弧齿锥齿轮动态啮合质量的优化设计

在齿轮的啮合质量优化问题的研究中,针对弧齿锥齿轮动态啮合参数人为设定问题,需设计者具有足够的先验知识,造成花费时间多次反复.为进一步提高优化质量,根据改进粒子群优化算法提出了一种全局优化思路.利用TCA与LTCA技术,以局部综合法中的预设啮合参数为优化设计变量,以无载传动误差曲线的对称度、承载传动误差的下限与无载传动误差下限之间的距离及承载传动误差的均方差为优化目标函数,从设计和加工角度对弧齿锥齿轮的动态啮合质量进行了全局优化设计.仿真结果表明,方法简单有效,真实可靠,对提高弧齿锥齿轮的动态啮合质量优化提供了有效依据.     

锥齿轮齿根应力有限元模型和分析

从齿轮加工原理出发,利用渐开线和齿根过渡曲线方程生成轮齿的精确齿形,建立2种等效直齿锥齿轮三维轮齿几何模型,研究渐开线直齿锥齿轮的精确建模方法.分别使用h-单元和p-单元分析计算直齿锥齿轮齿根应力,建立直齿锥齿轮三维轮齿齿根应力有限元计算模型和计算基准.计算结果与ISO国标公式比较,证明模型的正确性、精确性和可靠性.     

弧齿锥齿轮数控加工和齿面接触点求解算法研究

在保证弧齿锥齿轮加工过程中刀盘相对于工件的运动关系不变的基础上,通过矩阵变换实现铣齿加工的数控展成.由于在数控加工每个插补周期中难以实现这种涉及大量运算的运动转换,因此将数控坐标轴的展成运动表示为以工件齿轮转角为参数的五次参数样条函数,保证了插补的实时性和精确性.文中将传统用于确定接触点位置时求解非线性方程组的问题,转化为带有3个设计变量的约束优化问题,简化了法线重合的条件,建立配对齿轮位置矢量相等的目标函数.最后给出实例对算法进行了说明和验证.     

人字齿轮啮合刚度计算与齿面载荷分布研究

为了精确地进行人字齿轮的强度计算和动态特性分析,首先建立了渐开线真实齿廓的人字齿轮三维模型,提出了一种基于有限元方法和齿轮啮合原理的准确计算人字齿轮啮合刚度和齿面载荷分布的有效方法.方法利用有限元方法计算齿面柔度系数,考虑了齿轮的动态啮合过程.运用该方法计算了一对人字齿轮模型,最后分析了斜齿轮和人字齿轮啮合刚度的关系,得出了斜齿轮和人字齿轮啮合刚度近似相等的结论,为后续的动力学分析提供了准确的刚度激励.     

基于微分进化算法的非对称弧齿锥齿轮约束多目标优化

根据齿轮啮合原理和现代摩擦学理论,建立了以弧齿锥齿轮传动齿面上瞬时接触线方向与相对滑动速度之间夹角的余切值最小、传动总体积最小和齿面诱导法曲率主值最小为目标函数的约束多目标优化设计数学模型。对当前的微分进化多目标优化算法进行了改进,给出了适用于工程领域的微分进化约束多目标优化算法。借助于改进的微分进化多目标优化算法,通过范例对弧齿锥齿轮传动进行两目标和三目标优化设计。分析了齿面上瞬时接触线方向与相对滑动速度之间的夹角及齿面诱导法曲率主值对齿面接触强度和胶合强度的影响。     

等顶隙收缩齿弧齿锥齿轮NX6．0参数化建模

弧齿锥齿轮重合度大、齿面接触点相对曲率半径大,齿面接触区易控制,对误差不太敏感,承载能力高,传动平稳且噪声低,故在各种车辆、拖拉机、直升飞机中央传动中广泛应用。本文就介绍一下等顶隙收缩齿弧齿锥齿轮NX6．0参数化建模方法。     

螺旋锥齿轮球面渐开线齿面形成原理及推论

从螺旋锥齿轮的精确齿面形状出发,详细地论述了球面渐开线齿面的基本 组成。基于球面渐开线理论在螺旋锥齿轮方面已取得的研究成果,分析并总结其特点与不足, 提出了螺旋锥齿轮的球面渐开线齿面形成原理。并对球面渐开线齿面形成过程中的关键环节 产形线、工作齿廓和球面渐开线齿面的基本方程进行了推导和论述,为其设计及加工提出了 一些方案,以便为螺旋锥齿轮的研究提供理论基础和思路。     

