基于包络法的正交面齿轮齿廓尖化研究

为实现正交面齿轮的加工,利用包络法对正交面齿轮齿廓进行设计,并根据齿廓仿真对正交面齿轮齿顶尖化、全齿高尖化和毛坯尖化进行研究。建立了正交面齿轮的包络坐标系,给出了产形面方程及其齿角方程,推导了面齿轮齿廓方程和过渡曲面方程,利用MATLAB和CATIA软件对面齿轮齿廓进行了仿真。根据仿真结果,分析了面齿轮尖化现象,得出尖化条件,通过最小二乘法对尖化条件的数值计算结果进行统计分析,得到面齿轮齿顶尖化、全齿高尖化和毛坯尖化的近似方程。最后通过面齿轮加工实验,验证了理论计算和近似方程的可行性。     

圆弧齿廓面齿轮根切研究

针对圆弧齿廓面齿轮在加工过程中易发生根切现象,采用理论分析、数值计算与仿真实验相结合的方法研究该面齿轮不产生根切的最小内半径。首先确立刀具齿轮齿面方程,进而由刀具与圆弧齿廓面齿轮互为包络成形理论推导出面齿轮的工作齿面及过渡曲面方程。然后根据圆弧齿廓面齿轮不产生根切条件理论,通过MATLAB软件进行数值计算。将计算出的结果与仿真实验得到的结果相比对,验证了所求圆弧齿廓面齿轮不发生根切时的最小半径值的正确性。     

圆弧齿廓面齿轮齿面设计

针对渐开线齿轮传动存在的缺点,综合面齿轮传动的各项优点,将圆弧齿廓应用于面齿轮,提出圆弧齿廓面齿轮传动。采用理论分析、数值计算与物理实验相结合的研究方法对圆弧齿廓面齿轮齿面进行设计。基于齿轮啮合原理和微分几何理论,首先对圆弧齿条基本齿形的共轭齿形齿条齿面方程进行建模,然后利用包络成形理论推导出了加工圆弧齿廓面齿轮的刀具齿面方程,进而由刀具与圆弧齿廓面齿轮互为包络成形理论推导出面齿轮的工作齿面及过渡曲面的方程。最后应用MATLAB软件编程求解出齿面点集并导入到CATIA软件中自带宏程序的EXCEL表格中,运行宏程序并生成轮廓曲线,再利用曲面拟合的方法得到圆弧齿廓面齿轮的三维物理齿面。经与切齿包络仿真模型对比,验证了其准确性。     

弧线齿逻辑齿轮设计

针对渐开线直齿圆柱齿轮传动存在的缺点,综合逻辑齿轮传动和弧线齿圆柱齿轮传动的各项优点,将逻辑齿廓应用于弧线齿圆柱齿轮,提出逻辑齿廓弧线齿齿轮设计。采用理论分析、数值计算相结合的研究方法对逻辑齿廓弧线齿齿轮进行设计。基于齿轮啮合原理和微分几何理论,首先建立了逻辑齿廓弧线齿圆柱齿轮的数学模型,然后利用MATLAB软件和CATIA软件实现了该齿轮的参数化建模,最后提出精确计算该齿轮的重合度的方法,并分析了齿宽和圆弧半径对重合度的影响,为大重合度弧线齿逻辑齿轮设计提供理论参考。     

齿廓为双圆弧齿面齿轮的三维实体的实现

为了建立齿廓为双圆弧齿面齿轮的三维模型,在建立刀具、面齿轮坐标系和坐标变换矩阵的基础上,利用微分几何和齿轮啮合原理推导了该面齿轮的齿面方程。根据此齿面方程利用Pro/E软件仿真建立了三维实体模型,三维实体模型的成功建立也进一步验证了齿面方程公式的正确性。     

六圆弧齿廓螺旋齿轮及其啮合特性

提出了一种新齿廓螺旋齿轮,称为六圆弧齿廓齿轮。与双圆弧螺旋齿轮单侧齿廓的两个工作圆弧相比,该齿轮单侧齿廓有六个工作圆弧,其中三个凸圆弧位于节线以上,三个凹圆弧位于节线以下,每两段工作圆弧之间都通过过渡圆弧连接。通过计算同一齿廓上六个啮合点之间的轴向距离,推导出了六圆弧螺旋齿轮的多点啮合系数、多对齿啮合系数以及合理齿宽的选择等,为后续六圆弧螺旋齿轮啮合特性的计算提供了方便。     

