【正文】 計優(yōu)化更趨完美。這一優(yōu)點(diǎn)使得設(shè)計更優(yōu)化，成品質(zhì)量更高，產(chǎn)品能更好地推向市場，價格也更便宜。所謂單一數(shù)據(jù)庫，就是工程中的資料全部來自一個庫， 使得每個獨(dú)立用戶在為一件產(chǎn)品造型而工作，而不管他是哪個部門的。 Pro/E 采用了模塊方式，可以分別進(jìn)行草圖繪制、零件制作、裝配 設(shè)計、鈑金設(shè)計、加工處理等，保證用戶可以按照自己的需要進(jìn)行選擇使用 [3]。 Pro/E 第一個提出了參數(shù)化設(shè)計的概念，并且采用了單一數(shù)據(jù)庫來解決特征的相關(guān)性問題。（ 2）具有推理能力，使不熟悉的設(shè)計人員也能做出好的設(shè)計來。 智能 CAD 系統(tǒng)：智能 CAD 是一種新型的高層次計算機(jī)輔助設(shè)計方法和技術(shù)?；蛘甙凑兆约旱囊笮薷南到y(tǒng)中的不足之處。 CAD 系統(tǒng)應(yīng)滿足靈活的虛擬現(xiàn)實技術(shù)：設(shè)計人員可在虛擬現(xiàn)實中創(chuàng)造新的產(chǎn)品模型。 CAD 系統(tǒng)應(yīng)滿足并行設(shè)計的要求：并行工程的關(guān)鍵是用并行設(shè)計方法代替串行設(shè)計方法。 1)在用 CAD 系統(tǒng)進(jìn)行新產(chǎn)品成品的開發(fā)設(shè)計時，只需對其中極少部分零部件進(jìn)行重新設(shè)計和制造．即可得到全新的產(chǎn)品。由此出現(xiàn)了一系列先進(jìn)制造技術(shù)、系統(tǒng)和新的生產(chǎn)管理方法。 四、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理 PDM。目前使用最多的有 PTC 公司的 Pro∕Engineer 軟件； EDS 公司的 UGH 軟件； Solidworks 公司的 Solidworks 軟件；UG公司的 SolidEdge 軟件。 CAD 軟件現(xiàn)狀、主要分類，及各自的主要特色 CAD 是工程技術(shù)人員以計算機(jī)為工具，對產(chǎn)品和工程進(jìn)行設(shè)計、繪圖、分析和編寫技術(shù)文檔等設(shè)計活動的總稱。 1 基于 Proe 的齒輪建模研究 1 緒論 計算機(jī)輔助設(shè)計 (CAD)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 CAD 技術(shù)簡介 CAD 技術(shù)是隨著電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而逐步發(fā)展起來的，它具有工程及產(chǎn)品的分析計算、幾何建模、仿真與試驗、繪制圖形、工程數(shù)據(jù)庫管理和生成設(shè)計文件等功能。 CAD 技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械類產(chǎn)品設(shè)計的比例最大，機(jī)械 CAD 在整個工程 CAD 中占有比較重要的位置。 三維 CAD 系統(tǒng)的核心是產(chǎn)品的三維模型，這種三維模型包含了更多的實際結(jié)構(gòu) 特征，使用戶在采用三維 CAD 造型工具進(jìn)行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計時，更能反映時間產(chǎn)品的構(gòu)造或加工制造過程。 2 三、三維設(shè)計，裝配設(shè)計，曲面設(shè)計，鈑金設(shè)計，有限元設(shè)計，機(jī)構(gòu)運(yùn)動仿真，注塑分析，數(shù)控加工等三維 CAD， CAM 功能，可以解決企業(yè)的三維設(shè)計，虛擬設(shè)計與裝配，機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析，應(yīng)力應(yīng)變分析，鈑金件的展開和排樣等困難，使企業(yè)走向真正的 CAD 設(shè)計。 CAD 發(fā)展方向 當(dāng)前工業(yè)企業(yè)正面臨著市場全球化、制造國際化和品種需求多樣化的新挑戰(zhàn)，各企業(yè)間圍繞著時間、質(zhì)量和成本的競爭越來越激烈。 CAD系統(tǒng)應(yīng)充分考慮產(chǎn)品的繼承性：在產(chǎn)品的更新?lián)Q代過程中，要求能方便地獲得產(chǎn)品的全部歷史數(shù)據(jù)．