渐开线齿轮三维参数化设计方法与实现

三维齿轮模型是进行产品动力学分析和装配模拟人等的基础。以直齿圆柱齿数为对象，用AutoCAD2000的开发工具VBA语言开发了参数化渐开线齿廓的生成程序，将该程序生成的渐开线齿廓复制到Solid Edge的草图平面上，通过实体拉伸、切割完成三维齿轮造型。     

基于Solid Edge的直齿圆锥齿轮三维造型

根据直齿圆锥齿轮渐开线齿廓的形成原理,利用VBA编程, 在AutoCAD环境下自动生成渐开线齿廓.基于Solid Edge,提出了一种圆锥齿轮三维造型方法.     

基于Solidworks和CAXA电子图板的渐开线齿轮快速三维建模方法

结合SOLIDWORKS软件三维建模功能和CAXA电子图板软件的二维参数化绘制渐开线齿轮齿廓的功能,提出了一种渐开线齿轮快速精确三维建模新方法.该方法利用CAXA参数化生成齿轮齿廓二维草图,再将草图输入到SOLIDWORKS中进行三维建模,从而大大提高了齿轮的三维建模效率和精度.     

齿根过渡曲面对正交面齿轮弯曲强度影响

为更加真实有效地分析正交面齿轮弯曲强度,本文推导了正交面齿轮齿面方程及齿根过渡曲面方程,构建了正交面齿轮的全部齿廓,并利用Pro/E软件分别生成了两种全齿廓正交面齿轮三维实体模型。基于内切抛物线理论分析论证了正交面齿轮的最大弯曲应力位置是在沿齿高方向齿面的上半部分而非齿根处。利用ANSYS软件分别对齿顶圆角和齿顶尖角插齿刀所切制的两种面齿轮三齿模型进行了弯曲强度分析。研究结果表明,齿顶圆角插齿刀所切制的齿根过渡曲面提高了正交面齿轮的弯曲强度。     

非圆齿轮的三维设计与运动分析

以给定非圆齿轮传动比函数和中心距为基础,研究非圆齿轮数学建模的方法,基于Solidworks和Maple提出非圆齿轮三维实体建模的一种新方法。根据建立的数学模型,利用Maple得到非圆齿轮齿廓的数据文件,导入到Solidworks中实现非圆齿轮三维实体建模,并将两个非圆齿轮进行装配。最后,利用Solidworks中的Motion插件进行非圆齿轮运动仿真,生成相应的从动齿轮的角速度、角加速度曲线,进而判断非圆齿轮齿廓啮合性能的优劣以及验证非圆齿轮设计理论的正确性。     

斜齿行星传动参数化有限元建模方法

针对斜齿行星传动中啮合副多、啮合关系复杂的特点,提出1种基于ANSYSAPDL的斜齿行星传动参数化有限元建模方法。根据斜齿轮齿面生成原理,推导出渐开线斜齿轮工作齿廓和过渡曲线的方程。在此基础上,采用"分层切片"方法对斜齿轮齿形进行离散处理,生成能精确表征斜齿轮三维齿形的节点。针对生成的单个轮齿的节点组集提出节点坐标控制策略,采用八节点六面体单元对轮齿进行精细化网格划分。以单个轮齿的有限元模型为基础,采用阵列方法生成完整齿轮的有限元模型,进一步结合齿轮啮合几何关系,构建斜齿行星轮系的三维有限元模型。该方法在舰船后传动系统行星传动装置啮合特性分析中的应用表明,所建斜齿行星传动参数化有限元模型具有通用性强、移植性好、单元划分规整、网格易于调整等优点,可作为后续接触分析、模态分析和动力学分析的基础模型。     

考虑多齿廓偏差的大重合度齿轮动态特性研究

齿廓偏差是引起传动系统产生振动和噪声的主要因素之一,为了有效探究齿廓偏差对大重合度齿轮动态特性的影响,本文在充分考虑参与啮合轮齿齿廓偏差特点的基础上开展了大重合度齿轮动态特性研究。通过分析大重合度齿轮的啮合特点,构建了考虑不同轮齿啮合状态的大重合度齿轮多齿动力学模型。在考虑齿廓偏差构成特征的基础上,利用齿面接触分析(TCA)方法对产生的啮合误差进行了求解,并将其求解结果引入到大重合度齿轮多齿动力学模型,形成了考虑多齿廓偏差的大重合度齿轮动力学特性分析方法。在充分考虑每对轮齿齿廓偏差的基础上,分析了不同因素对大重合度齿轮动力学特性的影响。结果表明,本文的研究方法能够充分考虑到参与啮合轮齿不同齿廓偏差带来的影响,为进一步提高大重合度齿轮动态特性分析的有效性提供了参考。     

特殊内齿轮齿廓的线切割加工

对几种具有一定特殊性的内齿轮齿廓线切割加工工艺及程序生成方式作了介绍，为插齿加工存在一定困难的内齿轮齿廓加工提供了切实可行的解决方案。     

仿范成法用于创建圆柱齿轮的三维零件模型

齿轮是机械传动中广泛应用的传动零件。在AutoCAD中要创建一个齿轮的三维实体,通常是使用AutoCAD的二维和三维功能,先绘制渐开线的齿廓,再拉伸成单个轮齿。而另一种方法与之不同：“仿范成法”,即齿轮“怎么加工”,就“怎么建模”的方法。介绍了如何将“仿范成法”用于创建直齿圆柱齿轮的三维零件模型。     

