变双曲圆弧齿线圆柱齿轮精确三维建模研究

为了进一步研究变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的啮合及传动特点,以变双曲圆弧齿线圆柱齿轮作为研究对象,通过对其成型理论的分析,得到了齿面方程、齿根过渡曲面方程,利用数值仿真软件得到工作齿面和过渡齿面的齿面点云;根据得到的点云文件,结合三维辅助设计软件实现变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的精确建模;进行数字滚检实验方法检查模型的接触区域。将建好的精确模型利用桌面级3D打印机打印出来,验证利用精确模型进行试件加工的可行性。为变双曲圆弧齿线圆柱齿轮后续有限元研究和专用机床设计及理论研究提供了可靠的理论基础。     

等基圆曲线齿锥齿轮原理

大型锥齿轮的加工在我国是一个没有很好解决的问题。针对这一现状,我们研究生产了一种新型锥齿轮——等基圆曲线的齿锥齿轮。该锥齿轮在任意点的法截面内当量齿轮基圆半径保持不变,则沿该齿线的半截面内渐开线齿形相同,该锥齿轮齿面便可以用指状铣刀用数控方法正确地加工出来。本文给出了这种齿轮的齿线方程,研究了齿线特性,指状铣刀的加工痕迹,建立了双自由度近似加工该齿轮的方法,毛坯－刀具位置关系式等。于1990年初,在沈阳重型机器厂减速机分厂,用TP801单板机和步进电机在改装的OKU35铣齿机上加工出一对等基圆锥齿轮（大端模数为25mm,中点螺旋角23.675°,齿数比28/16）。从对滚来看,接触区较为理想。     

等基圆齿锥齿轮啮合性能分析

为了分析和改善等基圆齿锥齿轮在实际工况下的承载能力、传动性能,对其进行齿面接触分析(TCA)模拟锥齿轮齿面接触印痕和传动误差。在不考虑安装误差的情况下对锥齿轮同时进行齿线和齿廓修形,分析齿线和齿廓修形参数的改变对锥齿轮传动误差以及齿面接触区域变化的影响,通过调整修形参数改善齿轮的啮合特性,实现较好润滑性能和传动平稳性的目的。通过一对修形后的等基圆锥齿轮的加工和滚检,验证了TCA修形程序的正确性,为该型齿轮的啮合性能分析提供了理论依据和实验基础。     

基于齿面点坐标测量值的弧齿锥齿轮齿面建模

依据弧齿锥齿轮齿面数学模型,对齿面进行了离散化处理,根据弧齿锥齿轮齿面离散点三维坐标测量方法,采用CNC3906齿轮测量中心对一给定参数的弧齿锥齿轮齿面离散点进行了三维坐标测量。依据图象旋转不变距特性,对三维坐标测量结果进行了旋转处理,利用NURBS方法建立了弧齿锥齿轮齿面的三维曲面模型,可以为弧齿锥齿轮齿面离散点加工误差的评定提供模型参考依据。     

弧齿锥齿轮的三维模型设计

采用运动学方法和齿轮啮合原理推导了弧齿锥齿轮的齿面方程,再用MATLAB软件编程采集齿面上点的信息生成数据文件,然后把数据导入三维造型软件CATIA中构造齿轮的轮齿曲面,最终实现了弧齿锥齿轮的三维模型.     

弧齿锥齿轮的三维仿真

基于格里森机床由运动学方法和啮合方程推导出大齿轮齿面方程 ,采用I DEAS软件并根据由齿面方程得到的曲率线网构造出齿轮齿面 ,做成弧齿锥齿轮的三维仿真模型     

小模数弧齿锥齿轮的精确建模与齿面接触仿真

双重双面法铣齿加工是小模数弧齿锥齿轮的主要加工方法,传统双重双面法的齿面啮合状况需要人工调整,过程繁琐且齿面接触质量难以保证.针对小模数弧齿锥齿轮双重双面法加工的特点,建立了双重双面法加工坐标系,按照齿面加工参数和刀具参数,由刀具的切削锥面方程,经过坐标变换推导被加工齿面的齿面方程,并计算得到齿面上关键点的坐标值,利用这些关键点坐标,可以创建理论齿面片的三维模型,进而创建了齿轮副的整体三维模型.利用计算机数值仿真技术,对齿轮副进行了齿面啮合仿真.根据仿真结果,可以调整齿面加工参数,以改善齿面的接触情况,减少目前齿面接触区要依靠人工调整的繁琐过程.在提升齿面啮合质量的同时,也提高了齿轮副的实际生产效率.     

