非圆节曲线的齿轮仿真加工

采用计算机辅助设计的方法,动态模拟非圆节曲线齿轮的加工,为实际生产提供指导.依据刀具齿廓的渐开线方程,建立了齿轮加工刀具的数学模型.推导出加工非圆齿轮时,刀具齿廓上任意点的运动轨迹方程,并以VC为工具开发了加工模拟系统,实现了多参数可变情况下非圆齿轮加工过程的动态仿真.该系统可直接观察到刀具的运动轨迹及齿轮的加工结果,通过节线的比较可以判定齿轮的可加工性.     

基于Pro/E机构模块的齿轮三维实体建模研究

齿廓曲线尤其是齿根过渡曲线的构建是渐开线圆柱齿轮三维实体建模的难点,也是其关键问题。现在所采用的构建方法操作复杂,计算繁琐,且不适合不同刀具加工的齿轮模型的构建。以范成法加工齿轮的原理为理论基础,介绍在Pro/E平台下利用其机构模块的“轨迹曲线”(trace curve)功能精确构建各种刀具加工出来的渐开线圆柱齿轮齿廓曲线的方法,并以磨前滚刀加工直齿圆柱齿轮为例,详细介绍该方法的使用步骤,构建其精确的三维实体模型。该方法无需推导渐开线和过渡曲线的方程就能够方便、快捷地构建出任何刀具加工出来的齿轮模型,为基于啮合原理的复杂曲面零件的有限元建模提供了参考,特别是为复杂曲面零件的CAD/CAE建模与分析奠定了基础。     

基于AutoCAD的齿轮造型方法研究

为解决渐开线齿轮的精确造型问题,提出了齿廓渐开线曲线的计算公式。基于 AutoCAD 的 ActiveX Automation 接口与 Visual Basic 编程语言,采用非均匀有理 B 样条拟合方法,实现了齿廓曲线的自动生成。在齿廓基础上,利用 AutoCAD 实体建模功能创建齿轮三维模型。该方法可以提高渐开线齿轮造型精度与效率,从而为渐开线齿轮的有限元分析提供了必要条件。     

基于OpenGL的渐开线弧齿锥齿轮三维参数化建模

 通过对渐开线弧齿锥齿轮研究,以齿廓啮合定律为出发点,提出一种与加工方法无关的弧齿锥齿轮的精确建模方法.以此理论为依据,开发了一种基于OpenGL图形内核,集几何设计﹑动态仿真和力学计算于一体的弧齿锥齿轮专用建模软件,通过便捷的参数输入,自动完成渐开线弧齿锥齿轮的三维实体造型.且在建模过程中直接利用方程建立球面渐开线,从而保证了齿形的准确性,为后续直齿锥齿轮的有限元力学计算提供了精确的模型.     

Pro/Program的变位齿轮参数化设计研究

阐述了三维内、外渐开线直齿圆柱齿轮和斜齿轮模型绘制原理,以及基于Pro/Program参数化的渐开线变位圆柱直齿轮和斜齿轮设计方法,使设计人员能输入少许几何特征参数就能快速精确地设计出变位齿轮三维实体模型,用于齿轮传动的运动学和动力学仿真分析.     

变位齿轮的齿根过渡曲线精确计算及在CATIA中工程图的快速实现

为了提高变位齿轮的工程图绘制的速度和精度,在建立变位齿轮的齿根过渡曲线方程的基础上,通过程序完成了变位齿轮的全齿廓数据的精确计算,并利用宏命令接口将数据输入到CATIA中。最后在CATIA中实现了变位齿轮的精确建模和工程图的快速绘制,为后续齿轮的弯曲强度分析、准确加工和尺寸验证奠定了技术基础。     

渐开线齿轮齿廓总偏差检测方法研究

齿廓总偏差是评价齿轮精度的重要指标之一,齿廓总偏差直接反应齿轮轮廓的加工质量是否达到设计要求。根据GB/T 13924-2008《渐开线圆柱齿轮精度检验细则》和GB/T 10095.1-2008《圆柱齿轮精度制第1部分:轮齿同侧齿面偏差的定义和允许值》以及JJGl008-2006《标准齿轮检定规程》中齿廓偏差的定义和测量方法,推导出齿廓偏差有效长度起始点直径dE和齿廓计值范围终止点直径dα的计算公式,通过实例进一步说明计算方法,同时给出了与配对齿轮啮合和与齿条啮合的测量结果。     

