N叶非圆锥齿轮的加工仿真研究

针对N叶非圆锥齿轮节曲线会产生不连续等问题,提出了一种新的非圆锥齿轮节曲线的设计方法,该方法有效简化了非圆锥齿轮的设计。推导了非圆锥齿轮的节锥与球面的交线方程,以该交线作为非圆锥齿轮的节曲线,以球面渐开线锥齿轮为非圆锥齿轮的产形刀具,建立了刀具的节面与非圆锥齿轮节面的数学模型,提出了非圆锥齿轮齿廓的加工仿真算法;该算法通过仿真锥齿轮刀具在非圆锥齿轮节面上的包络运动,实现了对非圆锥齿轮齿廓的加工。研究结果表明,通过对Pascal曲线锥齿轮节曲线的设计,验证了该设计方法具有广泛的适用范围;同时,该算法对于提高非圆锥齿轮齿廓的加工效率也具有实际意义,可以很好地用于齿廓产形中。     

N叶非圆锥齿轮的设计缺陷分析

针对N叶非圆锥齿轮节曲线会产生不连续等问题,提出了一种新的非圆锥齿轮节曲线的设计方法,该方法有效简化了非圆锥齿轮的设计。推导了非圆锥齿轮的节锥与球面的交线方程,以该交线作为非圆锥齿轮的节曲线,以球面渐开线锥齿轮为非圆锥齿轮的产形刀具,建立了刀具的节面与非圆锥齿轮节面的数学模型。依据非圆锥齿轮节面大端曲线的特性,分析了节面曲线产生不连续点的原因及修正方法。研究结果表明,该算法可快速辨识出非圆锥齿轮产生根切和齿顶过切等设计缺陷,且算法准确和有效。     

基于样条插值方法的非圆齿轮节曲线设计缺陷的修正

针对非圆齿轮节曲线设计中出现的不连续点和尖点问题,依据非圆齿轮节曲线的封闭性条件及其传动比函数,建立了非圆齿轮副节曲线设计缺陷的修正模型,通过引入修正因子,有效避免了节曲线产生不连续点的现象。基于非圆齿轮节曲线上的点与其密切圆之间的几何关系,分别建立了节曲线凸尖点与凹尖点的修正模型。将密切圆上的点作为插值点,密切圆与节曲线的切点为样条插值的边界条件,通过数值插值方法实现了对节曲线尖点的修正。研究结果表明,该算法能快速修正高阶阿基米德螺线齿轮副节曲线的设计缺陷,且算法是有效的。     

基于成形法加工的圆弧齿廓锥齿轮的刀具轨迹方程

刀具轨迹是数控成形法加工圆弧齿廓锥齿轮的重要技术参数,同时也是齿面建模的重要几何要素。根据平面齿轮与节圆锥的运动关系,建立坐标变换矩阵,再将平面齿轮的刀具轨迹转换到锥齿轮的节圆锥曲面上,进而得到锥齿轮的刀具轨迹方程,为圆弧齿廓锥齿轮的建模和数控加工提供了理论上的技术基础。     

非圆锥齿轮的三维计算机辅助设计

应用微分几何知识,以曲面上的短程曲率为基础,将非圆锥齿轮副的球面节曲线在平面上展开,并结合平面当量节曲线的有关知识,提出了当量齿轮的齿形计算方法,成功地将非圆锥齿轮的设计转化为平面齿轮设计,实现了非圆锥齿轮的计算机辅助设计。     

一种新型非圆锥齿轮副的传动原理及其齿面求解

非圆锥齿轮副是一种典型的用于相交轴或交错轴间运动传递的齿轮机构。根据滚子凸轮副与非圆锥齿轮副的传动原理及特点,提出一种可同时实现相交轴间的旋转运动和输出端轴向移动的新型非圆锥齿轮副——正交复合运动锥齿轮副;运用齿轮啮合原理及共轭曲面理论,建立正交复合运动锥齿副轮传动坐标系,结合标准球面渐开线圆锥齿轮齿面模型,推导该齿轮副共轭齿面方程;分析基于特定节曲线的正交复合运动锥齿轮副位移及传动比影响因子及其变化规律;采用范成加工方法,运用SolidWorks设计软件,获得瞬时接触微平面并完成齿廓设计,实现正交复合运动锥齿轮副的精确齿面、实体模型的建立及运动分析。     

高阶变性椭圆锥齿轮传动模式设计与分析

高阶变性椭圆锥齿轮是球面大端节曲线为高阶椭圆或变性椭圆的非圆锥齿轮.针对目前非圆锥齿轮的设计与分析方法较繁复的问题,根据齿轮空间啮合原理,提出一种仿真加工获得高阶变性椭圆锥齿轮齿形的方法.模拟加工刀具与高阶变性椭圆锥齿轮的节曲线作纯滚动的齿形生成过程,推导出齿形形成过程中的运动参数,并对其节曲线、齿顶曲线及齿根曲线进行...     

非圆锥齿轮节曲线的平面展开算法研究

以曲面上曲线的短程曲率为媒介,导出了球面节曲线伸展成平面当量节曲线的算法.以平面当量节曲线为基础,通过确定插齿刀的节圆沿平面当量节曲线做纯滚动时插齿刀上各点的运动轨迹,模拟了插齿加工包络出当量齿轮的齿形过程,将非圆锥齿轮的设计转化为平面齿轮的设计,简化了非圆锥齿轮的设计.     