适用于模具法加工的弧齿锥齿轮精确建模

精确建立弧齿锥齿轮的三维模型,对弧齿锥齿轮的模具法加工具有重要的意义,如精锻成形、注塑成形、粉末冶金烧结成形等。建立机床加工坐标系,利用局部综合法设计齿轮副的加工参数,利用TCA/LTCA技术对加工参数进行验证。通过铣刀盘的锥面方程以及机床加工参数推导齿面方程,结合齿面的边界条件,得到齿面所在曲面上的关键数据点。利用三维造型软件,首先创建齿面曲面片,进而完成弧齿锥齿轮的三维造型。以一对弧齿锥齿轮为例,介绍了以上过程。     

基于MATLAB和SolidWorks的弧齿锥齿轮三维精确建模

以弧齿锥齿轮为研究对象,在MATLAB中建立渐开线方程,生成准确的齿廓。由于SolidWorks处理曲线的功能较差,而MATLAB处理曲线的功能很强大,因此将二者结合,使得弧齿锥齿轮的三维建模更加精确,为后续的有限元分析奠定了基础。     

直齿锥齿轮的三维建模及刚度计算

运用一种新的建模方法,建立了直齿锥齿轮的三维实体模型,并对其刚度的主要影响因素进行了分析.分析了在直齿锥齿轮刚度理论计算中常用等效转换方法的缺陷,提出一种新的适用于少齿数、小直径直齿锥齿轮刚度计算的等效转换新方法.通过对各种计算方法的比较表明:用新的等效转换方法、改进的石川公式计算出的直齿锥齿轮刚度值比用一般等效方法、石川公式计算出的直齿锥齿轮刚度值有了更大的提高,且更趋向于仿真值的变化趋势.     

盘刀数控加工等基圆曲线齿锥齿轮的仿真

为实现使用盘形铣刀加工等基圆锥齿轮,根据等基圆曲线齿锥齿轮的现有研究成果及传统理论,通过求解刀具的廓形坐标,生成了VERICUT仿真加工中的盘形铣刀模型。根据盘形铣刀五轴联动数控加工运动轨迹,求解了机床运动坐标。利用VERICUT软件,针对某一设计参数的等基圆锥齿轮,进行了仿真加工。结果表明,刀具模型的建立、数控加工路径的规划、运动坐标求解均正确,盘形铣刀加工等基圆齿轮可以实现。     

等基圆锥齿轮的瞬时接触区和接触区应力分布

本文用边界元柔度矩阵法分析确定了等基圆曲线齿锥齿轮的瞬时接触区和接触区应力分布，为精确计算齿间载荷分配、轮齿接触强度和弯曲强度奠定了基础，为研究跑合和修形对齿轮啮合性能的影响提供了理论依据。     

盘刀加工等基圆锥齿轮的刀具位姿及运动轨迹计算

为了实现使用盘形铣刀数控加工等基圆曲线齿锥齿轮,基于等基圆曲线齿锥齿轮理论,通过建立盘形铣刀加工数学模型,求解了决定刀具空间姿态的主要参数。通过盘形铣刀刀轴矢量、刀心坐标的求解,得到了轮坯坐标系下的刀位。结合通用五坐标数控机床,求得了五坐标数控加工等基圆锥齿轮运动轨迹的表达式。通过三维造型,对刀位求解进行了分析验证;通过仿真切削加工,验证了运动轨迹的正确性。结果表明,利用盘形铣刀数控加工等基圆锥齿轮的刀具位姿、运动轨迹的求解正确,在通用数控机床上利用盘形铣刀能够加工等基圆曲线齿锥齿轮。     

SGM法加工的螺旋锥齿轮几何建模研究

模拟螺旋锥齿轮SGM法加工过程,构建SGM法加工的螺旋锥齿轮精确几何模型,以商用软件CATIA V5为工具,用虚拟加工的原理和方法产生螺旋锥齿轮参考几何模型,在参考几何模型上提取采样点,用双三次NURBS曲面对其进行重构,得到NURBS曲面函数表示的精确齿廓曲面和齿根过渡曲面,把精确的几何模型导入到商用有限元软件中,进行应力分析.为建立基于包络原理的空间曲面零件精确三维实体模型和空间曲面零件的CAD/CAE/CAM提供了一种有用方法.     

等顶隙收缩齿锥齿轮传动设计

齿轮传动具有传动平稳,传动比精确,工作可靠,效率高,寿命长,使用的功率、速度和尺寸范围大等特点。等顶隙收缩齿与普通齿轮和不等顶隙收缩齿相比,可以增大小端的齿根圆角半径,减小应力集中,提高齿根强度;同时可增大刀具的圆刀尖圆角,提高刀具的寿命;还可减小小端齿顶过薄和因错位而"咬死"的可能性。重点研究了一种斜齿变位锥齿轮传动的参数设计方法,提出了等顶隙收缩齿的设计特点和优点,进而提高了整个产品的性能。     

螺旋锥齿轮参数化精确建模

以齿轮啮合原理为基础,阐述了球面渐开线螺旋锥齿轮齿廓的形成机理,建立了螺旋锥齿轮齿面点坐标参数方程,构建了格里森制螺旋锥齿轮数学模型.利用基于Pro/E参数化建模方法,创建了螺旋锥齿轮单齿齿形,用阵列操作,建立了完整的螺旋锥齿轮三维实体造型,并通过运动仿真验证了该建模的精确性,为螺旋锥齿轮设计与制造研究提供了一种参数化设计方法.     

介绍一种弧齿锥齿轮节圆夹具

介绍了弧齿锥齿轮节圆夹具的结构、工作原理及设计要点。     

一种螺旋锥齿轮建模方法介绍

推导了弧齿锥齿轮的各段曲线在球面坐标下的数学表达式,介绍了Pro/E环境下实现弧齿锥齿轮三维参数化造型的方法及步骤.三维模型的创建为弧齿锥齿轮的动态仿真、干涉检验、有限元分析及NC加工奠定了基础.