO标准,统一称为分度圆直径。 3) 什么是「压力角」？ 齿形与分度圆交点的径向线与该点的齿形切线所夹的锐角被称为分度圆压力角。一般所说的压力角,都是指分度圆压力角。 最为普遍地使用的压力角为２０°,但是,也有使用１４．５°、１５°、１７．５°、２２．５°压力角的齿轮。 4) 单头与双头蜗杆的不同是什么？ 蜗杆的螺旋齿数被称为「头数」,相当于齿轮的轮齿数。 头数越多,导程角越大。 5) 如何区分Ｒ（右旋）?Ｌ（左旋）？ 齿轮轴垂直地面平放 轮齿向右上倾斜的是右旋齿轮、向左上倾斜的是左旋齿轮。 6) Ｍ（模数）与ＣＰ（周节）的不同是什么？ ＣＰ（周节：Circular pitch）是在分度圆上的圆周齿距。单位与模数相同为毫米。 ＣＰ除以圆周率（π）得Ｍ（模数)。 Ｍ（模数）与ＣＰ得关系式如下所示。 Ｍ（模数)＝ＣＰ／π（圆周率） 两者都是表示轮齿大小的单位。 (分度圆周长=πd=zp d=z p/π p/π称为模数) 7)什么是「齿隙」？ 一对齿轮啮合时,齿面间的间隙。 齿隙是齿轮啮合圆滑运转所必须的参数。 8) 弯曲强度与齿面强度的不同是什么？ 齿轮的强度一般应从弯曲和齿面强度的两方面考虑。 弯曲强度是传递动力的轮齿抵抗由于弯曲力的作用,轮齿在齿根部折断的强度。齿面强度是啮合的轮齿在反复接触中,齿面的抗摩擦强度。 9) 弯曲强度和齿面强度中,以什么强度为基准选定齿轮为好？ 一般情况下,需要同时讨论弯曲和齿面的强度。 但是,在选定使用频度少的齿轮、手摇齿轮、低速啮合齿轮时,有仅以弯曲强度选定的情况。最终,应该由设计者自己决定。 10) 什么是螺旋方向与推力方向？ 轮齿平行于轴心的正齿轮以外的齿轮均发生推力。 各类型齿轮变化如下所示。
液位控制系统论文中英文资料对照外文翻译
液位控制系统论文中英文资料对照外文翻译 The liquid level control system based on dde\matlab\simulink Process control is an important application field of automatic technology, it is to point to the level, temperature, flow control process variables, such as in metallurgy, machinery, chemical, electric power, etc can be widely used. Especially liquid level control technology in real life, played an important role in production, for example, the water supply, civil water tower if low water levels, can affect people's lives in water; Industrial enterprises with water, if the drainage water drainage or controlled properly or not, in relation to the workshop of condition; Boiler drum, if the control level boiler is too low, can make level boiler overheating, possible accident; Jing flow, liquid level control tower control accuracy and level of the craft can influence the quality of the products and the cost, etc. In these production field, are basically labor strength or the operation has certain risk nature of work, extremely prone to accidents caused by operating error, the losses, killing manufacturer. Visible, in actual production, liquid level control accuracy and control effects directly affect the factory production cost and economic benefit of safety coefficient. Even equipment So, in order to ensure safety, convenient operation, you have to research the development of a d v a n c e d l e v e l c o n t r o l m e t h o d s a n d s t r a t e g i e s. The graduation design topic is the liquid level control system based on dde\matlab\simulink\force control, Among them was controlled object for tank level, Communication mode for DDE communications , Matlab is mainly used in the simulation test ,And force control software used for modeling, This system mainly through combination of hardware and software device to achieve precise control of liquid level , In modern industry level control of important component, it influence upon production not allow to ignore, in order to ensure safety in production and the product quality and quantity, the level and perform effective control is very necessary, The following is a description of all aspects：
换热站自动控制系统设计外文文献+翻译
外文文献： Design and Implementation of Heat Exchange Station Control System Keywords:Heat exchange station, Control system, PLC, Inverter, Configuration software. Abstract.This paper introduces a design and implementation of heat exchange station control system based on PLC and industrial configuration software, which includes the contr ol scheme and principle, hardware selection and software design, etc. The circulating pumps and re plenishing pumps in the system can all be driven automatically by PLC and inverter. Main process parameters, such as steam pressure and measurement temperature and so on,can all be shown on the