弧齿锥齿轮传动的CAD系统

本文介绍弧齿锥齿轮传动的CAD系统,该系统能自动完成弧齿锥齿轮传动的优化设计、切齿调整计算、接触分析、V-H分析计算、有限元法应力分析以及弧齿锥齿轮工作图的绘制。该系统将弧齿锥齿轮传动的计算机辅助设计(CAD)、辅助制造(CAM)、辅助检验(CAT)及辅助绘图(CAG)集为一体,为弧齿锥齿轮传动提供了一套全新的设计系统。通过在某航空弧齿锥齿轮传动设计中的应用,证实了本系统的有效性。     

基于Pro/E的格利森制弧齿锥齿轮副的三维建模方法研究

介绍了在Pro/E环境下,实现格利森制弧齿锥齿轮副的造型方法和步骤,从原理出发,利用方程建立渐开线,从而保证齿形的准确性.通过建立齿轮中各变量与模数、齿数等基本参数的关系,实现了不同模数、齿数齿轮的快速造型,提高了设计效率.     

直齿行星齿轮动力学建模与分析研究

建立了直齿行星齿轮的动力学模型.其中,齿与齿之间的啮合非线性由弹簧-阻尼器-间隙-啮合误差环节模拟.提出了一种以行星轮转角为变量的时变啮合刚度与时变啮合误差表达形式,解决了变转速下行星齿轮动力学模型的描述和求解问题.通过对动力学模型进行求解,分别研究了转速、齿侧间隙、啮合误差和负载等重要参数对行星齿轮动力学特性的影响.     

Research on Design Method of Non-Circular Gear Pair with Double Generating Angles

In order to enhance the bearing capacity of non-circular gear pair, the non-circular gear pair with double generating angles is proposed based on the design idea of unsymmetrical gear with double pressure angles. The tooth profile is designed by generating cutting theory, the pure rolling mathematic model that the center line of unsymmetrical rack roll along non-circular pitch curve is built, the digital model of non-circular gear with double generating angles is created through the second development method of CAD software, and then the drive characteristic and tooth strength are analyzed. The results show that the design method for double generating angles non-circular gear proposed in this paper is feasible, which is significant to improve the bearing capacity of non-circular gear pair.     

FPGA的仿生机器人多路舵机控制器设计

为了实现对多路舵机的精确控制,介绍了一种基于FPGA的多路舵机控制器设计方案,可应用于仿生机器人的动作控制。所设计的控制器硬件包括FPGA控制器、舵机、隔离电路和电源滤波电路;软件设计主要包括寻址模块、ROM模块和PWM发生模块。仿真实验表明,本设计的多路舵机控制器能较好地控制每个舵机平稳运行完成动作组,并能更改ROM中存放的数据,增加PWM信号路数,可设计任意动作组。     

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。     

The meta-defect-detection system for gear pitting based on digital twin

Gear pitting is a typical surface defect, and its accurate three-dimensional (3D) detection is significant for the operation and maintenance of equipment. Therefore, this paper develops a 3D gear pitting detection method based on digital twin. Firstly, a geometric model of gear pitting is built to expand the samples which are helpful improving the detection accuracy. Secondly, based on the gear pitting model and Unity, a virtual fringe projection profilometry (FPP) system is established in the metaverse for generating the deformation fringe patterns and retrieving their phases. To improve the accuracy of pitting detection, a gear pitting detection network (GPD-Net) is proposed. It can not only extract local and global characteristics from different spaces and scales but also fuse these features via the proposed attention-based conditional random field modules. Thus GPD-Net can retrieve the high-precision wrapped phase by a single fringe pattern. Meanwhile, an FPP system is built in the physical world, and the reconstructed actual point cloud images are imported into the virtual FPP system for the precise measurement of gear pitting. The developed measurement system can be regarded as a meta-defect-detection system. The experimental results show the superiority of GPD-Net over the state-of-the-art phase retrieval algorithms and the effectiveness of the proposed three-dimensional gear pitting detection method. The proposed 3D detection method based on FPP is not limited by the fault type, and it can be effectively applied to the 3D measurement of various surface defects.     