以便充分利用已經(jīng)經(jīng)過生產(chǎn)實踐的產(chǎn)品信息。保證了產(chǎn)品的一次成熟性和一次成功性。對產(chǎn)品建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型后進(jìn)行動態(tài)管 理。 CAD 系統(tǒng)要具有很好的可移植性和自組織性：在 CAD系統(tǒng)中．用戶可以根據(jù)自己的需要隨時加入運(yùn)行文件和模塊．還可重新裝配各個模塊中的子模塊。一般可以通過兩個途徑來解決：一是通過接口，將現(xiàn)有的各自獨(dú)立的 CAD、 CAPP 和 CAM系統(tǒng)連接起來；二是開發(fā)集成的 CAD/CAPP/CAM 系統(tǒng)。系統(tǒng)必須懂得設(shè)計人員的意圖，能夠檢測失誤，回答問題，提出建議方案等。在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有十分重要的地位，其強(qiáng)大的三維處理功能、先進(jìn) 的設(shè)計理念和簡單實用的操作受到許多設(shè)計者推崇，并作為當(dāng)今世界機(jī)械 CAD/CAE/CAM 領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)而得到業(yè)界的認(rèn)可和推廣，是現(xiàn)今最成功的 CAD/CAM 軟件之一。它不但可以應(yīng)用于工作站，而且也可以應(yīng)用在單機(jī)上。 單一數(shù)據(jù)庫 Pro/ENGINEER 是建立在統(tǒng)一基層上的數(shù)據(jù)庫上的，它不像一些傳統(tǒng)的 CAD/CAM 系統(tǒng)建立在多個數(shù)據(jù)庫上。這種獨(dú)特的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與工程設(shè)計的完整結(jié)合，使得一件產(chǎn)品的設(shè)計結(jié)合起來。這系統(tǒng)的參數(shù)化功能是采用符號式的賦予形體尺寸，不像其他系統(tǒng)是直接指定一些固定數(shù)值于形體，這樣工程師可任意建立形體上的尺寸和功能之間的關(guān)系，任何一個參數(shù)改變，其他相關(guān)的特征也會自動修正。用戶更可以配上Pro/ENGINEER 軟件的其他模塊或自行利用 C語言編程，以增加軟件的功能。 通過零件的特征值之間、載荷 /邊界條件與特征參數(shù)之間（如表面積等）的關(guān)系來進(jìn)行設(shè)計。為了保證齒輪傳動的精確性，在齒輪傳動設(shè)計中，對齒輪的精確建模顯得尤為重要，如何提高和保證齒輪傳動的精確性是目前齒輪建模研究領(lǐng)域的重點(diǎn)研究方向。其建模過程比較繁瑣，但只要建立精確的數(shù)學(xué)模型，多取些型值點(diǎn)就可以獲得較高的曲線精度，從而提高三維建模的精度。對于常用的標(biāo)準(zhǔn)齒輪建模，只要精度要求不是很高，采用這種方面很方便，用戶只需輸入?yún)?shù)，就可方便迅速地建立所需的齒輪模型。 這三種齒輪建模方法都有很強(qiáng)的實用性，用戶可根據(jù)自身設(shè)計需要選擇適合自己的齒輪建模方法，以達(dá)到最佳的設(shè)計結(jié)果。為了精確模擬齒輪的實際成形過程，就要求對齒輪進(jìn)行精確的三維建模。 2 漸開線斜齒圓柱齒 輪參數(shù)化建模 6 齒輪是一種通用的傳動機(jī)構(gòu)，有特殊的設(shè)計和加工技術(shù)，其加工精度對傳動精度、機(jī)床穩(wěn)定性等有重要影響，因此實現(xiàn)齒輪的精確建模是后續(xù)研究的重要保證。此種建模方法對其它類似零件的實體建模有重要的借鑒意義。 15176。點(diǎn)擊 “ 工具 ” 下拉菜單中的 “ 參數(shù) ” ，出現(xiàn)如圖 所示的對話框，根據(jù)齒輪的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置； 9 圖 參數(shù)設(shè)置 (3） 作圓曲線。點(diǎn)擊 “ 基準(zhǔn)點(diǎn) ” 按鈕，按住 “Control” 鍵選取步驟 4）生成的漸開線和齒輪分度圓，即可生成基準(zhǔn)點(diǎn) PNT0。