相切式四圆弧齿轮基本齿廓设计

提出了一种新型多圆弧齿廓齿轮的几何设计方案,该设计解决了公切线式双圆弧齿轮非工作面接触问题。并且这种新型齿廓较双圆弧齿廓增加了一个啮合点。根据此方案,设计出法面相切式四圆弧齿轮基本齿廓,给出相切式四圆弧基本齿廓参数的计算方法。提出了公切线式双圆弧齿廓以及相切式四圆弧齿廓非工作面间隙的近似计算方法,同时提出了非工作面不发生接触的判别标准,并加以验证。与分阶式设计相比,公切线式设计方案由于齿廓上不存在尖点因而适于数控成形硬齿面磨削。     

六圆弧齿廓螺旋齿轮及其啮合特性北大核心

提出了一种新齿廓螺旋齿轮,称为六圆弧齿廓齿轮。与双圆弧螺旋齿轮单侧齿廓的两个工作圆弧相比,该齿轮单侧齿廓有六个工作圆弧,其中三个凸圆弧位于节线以上,三个凹圆弧位于节线以下,每两段工作圆弧之间都通过过渡圆弧连接。通过计算同一齿廓上六个啮合点之间的轴向距离,推导出了六圆弧螺旋齿轮的多点啮合系数、多对齿啮合系数以及合理齿宽的选择等,为后续六圆弧螺旋齿轮啮合特性的计算提供了方便。     

分阶式双圆弧齿轮的动态建模与特性分析

以双圆弧齿轮为研究对象,以三维软件为工具,考虑到双圆弧齿轮的建模复杂性,从双圆弧齿轮的齿面方程出发,结合齿廓的各个参数之间的几何关系,通过混合扫描技术,建立了精确的双圆弧模型.这种建模技术能够为提高圆弧齿轮的参数化实体建模和设计计算精度提供有力的技术支持.在建模的基础上,运用有限元方法对模型进行了应力分析和模态分析,为齿轮的参数化设计计算和结构分析提供了理论基础.     

基于圆柱齿轮齿顶修形的弧线齿面齿轮齿面设计研究

面齿轮是一种由渐开线圆柱齿轮与近似锥齿轮相互啮合的一种新的齿轮传动形式.弧线齿面齿轮是以渐开线弧线齿圆柱齿轮为假想刀具包络展成的面齿轮.推导了面齿轮工作齿面方程,并对圆柱齿轮齿顶进行圆角化修形设计;推导了截面圆角方程、圆角曲面方程以及修形后的弧线齿面齿轮过渡曲面方程,并通过Matlab对两种齿顶形式的圆柱齿轮建立数学模型,得知齿顶圆角包络产生的面齿轮要比齿顶尖角包络产生的面齿轮在内径齿根部的齿厚更大.研究结果表明,对刀具齿顶进行圆角化不仅可以避免面齿轮与圆柱齿轮边缘接触导致面齿轮齿面磨损,还可以增大面齿轮内径齿根处的厚度,该种面齿轮修形方式也为其他齿形面齿轮提供了理论依据.     

基于VERICUT的双圆弧齿廓弧齿锥齿轮成形磨削仿真

通过VERICUT加工仿真验证了数控成形磨削法加工双圆弧齿廓弧齿锥齿轮的可行性。研究了数控成形法加工锥齿轮的刀具轨迹和圆弧齿廓弧齿锥齿轮的齿面方程,通过砂轮磨削面和齿面的接触条件式求出成形砂轮轴向截形;然后,提出数控成形磨齿机联动轴数的选取准则,并在VERICUT中建立机床、成形砂轮和毛坯的模型;最后,对双圆弧齿廓弧齿锥齿轮进行加工仿真,证明了数控成形磨削法可用于加工该类齿轮,为数控成形磨削法在锥齿轮上的应用提供了技术支持。     

准端面双圆弧齿轮及其齿面方程

叙述了准端面双圆弧齿轮的形成原理,推导了了这种齿轮的通用齿面方程通过端面齿廓图谱的分析,经与目前广为采用的法面圆弧齿轮以及理想的端面圆齿轮的对比,指出了准确面圆弧齿轮在克服法面圆弧齿轮传动接触区位置对误差敏感性方面所具有的独特优点;     

直线—圆弧齿廓内齿轮副的齿形优化设计

圆弧齿廓外齿轮和直线齿廓内齿轮都可以通过磨削加工解决内齿轮副硬齿面的加工问题,用圆弧齿廓替代与直线齿廓内齿轮啮合的外齿轮齿廓会引起啮合传动误差,通过误差分析,提出了其误差计算公式,以该啮合传动误差为最小作为目标函数,对直线-圆弧齿廓内齿轮副齿形进行了优化设计,结果表明齿形误差仅为几微米.     