基于四边形网格的可调细分曲面造型方法

提出了一种基于四边形网格的可调细分曲面造型方法。该方法不仅适合闭域拓扑结构，且对初始网格是开域的也能进行处理。细分算法中引入了可调参数，增加了曲面造型的灵活性。在给定初始数据的条件下，曲面造型时可以通过调节参数来控制极限曲面的形状。该方法可以生成C1连续的细分曲面。试验表明该方法生成光滑曲面是有效的。     

基于数值方法的内超环面齿轮齿廓离散建模

超环面行星蜗杆传动系统中的关键零件内超环面齿轮的齿面是一种复杂的 空间曲面。为了实现复杂曲面的数控加工和采用有限元方法对其进行接触分析时,能否获得 精确的内超环面齿轮的实体模型是解决问题的关键。本文针对内超环面齿轮数字化建模问 题,根据内超环面齿轮的数学模型,对其螺旋齿面进行网格划分,提出基于数值方法的内超 环面齿轮离散建模方法。该方法采用截平面蔟将内超环面齿轮模型离散成数据点云,从而获 得内超环面齿轮离散模型,为后期的复杂曲面插值重构提供了基础。     

高精密齿轮角度偏差的智能视觉校对仿真

传统方法在进行齿轮角度偏差校对时,未构建齿轮三维重建模型,存在高精密齿轮角度校对准确率较低、校对时间过长问题。提出高精密齿轮角度偏差的智能视觉校对仿真方法,有效解决以上问题。通过白光干涉仪提取高精密齿轮实际齿面轮廓角度偏差特征信号,获取齿轮实际齿面轮廓角度偏差信号数据,其中角度偏差信号数据包括波高偏差数据与波距偏差数据。利用CATIA软件构建含有角度偏差的高精密齿轮模型。对高精密齿轮实施系统标定,获取校正角度偏差后高精密齿轮的投影仪坐标与相机坐标,实现齿轮角度模型三维重建,从而实现高精密齿轮角度偏差的智能视觉校对。为验证设计方法的齿轮角度偏差校对效果,设计对比实验。实验结果表明,智能视觉校对方法的校对准确率较低高于原有方法,且齿轮角度偏差的校对时间明显降低。对于高精密齿轮质量的提升有很大意义。     

混合齿轮行星系分插机构的设计与仿真

将偏心齿轮-非圆齿轮行星系应用于插秧机分插机构中,研制出混合齿轮行星系分 插机构。建立偏心齿轮与非圆齿轮的节曲线数学模型,获取齿轮节曲线方程,并结合KISSSOFT 和MATLAB 软件对非圆齿轮进行设计。建立分插机构运动数学模型,利用MATLAB 开发优化 辅助软件,对分插机构的参数进行优化。完成了分插机构的三维CAD 设计,并在ADAMS 中 对分插机构进行了运动学虚拟仿真,获取了秧针尖点的静态轨迹和动态轨迹,将其与理论分析 得到的轨迹曲线进行对比,验证了混合齿轮行星系应用于插秧机分插机构上的可行性。     

A genetic approach to automate preliminary design of gear drives

Determination of volume or weight of a gearbox is an important issue in preliminary design of power transmission applications. Trial and error procedure or some gear standards information sheets are commonly used in traditional design. The purpose of this paper is to automate preliminary design of gear drives by minimizing volume of gear trains. A stochastic approach Genetic Algorithm (GA) was applied to a parallel axis two stage helical gear trains problem. Static and dynamic penalty functions were introduced to the objective function for handling the design constraints. The results were compared with a deterministic design procedure developed. GA based approach produced quite well results promptly supplying preliminary design parameters of gear drives for different gear ratios to the designer.     

An adjustable subdivision surface modeling scheme

Based on triangle and quadrilateral meshes, this paper presents an adjustable subdivision surface scheme. The scheme can produce subdivision surface of Cl continuity of limit surface Since an adjustable parameter is introduced to the scheme, the surface modeling is flexible. Depended on given initial data, the limited surface shape can be adjusted and controlled through selecting appropriate parameters. The method is effective in generating smooth surfaces.