industrial PC running configuration software, and instructions could be sent by the engineer and operator on-the-spot via the Human Machine Interface as well. The automatic pressures adjustment of stea m supply of the heater by advanced PID algorithm has been realized finally. It is verified that the system is highly reliable and stable, and it greatly enhances the level of automation and pressure control accuracy of the heat exchange station and meets all the equipments running demands well. Introduction With the rapid development of economy and society, heat supply systems are the key power source in the communities and plants in China. As a media between heat sources and heat loads in the systems, a heat exchange stations plays a very important role for the heat supply quality. Traditionally, most of the pumps in the heat supply systems are operated by valves manually, s o it could bring about the power energy consuming, high labor intensity and low operation automation. I n this paper a design of control system for heat exchange station based on PLC, inverter and indust rial configuration software was proposed,accordingly the aim for power energy saving,hi
齿轮参数化设计
基于PRO/E的齿轮参数化设计 程佳，任大为，翟文进，王硕，高照锋 中北大学材料科学与工程学院, 太原（030051） E-mail：mschj19870627@https://www.sodocs.net/doc/f94014028.html, 摘要：齿轮是广泛应用于各种机械传动的一种常用零件，用来传递动力、改变转速和旋转 方向。常见的有直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、圆锥齿轮、人字齿轮等。文章介绍了基于 PRO/E利用Program实现齿轮参数化设计的方法。根据渐开线生成的原理和理论公式，在方 程编辑器中输入笛卡尔坐标方程，从而生成精确的齿轮轮齿渐开线，再据角变位斜齿轮各参 数的计算公式,精确创建了齿廓曲线;利用扫描混合和阵列命令创建斜齿轮的轮齿特征。从而 使设计人员能方便快捷地实现齿轮的三维特征造型设计以便提高设计效率。 关键字：齿轮；PRO/E Program ；参数化 1 引言 随着CAD技术的发展，在齿轮设计过程中，越来越广泛地采用三维建模的方法。PRO/E 是被广泛应用的CAD优秀软件，它有强大的三维建模功能。利用PRO/E的二次开发工具模 块Program，就可以方便地实现齿轮设计的参数化，从而大大提高设计效率。当用户在PRO/E 中对齿轮进行三维建模时，Program就以程序的形式记录了齿轮的主要设计步骤和尺寸参数 列表，用户可以根据需要对程序进行修改。这样只要用户重新运行这个程序并变更齿轮的参 数就可以生成新的齿轮，从而使不熟悉三维建模技巧的设计人员也可使用现有的三维齿轮模 型进行更新设计，减少繁琐复杂的重复劳动。 2 系统介绍 Pro/Engineer是一个功能定义系统，即造型是通过各种不同设计专用功能来实现，其中 包括：筋（Ribs）、槽（ Slots）、倒角（Chamfers）和抽空（Shells）等，采用这种手段来建 立形体，对于工程师来说是更自然，更直观，无需采用复杂的几何设计方式。这系统的参数 比功能是采用符号式的赋予形体尺寸，不象其他系统是直接指定一些固定数值于形体，这样 工程师可任意建立形体上的尺寸和功能之间的关系，任何一个参数改变，其也相关的特征也 会自动修正。这种功能使得修改更为方便和可令设计优化更趋完美。参数化设计方法作为一 种全新的设计方法现已广泛用于工业界，充分运用Pro/E软件的参数化技术,实现渐开线齿轮 的三维参数化建模已广泛应用[2]。 3 参数化齿轮的设计 3.1圆柱斜齿齿轮参数化设计 首先，按设计要求确定齿轮的相关参数，如表一所示为斜齿轮各参数：M（法向模数）、 Z (齿数)、AFPH (压力角)、BTA（螺旋角）、W（齿厚）等。 表一斜齿圆柱齿轮参数 序号名称符号参数值 1 法向模数M 3 2 齿数Z 45 3 压力角AFPH 20
温度控制系统的设计外文翻译
温度控制系统的设计 摘要：研究了基于AT89S 51单片机温度控制系统的原理和功能，温度测量单元由单总线数字温度传感器DS18B 20构成。该系统可进行温度设定，时间显示和保存监测数据。如果温度超过任意设置的上限和下限值，系统将报警并可以和自动控制的实现，从而达到温度监测智能一定范围内。基于系统的原理，很容易使其他各种非线性控制系统， 只要软件设计合理的改变。该系统已被证明是准确的，可靠和满意通过现场实践。 关键词：单片机；温度；温度 I. 导言 温度是在人类生活中非常重要的参数。在现代社会中，温度控 制（TC）不仅用于工业生产，还广泛应用于其它领域。随着生活质量 的提高，我们可以发现在酒店，工厂和家庭，以及比赛设备。而比赛 的趋势将更好地服务于整个社会，因此它具有十分重要的意义测量和控制温度。 在AT89S51单片机和温度传感器DS18B20的基础上，系统环境 温度智能控制。温度可设定在一定范围内动任意。该系统可以显示在 液晶显示屏的时间，并保存监测数据，并自动地控制温度，当环境温 度超过上限和下限的值。这样做是为了保持温度不变。该系统具有很 高的抗干扰能力，控制精度高，灵活的设计，它也非常适合这个恶劣 的环境。它主要应用于人们的生活，改善工作和生活质量。这也是通
用的，因此它可以方便地扩大使用该系统。因此，设计具有深刻的重要性。一般的设计，硬件设计和软件系统的设计都包括在内。 II. 系统总体设计 该系统硬件包括微控制器，温度检测电路，键盘控制电路，时钟电路，显示，报警，驱动电路和外部RAM。基于AT89S51单片机， DS18B20的将温度信号传送到数字信号的检测。和信号发送到微控制器进行处理。最后，温度值显示在液晶12232F。这些步骤是用来实现温度检测。使用键盘接口芯片HD7279在设定温度值，使用微控制器保持一定的温度，并使用液晶显示的温度控制设定值。此外，时钟芯片 DS1302用于显示时间和外部RAM6264是用来保存监测数据。报警将给予及时蜂鸣器如果温度超过了上限和下限温度值。 III. 硬件设计 A. 微控制器 在AT89S51单片机是一种低功耗，高性能CMOS 8位4K的系统内可编程闪存字节微控制器。该设备是采用Atmel的高密度非易失性内存技术，并与业界标准的80C51指令集和引脚兼容。片上闪存程序存储器可以编程就可以在系统或由传统的非易失性存储器编程。通过结合在系统灵活的8位CPU集成在一个芯片可编程闪存，Atmel的单片机 AT89S51是一个功能强大的微控制器提供了一个高度灵活的和具有成本效益的解决方案很多嵌入式控制应用。为了节省监测数据，6264是用 来作为外部RAM。它是一个静态RAM芯片，低功耗具有8K字节的内存。