开题报告 不同类型轴的计算机辅助设计与加工

1、 本 科 生 毕 业 设 计（论文）开题报告（ 2008届）工程学院题 目： 不同类型轴的计算机辅助 设计与加工 学生姓名： 学 号： 专业名称： 机械设计 班 级： 指导教师 姓名： 2008年1月 10日一、 选题的背景和意义（所选课题的历史背景、国内外研究现状和发展趋势）轴(shaft) 支承转动零件并与之一起回转以传递运动、扭矩或弯矩的机械零件。一般为金属圆杆状，各段可以有不同的直径。机器中作回转运动的零件就装在轴上。根据轴线形状的不同，轴可以分为曲轴和直轴两类。根据轴的承载情况，又可分为：转轴，工作时既承受弯矩又承受扭矩，是机械中最常见的轴，如各种减速器中的轴等。心轴，用来支承转动零

2、件只承受弯矩而不传递扭矩，有些心轴转动，如铁路车辆的轴等，有些心轴则不转动，如支承滑轮的轴等。传动轴，主要用来传递扭矩而不承受弯矩，如起重机移动机构中的长光轴、汽车的驱动轴等。轴的材料主要采用碳素钢或合金钢，也可采用球墨铸铁或合金铸铁等。轴的工作能力一般取决于强度和刚度，转速高时还取决于振动稳定性。 不同轴的计算机辅助设计与加工，运用到很多软件，但主要的还是cad/cam。cam (computer aided manufacturing，计算机辅助制造)的核心是计算机数值控制(简称数控)，是将计算机应用于制造生产过程的过程或系统。 cadcam技术是随着计算机技术的发展而发展起来的，虽然这项

3、技术的发展时间不长，但它的发展速度很快。目前它已经成为新一代生产技术的核心，被公认为提高制造业生产率和产品竞争力的关键。cadcam系统在其形成和发展过程中，针对不同的应用领域、用户需求和技术环境，表现出不同的发展水平和构造模式。cad和cam两项技术虽然几乎是同时诞生的，但在相当长的时间里却是按照各自轨迹独立地发展来的。cad技术的发展 cad技术的发展大体经历了四个阶段：1形成阶段 1950年美国麻省理工学院采用阴极射线管(crt)研制成功图形显示终端，实现了图形的屏幕显示，从此结束了计算机只能处理字符数据的历史，并在此基础上，孕育出一门新兴学科计算机图形学。2发展阶段 20世纪50年代后

4、期出现了光笔，从此开始了交互式绘图的历史。 20世纪60年代初，屏幕菜单指点、功能键操作、光笔定位、图形动态修改等交互绘图技术相继出现。1962年美国人ivan sutherland开发出第一个交互式图形系统sketchpad。此后，相继出现了一大批商品化cad软件系统。但是由于显示器价格昂贵，cad系统很难推广。直到60年代末期，显示技术有了突破，显示器价格大幅度下降，cad系统的性能价格比大大提高，cad用户开始以每年30的速度逐年递增。 在显示技术发展的同时，计算机图形学也得到了很大发展，整个70年代，以二维绘图和三维线框图形为主的cad系统形成主流。3成熟阶段 第一个实体造型(soli

5、d modeling)试验系统诞生于1973年，第一代实体造型软件于1978年推向市场，80、90年代实体造型技术成为cad技术发展的主流，并走向成熟，出现了一批以三维实体造型为核心的cad软件系统。实体造型技术的发展和应用大大拓宽了cad技术的应用领域。4集成阶段 cad、cam各自对设计过程和制造过程所产生的巨大推动作用已被认同，加之设计和制造自动化的需求，集成化cadcam系统的出现是自然而然的事。到了20世纪90年代，几乎所有的cadcam系统都通过自行开发或购买配套模块的方式实现了系统集成。cam技术的发展 如前所述，除了capm、pac等与管理层相关的内容外，cam技术的发展主要是

6、在数控编程和计算机辅助工艺过程规划两个方面。其中的数控编程主要是发展自动编程技术。这种编程技术是由编程人员将加工部位和加工参数以一种限定格式的语言(自动编程语言)写成所谓源程序，然后由专门的软件转换成数控程序。1955年美国麻省理工学院(mit)伺服机构实验室公布了apt(automatically programmed tools)系统。在该系统基础上，后来又发展成apt、apt-iv。60年代初，西欧开始引入数控技术。在自动编程方面，除了引进美国的系统外，还发展了自己的自动编程系统。如英国国家工程研究所（nel）的zcl，西德的exapt。此外，日本、苏联、中国也都发展了自己的自动编程系统

7、。如日本的fapt、hapt，苏联的cc、cac，中国的zbc一1、zcx一3、cam一251等。 经过几十年的发展，以apt语言为代表的数控加工编程方法已经非常成熟，甚至当今最好的cadcam系统也还带有apt源程序输出功能，将cad数据传递给apt系统进行处理，并产生机床数控指令。 随着计算机技术、cad技术的发展，数控编程开始向交互式图形编程过渡。借助cad图形，以人-机交互的方式将有关工艺路线及参数输入编程系统，再由系统生成数控加工信息。与批处理式的语言编程相比，此种编程方式是很大进步。目前绝大多数商品化cadcam系统中，数控编程都采用此方式，如ugii、euclid、intergr