双圆弧齿轮滚刀齿形计算及优化设计

从理论上分析了由目前广泛采用的近似造形方法引起的滚刀齿形精度问题,总结出影响滚刀齿形精度的主要因素。利用从双圆弧齿轮基本齿廓方程出发推导出的双圆弧齿轮滚刀通用齿面方程,求出双圆弧齿轮滚刀前刀面齿形方程。通过比较双圆弧齿轮滚刀的理论齿形和设计齿形,求解出双圆弧齿轮滚刀的齿形误差计算公式,并以滚刀设计截面内的最大齿形误差最小化为目标进行双圆弧齿轮滚刀齿形优化设计,最后利用双圆弧滚刀齿形优化后的相关设计参数完成三维参数化造型。     

小齿轮齿线修形对弧线齿面齿轮齿面影响分析

结合渐开线齿廓弧齿圆柱齿轮齿面生成原理,增大弧线齿圆柱齿轮凹齿面的圆弧半径,推导圆柱齿轮齿面方程,得到截面单齿厚度延轴线不同的弧线齿圆柱齿轮.以弧线齿圆柱齿轮为假想刀具,推导出弧线齿面齿轮齿面方程,将有无齿线修形的面齿轮做对比,并进行了内径分析.结果表明,在保持原有面齿轮设计参数不变的情况下,修形后的面齿轮与原面齿轮内...     

利用牛顿迭代法计算双圆弧齿轮传动弦齿厚和弦齿高方法

圆弧齿轮传动是一种具有承载能力高、使用寿命长的动力齿轮传动,在抽油机减速器上应用非常广泛。双圆弧齿轮基本齿廓的位移直接影响齿轮的啮合质量,在实际生产中,常用控制弦齿厚、弦齿高极限偏差的方法间接控制基本齿廓位移量,在测量前必须计算出弦齿厚、弦齿高的理论值,本文阐述了双圆弧齿轮传动的弦齿厚、弦齿高计算原理和公式,提出了以牛顿迭代法计算双圆弧齿轮的弦齿厚的原理、流程及迭代方程,与手工计算相比,大大降低了工作量,精度得到了很好的保证。     

基于ANSYS的四圆弧齿轮齿廓参数化优化及承载能力验证

利用通用有限元分析软件Ansys对四圆弧齿轮齿廓参数进一步进行了参数化优化,得到了优化后的四圆弧齿轮基本齿廓参数表。最后建立四圆弧齿轮单对轮齿的接触模型,通过静态接触分析验证其承载能力。该优化结果进一步提高了四圆弧齿轮的承载能力,并为四圆弧齿轮的设计计算提供了理论依据。     

直线一圆弧齿廓内齿轮副的齿形优化设计

圆弧齿廓外齿轮和直线齿廓内齿轮都可以通过磨削加工解决内齿轮副硬齿面的加工问题,用圆弧齿廓替代与直线齿廓内齿轮啮合的外齿轮齿廓会引起啮合传动误差,通过误差分析,提出了其误差计算公式,以该啮合传动误差为最小作为目标函数,对直线一圆弧齿廓内齿轮副齿形进行了优化设计,结果表明齿形误差仅为几微米。     

直齿锥齿轮齿廓圆弧修形

以理论渐开线直齿锥齿轮修形减振为目的,用圆弧曲线对直齿锥齿轮进行齿廓修形,以减小齿轮传动误差和啮合刚度的波动为衡量标准,同时确保载荷变化呈平稳过渡。静态计算结果表明,齿廓圆弧修形齿轮具有较好的减振效果。     

基于Pro/Engineer的渐开线完整齿廓直齿圆柱齿轮建模

为了使齿轮建模时过渡曲线部分更符合工程实际,在对双圆弧齿条型刀具轮廓曲线方程和齿轮的廓线方程研究的基础上,利用Pro/Engineer软件建立了可变位的渐开线完整齿廓直齿圆柱齿轮的三维参数化模型,并对齿廊曲线连续性进行了分析。该齿轮模型有利于对过渡曲线部分要求较高的齿轮的设计及制造。