點(diǎn)擊 “ 拉伸 ” 按鈕，依次點(diǎn)取 “ 放置 ” “ 定義 ” ，選擇 FRONT面作為草繪面，拾取 “ 從邊創(chuàng)建圖元 ” 按鈕，選擇 “ 環(huán) ” ，選取步驟 3）生成的 齒根圓，點(diǎn)擊 “ 確定√” ，修改其長度尺寸為 LONGTH,在關(guān)系文本框中添加關(guān)系： LONGTH=B。若將斜齒輪的分度圓柱面水平展開，則其螺旋線成為斜直線，斜直線與軸線之間的夾角即為分度圓柱上螺旋角 β 。先選中上步驟生成的投影 線，點(diǎn)擊菜單欄 “ 插入 ” “ 混合掃描 ” ，點(diǎn)選實體按鈕，點(diǎn)擊 “ 剖面 ” ，在剖面選項中選取 “ 所選截面 ” ，先選取掃描路徑上箭頭所在的一端齒廓，點(diǎn)擊 “ 插入 ” ，選取另一端齒廓，點(diǎn)擊 “ 確定 √” ，生成如圖 ； 圖 混合掃描生成一個輪齒 15 (13）陣列生成所有輪齒。當(dāng)修改某一單獨(dú)特征的參數(shù)值時，會同時牽動其它與之存在依存關(guān)系的特征進(jìn)行變更，以保持整體的設(shè)計意圖。 ?；鶊A 半徑愈小，其漸開線的曲率半徑愈??；基圓半徑愈大，其漸開線的曲率半徑愈大；當(dāng)基圓半徑為無窮大時，其漸開線變成一條直線。所以，一旦模數(shù) m 和齒數(shù) z 確定以后，整個齒輪的大小就已經(jīng)確定下來了。 圖 新建 .prt 文件 19 圖 模板的選定 （ 2）進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，如同 所示。此外，還要為這些參數(shù)設(shè)定一個初始值，如同 ，其中變位系數(shù)的初始值最好設(shè)為 0，因為使用不變位齒輪的機(jī)會比較多，對其他參數(shù)的初始值并沒有具體的要求。為了確定漸開線直齒圓柱齒輪的外形尺寸，最好先畫出基圓、齒根圓、節(jié)圓和齒頂圓。在 ProE 中畫漸開線的唯一方法就是通過方程畫曲線。陣列完以后，這個齒輪就已基本成型了。在菜單中選擇 Program（程序） →Edit Design （編輯設(shè)計），在彈出的窗口中輸入程序，如圖 所示。其設(shè)計要求是它們能夠完全嚙合，而且壓力角必須為 20176。 裝配完成后，使用 ProE自帶的分析功能對其進(jìn)行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩個齒輪能夠完全嚙合，而且在兩個齒輪嚙合處的壓力角也正好為 20176。本章介紹的這種漸開線直線圓柱齒輪參數(shù)化建模的方法操作起來比較簡單，制造的齒輪模型使用起來也非常方便，大大減少了設(shè)計者的工作量。其主要思路如圖 所示，通過對產(chǎn)品建模特征的解析，從特征中抽象出特征參數(shù)，再對特征參數(shù)進(jìn)行分析，得到參數(shù)模型。 零件族由一個模板和用來驅(qū)動模板的表格組成，模板含有生成零件族成員的全部特征，族表反映模板設(shè)計變量值、表達(dá)式關(guān)系及零件屬性等的更改。 Pro/ENGINEER 具有開放的體系結(jié)構(gòu)和優(yōu)秀的二次開發(fā)工具，允許開發(fā)者根據(jù)客戶的特殊需要來進(jìn)行擴(kuò)充和修改。因此，應(yīng)用參數(shù)化建模技術(shù)有非常重要的經(jīng)濟(jì)效用和現(xiàn)實作用，對于提高設(shè)計效率和保證設(shè)計質(zhì)量也具有重要意義。圓錐齒輪的齒廓曲線為球面漸開線，但是由于球面無法展開成為平面，以致在 設(shè)計甚至在制造及齒形的檢查方面均存在很多困難，本文采用背錐作為輔助圓錐（背錐與球面相切于圓錐齒輪大端的分度圓上，并且與分度圓錐相接成直角，球面漸開線齒廓與其在背錐上的投影相差很?。? 建模策略 根據(jù)零件解析中所得到的基本模型參數(shù)抽象建模特征所需的特征參數(shù)。 34 圖 特征參數(shù)與設(shè)計變量之間的約束關(guān)系 參數(shù)建模 根據(jù)前面的分析，使用背錐上的當(dāng)量齒輪進(jìn)行相關(guān)計算。 圖 建立圓直齒錐齒輪的大小端面的齒形 35 運(yùn)用混合命令首先建立一個齒，再運(yùn)用復(fù)制和陣列的方法，建立所有的輪齒特征；最后運(yùn)用旋轉(zhuǎn)工具建立齒輪的基體，這樣直齒圓錐齒輪的主體部分就建立完成。 圖 提取參數(shù)到族表項目中 本章中直齒圓錐齒輪的模型庫通 過族表功能建立了一個嵌套的控制數(shù)據(jù)表格，如圖 第一層數(shù)據(jù)，以直齒錐齒輪模數(shù)中第一系列大端模數(shù)為該族項目的具體參數(shù)，并對所有的實例進(jìn)行實際驗證。