8、aph、cv、i-deas等。 70年代后，人们开发出面向图形的数控编程系统gnc，它作为面向产品制造的应用系统，得到了迅速的发展和推广。它将几何造型、图形显示、数控编程和后置处理等功能模块有机地结合一起，有效地解决了编程数据的来源问题，有利地推动了cad、cam技术向着一体化和集成化的方向发展。cadcam技术的发展 进入70年代，cad、cam开始走向共同发展的道路。由于cad与cam所采用的数据结构不同，在cadcam技术发展初期，主要工作是开发数据接口，沟通cad和cam之间的信息流。不同的cad、cam系统都有自己的数据格式规定，都要开发相应的接口，不利于cadcam系统的发展。在这

9、种背景下，美国波音公司和ge公司于1980年制定了数据交换规范iges(1nitial graphics exchange specifications)。这一规范后来被认可为美国ansi标准。iges规定了统一的中性文件格式，不同的cad、cam系统可通过此中性文件进行数据交换，形成一个完整的cadcam系统。将不同的系统通过适当的媒介集成到一起，这就给cadcam集成化提供了一种很好的想法，许多商品化cadcam或cadcamcae系统都是在这种思想指导下开发的。从本质上讲这是系统的集成，即将不同的系统集成到一起。 随着cadcam研究的深入和实际生产对cadcam要求的不断提高，人们又提

10、出用统一的产品数据模型同时支持cad和cam的信息表达，在系统设计之初，就将cadcam视为一个整体，实现真正意义的集成化cadcam，使cadcam进入了一个崭新的阶段。统一产品模型的建立，一方面为实现系统的高度集成提供了有效的手段，另一方面，也为cadcam系统中实现并行设计提供了可能。目前，各大商品化软件纷纷向此方向靠拢。例如sdrc公司的i-deas master serial版，在master model的统一支持下，实现了集成化cadcam，并在此基础上实现并行工程。 80年代，出现了一大批工程化的cadcam商品化软件系统，其中较著名的有cadam，catia，ug-，i-dea

11、s，proengineer，acis等，并应用到机械、航空航天、汽车、造船等领域。 进入90年代以来，cadcam系统的集成度不断增加，特征造型技术的成熟应用，为从根本上解决由cad到cam的数据流无缝传递奠定了基础，使cadcam达到了真正意义上的集成，从而发挥出最高的效益。二、 研究的基本内容和解决的主要问题 完成二级圆柱齿轮低速轴的计算机辅助设计与加工低速轴的设计方案及设计计算 低速轴的加工工艺的编制 程序的设计 完成轴的设计计算及编程，画出零件图 根据零件图确定工艺方案，编制工艺流程和工艺三、 研究方法及措施 减速器轴的力学模型和结构特征，利用开发的轴设计程序，使轴设计中的强度计算、结

12、构设计及绘图连成一体，从而使减速器的自动化设计成为可能。 根据不同分类方法对轴进行分类，然后根据不同轴进行设计和制造。利用计算机进行仿真设计和制造。对轴的加工工艺进行分析，然后再对各加工步骤进行分析。（请老师提供一些意见，谢谢） 四、研究工作的步骤、进度1、前期准备阶段：查阅相关书籍、文献，完成文献综述，开题报告及其外文翻译等前期工作。时间：2007年1月1日-2007年1月10日2、 轴的计算机辅助设计 时间：2007年1月15日-2007年1月26日3、 轴的计算机辅助加工。 时间：2007年1月26日-2007年4月13日4、论文及设计说明书编写，并对相关图纸进行绘制。时间：2007年4

13、月16日-2007年5月1日 5、后期完善修改阶段：对完成的进行必要的修改完善。准备答辩时间：2007年5月1日-2007年5月25号 五、主要参考文献（其中外文文献不少于2篇） cadcam技术的发展历程，作者：cad世界网 资料库来源：cad世界网 2007-11-29 高等学校毕业设计（论文）指导手册（机械卷） 作者：国家教育委员会高等教育司、北京出版社：高等教育出版社 轴系部件设计作者:王晓东,周鹏翔编 出版社:北京机械工业出版社 出版时间:1989.9 cad/cam在机械工业中的应用 赵汝嘉主编 西安交通大学出版社 1994 计算机辅助系统 许耀昌主编 中国科学技术出版社 1992

14、 机械制造专业英语作者：章跃主编出版社：机械工业出版社出版日期：2005-6-1机械类专业英语阅读教程作者: 黄运尧 司徒忠 出版社: 机械工业出版社 出版日期: 1997年05月第1版 出版地: 北京 轴承最新标准应用大全 作者：本书编委会 出版社：远方出版社 机械工程师cad2006 作者：本书编委会 出版社：机械工业出版社查看详细信息cad/cam软件应用实训教程（数控技术类） 作者：徐红艳 出版社：中国劳动社会保障出版社 出版日期：2007.8.17mastering cad/cam 掌握cad/cam 作者:ibrahim zeid, northeastern university 出版年