渐开线齿轮的接触分析

以Hertz应力表达式为基础,将单齿啮合的渐开线齿轮等效为相互挤压的两个圆柱体,推导了齿轮接触应力的理论表达式．建立一套单齿对啮合的有限元分析方法,包括引入渐开线和齿根过渡曲线方程及对应的自变量区间,建立参数化齿廓;模型轮缘厚度取3倍的模数,周向宽度取3倍的齿厚;在接触面上进行网格细化处理;在对应的主、从动齿轮内缘分别施加均匀切向力和固定约束等．计算结果显示,有限元解和理论解吻合较好,最大偏差不超过5%,该方法适用于不同的啮合轮齿参数．由有限元方法得到的渐开线轮齿的接触应力符合Hertz理论中的半椭圆分布规律,Mises应力和剪应力分布也符合接触力学理论,但应力分布的对称中心存在偏离或者偏斜现象,分析认为,是由于轮齿弯曲变形造成的．     

保角映射法求解渐开线直齿轮齿根应力

目前国际上确定渐开线齿轮齿廓保角映射函数的方法均为数值回归法,计算复杂,映射精度的提高受到限制．为此,本文给出了渐开线齿轮齿廓保角映射函数的解析解,计算方便,使映射精度大幅度提高。以上述工作为基础,笔者给出了渐开线直齿轮齿根应力的解析公式,并由算例证实了计算结果和边界元法计算值之间的一致性。     

UG/NX中的直齿内圆锥齿轮的三维参数化造型

从理论上分析了直齿圆锥齿轮的齿廓形状,结合具体实例,以UG NX 4.0为平台,利用其功能强大的表达式工具和三维建模模块,介绍了绘制锥齿轮大端齿槽曲线的方法,模仿齿轮的实际加工,在锥齿轮的背锥上去除齿槽,得到了直齿内圆锥齿轮的三维参数化模型,并对其参数化控制方法进行了简述,为后续直齿内圆锥齿轮的数控加工、虚拟装配等奠定基础。     

基于B样条曲面插值误差控制的内超环面齿轮齿面建模

针对内超环面齿轮齿面数控加工精度难以保证的问题,提出一种基于B样条曲面插值误差控制的内超环面齿轮齿面建模的方法.该方法以内超环面齿轮理论齿面原型为依据,运用B样条曲面构造插值曲面,计算插值曲面片与理论齿面之间的误差.通过插值误差分析,根据误差分布特点,将型值点网格不断细化,获得一组型值点阵,经插值重构后可得到满足精度要求的内超环面齿轮齿廓模型.最后,通过数控加工验证了建模的有效性.基于B样条曲面插值误差控制的内超环面齿轮齿面建模方法为获得高精度的内超环面齿轮实体模型奠定了理论基础.     

非圆齿轮系啮合传动的计算机辅助设计

基于自由节曲线的非圆齿轮可实现非匀速比传动,但其设计复杂、制造成本高.利用动画技术实现非圆齿轮传动的计算机辅助设计,可增强非圆齿轮设计的可预见性,降低成本.依据非圆齿轮啮合原理,确定轮齿在节曲线上的对应位置,推导了轮齿的齿廓、齿顶、齿根的曲线方程.给出了齿形设计的计算方法及啮合传动的模拟程序.最后,通过实例验证了方法的可行性.     

基于传动误差检测法的早期齿轮磨损故障诊断

摘 要：针对齿轮系统在复杂结构复杂工况下早期故障难诊断的问题,借鉴精密机械中检测齿轮安装误差和加工误差的传动误差检测法,建立含故障的二级齿轮系统传动误差信号模型,分析中间轴齿轮早期单齿齿面磨损对齿轮系统传动误差的影响及特征规律。经齿轮传动系统实验台实测信号研究结果证明：传动误差信号信噪比高,能够有效识别复杂齿轮系统中齿轮早期磨损故障。     

格利森弧齿锥齿轮啮合传动节线的数学原理

弧齿锥齿轮齿面线是设计和加工的重要几何要素,同时也是弧齿锥齿轮机床设计(包括格里森制式和奥利康制式)的重要出发点之一.从节圆锥面上节线的基本定义出发,结合格里森制式弧齿锥齿轮的加工原理,推导出单个弧齿锥齿轮的节线方程,并定量证明了一对相互啮合的弧齿锥齿轮节线在转动过程中是连续接触的.为弧齿锥齿轮接触轨迹方向的研究及接触状态的分析提供了一种方法.     

