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圆锥滚子轴承优化设计CAD系统的研究与开发

金哲  
【摘要】: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的各种算法。分析了无约束算法、约束算法和遗传算法,并对 其优劣进行了详细地比较。针对圆锥滚子轴承优化设计数学模型的特点。选择了相对成熟、 高效、合理的算法:综合约束函数双下降法。并对综合约束函数双下降法在圆锥滚子轴承 优化设计数学模型中的应用进行了介绍。 第五章主要对圆锥滚子轴承的标准设计方法进行了讨论。首先,简述了圆锥滚子轴承 的结构,给出了标准设计中的装配图和零件图;之后,在已知的外形参数和内部结构参数 的基础上,分别介绍了圆锥滚子轴承的内圈、外圈、滚子和保持架的所以参数的设计计算 过程。 第六章详细地阐述了专门针对圆锥滚子轴承设计而开发的优化设计CAD系统。在经过对 系统的需求分析之后,确定了系统的主要功能模块:数据库模块、优化设计模块、标准设 计模块、查询设计模块和输出模块;并且对各个模块的原理和实现过程进行了具体地描述: 最后,对优化计算模块进行了测试、比较,验证了其正确性。 第七章总结全文的研究工作,并对今后轴承CAD系统的发展进行展望。


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