Введение к работе
Актуальность темы. Создание изделии новой техники при постоянном повышении требований к их эксплуатационным характеристикам требует решения многих теоретических и практических задач. В машиностроении эти задачи часто связаны с моделированием и воспроизведением поверхностей сложных технических форм, обеспечивающих необходимое функционирование изделий и необходимые их кинематические, точностные и прочностные показатели. Моделирование таких поверхностей в ограниченные сроки с необходимым качеством невозможно без применения современных методов и построенных на их основе компьютерных систем автоматизированного проектирования.
Среди поверхностей сложных технических форм одной из нашедших чрезвычайно широкоеприменение«различных областях техники является винтовая поверхность, являющаяся рабочей поверхностью винтовых механизмов различной конфигурации и назначения, зубчатых изделий, винтовых компрессоров и насосов, многих видов инструмента и многих других изделий. Очевидно, что от качества проектирования и изготовления этих поверхностен зависит качество изделии, в которых они являются основным рабочим элементом. В свою очередь проектирование предполагает выполнение комплекса расчетных процедур, среди которых одной из основных, а в ряде случаев просто основной, является моделирование формообразования указанных поверхностей, и процессе которого решаются такие важные задачи, как, например, определение геометрии формируемой винтовой поверхности, выбор рациональных параметров установки инструмента и другие. Очевидно, что создание методов и средств автоматизированного решения указанных задач и в целом автоматизированного моделирования формообразования винтовых поверхностей, позволяющих повысить качество как самих поверхностей, так и процесса их проектирования, являются актуальными.
Целью работы является повышение производи!ельносIи и качества моделирования формообразования винтовых поверхностей путем разработки методологии и программных
2 средств автоматизированного моделирования.
Для достижения указанной цели в работерешаются следующие основные задачи:
-обошованиеметода моделирования формообразования винтовых поверхностей для построения на его основе соответствующей автоматизированной системы, адекватного реальному процессу формообразования и позволягощего решать практически любые задачи, связанные с проектированием как самой поверхности, так и инструментов для ее воспроизведения;
- разработка алгоритмов решения задач формообразования
винтовых поверхностей инструментами различных типов, расчета
геометрии и выбора параметров установки инструментов, расчета
контрольных параметров поверхностей в различных сечениях и
других задач, связанных с проектированием винтовых поверхностей;
- разработка структуры системы, программных модулей для решения
проектных задач, реализующих разработанные алгоритмы;
автоматизированное моделирование формообразования винтовых поверхностей, получение конкретных рекомендаций для рационального выбора чпараметров проектируемых поверхностей п инструментов, применяемых при их формообразовании.
Методы исследования. При выполнении работы использовался математический аппарат дифференциальной геомегрни и теории огибающих, алгебры логики и теории множеств, методы вычислительной математики, принципы разработки программного обеспечения. Численные эксперименты выполнялись с помощью разработанной системы.
Научная новизна работы состоит в следующих результатах:
выполнено обобщение методов образования и представления винтовых поверхностей, обоснован выбор метода моделирования формообразования указанных поверхностей, как более адекватный реальному процессу формообразования и поэтомувбольшей степени соответствующий требованиям компьютеризации;
разработана методика построения моделей огибаемых звеньев, допускающих их использование в недифференциальном методе моделирования огибания при автоматизированном формообразовании винтовых поверхностей и дающих возможность
решать проектные и исследовательские задачи с помощью соответствующей САПР;
- разработаны алгоритмы решения задач определения геометрии
формируемой винтовой поверхности при і'цаїшой геометрии
инструмента и расчета геометрических параметров инструмента
для образования заданной винтовой поверхности, положенные в
основу созданной программной системы;
предложена методология построения и алгоритм функциопировапиясистсмы автоматизированного моделирования формообразования винтовых поверхностен. Практическая ценность заключается в:
разработке программной системы, содержащей модули для решения практических задач, связанных с исследованием и проектированием винтовых поверхностей и процесса их формообразования, выбором параметров установки и геометрии соответствующих инструментов для их обработки;
численном решении ряда задач моделирования винтовых поверхностей, получении практических рекомендаций используемых при технологическом проектировании обработки винтовых поверхностей.
Результаты работы внедрены в практику проектирования спироидных передач и шариковннтовых пар, а также выполнения исследовательских работ. Внедрения подтверждены соответствующими актами.
Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на Всесоюзных симпозиумах "Применение системы автоматизированного проектирования и конструирования в машиностроении" (Ростов на дону, 1983), "Логическоеуправлсние" (Ташкент, 1986), научно-технических конференциях "Автоматизированное проектирование механических передач" (Ижевск, 1982), "Математическое обеспечение САПР и ГАП п машиностроении" (Ижевск, 1984), международных конференциях "Теория и практика зубчатых передач" (Ижевск, 1996), по инструменту (Венгрия, Мишкольц, 1996), научном семинаре кафедры вычислительных машин Московского государственного горного университета (1997).
Публикации. Потеме диссертационной работы опубликовано 8 печатных работ.
Основные результаты работы получены в ходе выполнения НИР в рамках инновационной программы Минобразования РФ "Прогрессивные зубчатые передачи", международной программы "Приводы нового поколения".
Структурно диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы из 113 наименований, приложения и изложена на 137 страницах машинописного текста.