如圖 所示，選取壓力角、齒高系數(shù)、齒數(shù)等作為其族項目。并且通過使用 Pro/ENGINEER 關(guān)聯(lián)性功能、族表以及 Program二次開發(fā)工具，還可以方便 地實現(xiàn)直齒圓錐齒輪的參數(shù)化設(shè)計和自動特征建模，及其參數(shù)化模型庫的建立，這里就不仔細(xì)介紹了。 對于直齒圓柱齒輪與斜齒圓柱齒輪而言，二者在參數(shù)特性上有很多相似之 處，故其參數(shù)化建模方法也有很多相似之處。 39 通過這三種不同齒輪參數(shù)化建模方法的研究，我們看到雖然是針對不同的齒輪進(jìn)行參數(shù)化建模，但設(shè)計理念完全相同，都是尋找不同參數(shù)之間的相互關(guān)系，利用不同參數(shù)之間的相互制約關(guān)系，完成其建模過程。作為一個設(shè)計 人員應(yīng)該了解不同的方法，并且能夠在設(shè)計中充分考慮其設(shè)計要求，選擇最簡易的方法，利用最短的時間完成設(shè)計工作，且能完全達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，這樣的方法就是最好的方法。從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，一直都離不開老師、同學(xué)、朋友給我熱情的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意 ! 在這次畢業(yè)論文的完成過程中，我得到了很多老師和同學(xué)的幫助，其中我的論文指導(dǎo)老師馬詠梅老師對我的關(guān)心和支持尤為重要。同時，本篇畢業(yè)論文的寫作也得到了柳建容、易崢嶸等同學(xué)的熱情幫助。礦井瓦斯涌出量大，為高瓦斯礦井，煤塵沒有爆炸危險性，礦井涌水量較小。 井田范圍：南臨寺荷井田，西接潘莊井田。 207 國道（太原 — 洛陽）在成莊礦東側(cè)約 20 多 km 處通過，晉（城） — 長（治） 、晉（城） — 陽（城） 、晉（城） — 焦（作） 、長（治）— 邯（鄲） 、太（原） — 長（治）高速公路已建成通車。礦井涌水量較小，正常涌水量 。經(jīng)計算礦井設(shè)計可采儲量為 萬 t。礦井第一水平機(jī)軌合一大巷和回風(fēng)大巷布置在煤層底板以下約 25m 處。 附開拓方案圖如下： 圖 1 雙斜井兩水平開拓 6 井筒特征 主斜井：主斜井主要負(fù)責(zé)提煤，并兼作進(jìn)風(fēng)。 井底車場 井底車場形式為折返式井底車場。井田范圍較為規(guī)則，井田內(nèi)沒有大的斷層，所有斷層落差不超過 5m；井田內(nèi)有一個村莊；綜合起來 看，井田水文地質(zhì)條件簡單，煤層傾角小，煤層賦存穩(wěn)定，故礦井采用人為方式劃分帶區(qū)。 7 綜采工藝 綜放工作面“三機(jī)”配套： MXA300/ 型采煤機(jī)， ZZPF4800/17/33 型液壓支架和 SGZ764/500 型刮板輸送機(jī)。 ③裝煤方式：利用機(jī)組滾筒螺旋槳葉片和運(yùn)輸機(jī)鏟板將煤自行裝入輸送機(jī)。附循環(huán)作業(yè)圖表，見下圖： 8 五、礦井運(yùn)輸、提升及排水 運(yùn)輸系統(tǒng) 根據(jù)礦井井下開拓系統(tǒng)和帶區(qū)回采工作面的布置， 確定煤炭矸石材料設(shè)備和人員在內(nèi)的運(yùn)輸系統(tǒng)如下： 1．煤炭運(yùn)輸系統(tǒng)： 綜采工作面的煤炭 —— 分帶運(yùn)輸斜巷 —— 帶區(qū)煤倉 ——運(yùn)輸大巷 —— 井底中央煤倉經(jīng)主斜井提升至地面 2．設(shè)備材料和人員的運(yùn)輸系統(tǒng)： 副斜井 —— 井底車場 —— 運(yùn)輸大巷 —— 帶區(qū)運(yùn)料斜巷（進(jìn)風(fēng)行人斜巷） —— 煤層運(yùn)料平巷（分帶運(yùn)輸斜巷） —— 綜采工作面。工作和備用水泵的總能力，應(yīng)能在 20h 內(nèi)排出礦井 24h 的最大涌水量。選用 ZK60 型軸流式主扇，配用電機(jī)型號為 YR400－ 12/1180，功率為 400KW，風(fēng)量為 181m3/s，安裝角度為 35176。注意放炮時拿走儀器防止崩壞 。 2．防塵水管路應(yīng)到達(dá)所有采掘工作面、溜煤眼、回采工作面、回風(fēng)順槽等，并要進(jìn)行噴霧除塵。這些都給我的畢業(yè)設(shè)計順利完成打下