齿轮整体误差的单项测量法

本文提出的齿轮整体误差单项测量法，基于齿轮齿形、齿距两单项误差的测量，借助于计算机仿真出齿轮整体误差曲线，并由此进一步分析出其它单项，综合误差。     

渐开线锥形齿轮精密测量原理及方法

渐开线锥形齿轮由于同时存在锥度和螺旋角 ,使得其固定弦齿厚无法精确测量 ,也没有公法线。针对锥形齿轮的齿形特点 ,提出了一种利用钢球同时测量齿轮大、小端外点跨距的新方法 ,并推导了理论计算公式 ,从而实现了锥形齿轮在磨削等精加工过程中 ,其齿厚和锥度误差的在线精确测量。该方法经大量实际应用 ,证明了理论分析正确 ,测量方法可行     

失效相关的齿轮一次四阶矩可靠性分析

齿轮是机械传动的关键零件之一,为了分析其可靠性,在改进的验算点一次二阶矩可靠性方法基础上,应用Taylor级数展开和Hermite多项式近似等方法,推导了齿轮功能函数的验算点前四阶矩,分析了具有齿根断裂和齿面点蚀两种主要相关失效模式的齿轮传动可靠性,给出了其相关系数和齿轮的可靠度。另一方面,因影响齿轮失效的因素繁杂众多,计算齿轮的可靠度时,不管是用一次二阶矩可靠性方法还是四阶矩可靠性方法,其计算量均偏大,且容易出错。针对该问题,提出了一种分类变差系数验算点一次四阶矩可靠性分析方法,该方法对齿轮功能函数的不同基本随机变量进行分类综合,减少了设计变量,使计算量明显减小,解决了用矩方法分析结构可靠性时计算量偏大且易出错的难题。最后应用所提分类变差系数验算点一次四阶矩可靠性分析法估计了某车床主轴箱一对传动齿轮的可靠性,计算结果显示该对齿轮齿根弯曲疲劳强度和齿面接触疲劳强度有一定的相关性,所用一次四阶矩方法因包含偏度、峰度等更高阶的统计信息可进一步提高估计精度。     

扩大分度盘加工齿坯齿数范围的精密磨齿工艺

分度盘式分度系统广泛应用于高精度标准齿轮、插齿刀和剃齿刀的磨齿中,然而传统的磨齿工艺限制了分度盘加工齿坯齿数的种类.为扩大分度盘的加工范围,提出了一种应用分度盘分组多次加工齿坯的精密磨齿工艺方法.首先精加工出一组齿数等于分度盘工作槽数的同名齿面为基准齿面;然后根据待加工齿面与基准齿面单一齿距偏差代数和的平均差值或径向跳动偏差代数的平均差值来确定同名齿面中另一组齿面的加工余量,或根据公法线测量跨齿数的奇偶性和公法线的加工余量确定并完成异名齿面的精加工;最后,用上述方法选择已精加工的、误差源较少的齿面为基准齿面依次完成剩余齿面的精加工.设计一组利用工作槽数为20的分度盘,分两组加工齿数为40的标准齿轮试件的精密磨齿实验,采用"差动进给磨齿法"实现了齿面渐开线法向0.2μm量级的微量进给.最终被磨试件的单一齿距偏差不超过0.8μm,齿距累积总偏差不超过1.3μm,均达到齿轮国际标准ISO 1328-1∶1995和国家标准GB/T 10095.1——2008中的最高级精度(0级).精密磨齿实验验证了该磨齿工艺方法的可行性.分度盘分组加工齿坯的磨齿工艺扩大了分度盘加工齿坯齿数的范围,具有重要的工程应用价值.     

三维环境下高阶椭圆齿轮副的运动仿真

依据非圆齿轮传动特性,确定啮合齿轮在非圆节曲线上的位置及传动关系式,给出了非圆齿轮三维建模设计方法。利用Visual Basic语言对三维软件Solid Edge进行二次开发,实现了三维环境下椭圆齿轮参数化设计及运动仿真,能直观的观察到齿轮副的啮合状况。系统运行效果良好,为非圆齿轮传动三维设计提供了一种方法。