基于节点切线平行线的非圆齿轮齿廓特征点求法

根据范成法加工非圆齿轮的原理,提出基于节点切线平行线的非圆齿轮齿廓特征点求法,以提高齿廓计算的精度;讨论利用齿廓节点处的切线平行线与齿廓包络线求取齿廓曲线的特征点,进而获得非圆齿轮的齿廓数据;通过傅里叶节曲线非圆齿轮的齿廓数据计算,验证了该算法的正确性。     

交错轴变传动比齿轮副变传动比齿轮数字设计方法研究

汽车转向器的传动比是影响车辆转向轻便性和灵敏性的重要因素之一,车辆在转向时为了获得轻便性和灵敏性的统一需要采用变传动比转向器。通过综合分析机械式变传动比转向器的重要部件交错轴变传动比齿轮副的啮合特点,基于包络原理提出了一种全新的变传动比齿轮数字设计方法,此方法将交错轴变传动比齿轮副中斜齿轮看作由垂直于其轴线的无限接近的平面集合与其截交后截平面的集合,每个截平面称为"齿轮元",交错轴变传动比齿轮副的啮合传动可看作齿轮元的集合与变传动比齿轮的啮合,变传动比齿轮齿廓上每个齿廓点的高度值,是过此点且垂直于齿条运动方向及斜齿轮轴线的直线随此点一起啮合传动时,与此点啮合过程中遍历齿轮元集交点高度值中的最小值。基于上述方法,建立了交错轴变传动比齿轮副变传动比齿轮齿廓点高度值计算的数学模型,开发了求解算法,得到了变传动比齿轮的齿廓点云,并将此方法成功应用到了某型变传动比转向器的研制中,通过样件试制及测试验证了该方法的正确性。     

含齿面分形啮合刚度的齿轮传动系统动力学

为研究考虑齿面分形特性的时变啮合刚度对齿轮-轴承系统的影响,用分形理论描述齿轮轮廓,采用Weber-Banaschek公式计算和分析不同分形维数D对齿轮时变啮合刚度的影响,将不同分形维数D下的刚度代入计及滑动轴承非线性油膜力、综合传递误差及齿侧间隙等因素的齿轮-轴承系统中,分析不同分形维数D下的刚度对系统动力学特性的影响.采用Runge-Kutta法求解系统动力学微分方程,得到系统响应的相图、Poincaré截面图、时域图、分岔图以及三维频谱图等.结果表明:随着分形维数D的增大,时变啮合刚度波动降低,系统趋于更加稳定的周期运动;相比含随机扰动的刚度,齿轮-轴承系统对于考虑齿面分形特性的齿轮啮合刚度的变化更加敏感,更能表现因齿廓变化导致的系统响应的变化;随着阻尼比的增大,系统会趋于相对稳定的单周期运动.     

基于加工方法和啮合理论的螺旋锥齿轮精确实体造型

提出了基于加工方法和啮合理论的螺旋锥齿轮精确齿面的实体造型方法。通过分析锥齿轮的加工方法和齿轮啮合理论,建立了螺旋锥齿轮齿面数学模型。根据齿面均匀离散点的输出数据,对齿面进行重构,实现了螺旋锥齿轮的精确实体造型,采用了齿面偏差法对生成实体模型精度进行了评估。研究结果对于螺旋锥齿轮数字化设计和制造具有重要意义。     

螺旋锥齿轮数控磨削3D有限元模型的构建

在对螺旋锥齿轮数学啮合方程进行分析的基础上,运用Pro／E软件强大的实体造型功能,采用“自底向上”的建模方法,建立了螺旋锥齿轮的3D实体模型;并将其导入有限元软件Ansys中,采用20节点六面体单元进行自由网格划分,构建了螺旋锥齿轮数控磨削3D单齿有限元模型,为螺旋锥齿轮数控磨削的力热耦合分析奠定了基础。     

螺旋锥齿轮数控磨削3D有限元模型的构建

在对螺旋锥齿轮数学啮合方程进行分析的基础上,运用Pro／E软件强大的实体造型功能,采用“自底向上”的建模方法,建立了螺旋锥齿轮的3D实体模型;并将其导入有限元软件Ansys中,采用20节点六面体单元进行自由网格划分,构建了螺旋锥齿轮数控磨削3D单齿有限元模型,为螺旋锥齿轮数控磨削的力热耦合分析奠定了基础。     

UG环境下鼓型齿的参数化建模

提出一种鼓型齿轮的三维参数化建模设计的通用方法.通过对现阶段各种参数化造型的方法进行比较,从计算机实现的角度对渐开线鼓型齿轮设计提出了可行的方法与步骤.在UG环境中,利用尺寸相关性和表达式工具,通过矩阵变换的方式,对鼓型齿轮进行三维参数化建模设计.利用此方法可以顺利实现具有复杂齿面轮廓齿轮的参数化建模.     

旋转刀盘圆弧齿轮成形理论分析及数字化建模研究

为了研究旋转刀盘圆弧齿轮的成形原理,得到可靠的圆弧齿轮三维模型以用于指导加工和仿真计算,根据刀盘与齿轮工件的展成关系,建立新的基准坐标系,运用空间啮合理论及微分几何的基本知识,对旋转刀盘圆弧齿轮的齿面方程进行理论推导,得到其数学表达式,并对中截面渐开线齿形进行论证,验证了所推导齿面方程。同时对旋转刀盘圆弧齿轮的成形原理进行分析,结合已推导的齿面方程讨论了方程各参数的取值范围,给出了定参数下齿轮工件转角 的计算公式,利用计算机软件实现了旋转刀盘圆弧齿轮的数字化建模,得到精确的圆弧齿轮的三维数字模型,并加工出工件实体。为圆弧齿轮的参数选取及设计应用提供了参考依据,同时为后续的仿真、实验分析提供实验基础。