基于保测地曲率映射的非圆锥齿轮传动设计分析方法

提出一种非圆锥齿轮副传动的啮合分析方法.应用微分几何的曲面论定理,将非圆齿轮副传动的球面节曲线保测地曲率地映射到平面上,引入当量齿轮和当量节曲线的概念,将复杂的空间啮合问题简化成平面问题,给出齿形的设计计算方法.上述原理可以看成是圆锥齿轮传动经典分析方法--背锥原理向非圆锥齿轮传动的推广,借助该原理,非圆柱齿轮传动的设计与分析方法可以方便地移植利用.平面设计完成后,再采用相反程序,将平面齿形曲线保测地曲率地映射到球面上,生成空间三维齿廓.     

球面渐开线齿形非圆锥齿轮的设计与分析

根据短程曲线的测地曲率原理和圆锥齿轮球面渐开线形成原理,提出了一种非圆锥齿轮的球面渐开线形齿廓设计方法。首先,基于非圆锥大端球面节曲线的测地曲率,构建节点当量圆锥齿轮;然后,利用该节点当量圆锥齿轮的球面渐开线齿廓构建非圆锥齿轮的球面渐开线齿廓;最后,通过坐标转换矩阵和数据计算,在CATIA中三维建模,并进行运动分析。经过仿真分析,这种方法设计的非圆锥齿轮能够实现变速比交轴传动,运动误差小,且齿轮传动平稳。这种方法设计的非圆锥齿轮,主要目的是为产形线切齿法在非圆锥齿轮的球面渐开线齿形加工方面的推广及应用。     

非圆锥齿轮节曲线的平面展开算法研究

以曲面上曲线的短程曲率为媒介,导出了球面节曲线伸展成平面当量节曲线的算法。以平面当量节曲线为基础,通过确定插齿刀的节圆沿平面当量节曲线做纯滚动时插齿刀上各点的运动轨迹,模拟了插齿加工包络出当量齿轮的齿形过程,将非圆锥齿轮的设计转化为平面齿轮的设计,简化了非圆锥齿轮的设计。
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基于Pro/E的弧齿锥齿轮参数化建模和仿真

根据弧齿锥齿轮加工原理,计算推导出弧齿锥齿轮节线方程,以节线方程曲线为齿向轨迹,从而保证齿宽方向齿形的准确性;在Pro/E环境下,介绍弧齿锥齿轮的参数化建模方法、装配、运动分析以及全局干涉检测等步骤,提高不同参数弧齿锥齿轮的三维建模效率,为数控加工中心加工弧齿锥齿轮提供准确的三维模型。     

非圆内齿轮三轴联动插齿加工技术研究

利用非圆齿轮节曲线的法向量得到了基于包络模型的非圆内齿轮插齿加工联动模型,并给出了非圆内齿轮在设计时避免根切的条件。同时,针对非圆内齿轮在插齿加工过程中可能出现的让刀干涉问题,给出了相应的判定条件及让刀方法。通过计算机仿真和实际加工验证了上述模型及让刀方法的正确性。     

螺旋锥齿轮数控加工中刀盘误差的补偿

在进行螺旋锥齿轮数控加工过程中,用直廓截形代替盘状铣刀刀刃理论截形所产生的偏差会影响螺旋锥齿轮齿面加工精度。针对该问题,分析了螺旋锥齿轮数控加工原理,并在此基础上建立了从刀刃到形成齿面的数学模型;依据空间啮合理论计算盘状铣刀刀刃实际截形,分析并建立了盘状铣刀刀盘半径偏差与齿面误差的关系;进一步推导出刀具实际截形误差的计算过程;最后根据螺旋锥齿轮的加工原理对刀具的误差进行了补偿计算,并对补偿结果进行了仿真实验验证,证明了该算法的可靠性。     

对数螺旋锥齿轮啮合模型的建立及有限元分析的基本思想

对于一种新型锥齿轮—对数螺旋锥齿轮,研究其啮合模型在Pro/E中的建立方法。由于其齿向线是圆锥对数螺旋线,提出了一种新的建模方法,包括三个创新点:利用夹角为的两条圆锥对数螺旋线来确定齿廓曲线的空间位置,使渐开线得以精确定位;将盘绕在节锥曲面上的圆锥对数螺旋线作为扫引轨迹线,保证齿形的准确性;扫描混合截面建立在扫引线的法面内,使轮齿各点法面内的齿形均是标准齿形。在此基础上应用有限元理论的基本思想对啮合模型作了一些运算研究,进一步分析对数螺旋锥齿轮啮合传动过程中的相关特性,进而为该种新型锥齿轮的设计和应用提供理论依据。     

基于SolidWorks与ANSYS的螺旋伞齿轮虚拟设计

阐述了机械产品的虚拟设计,介绍了一种齿形复杂的螺旋伞齿轮建模方法,结合Mi-crosoft Excel绘制渐开线曲线,选用SolidWorks作为虚拟设计平台,同时完成了螺旋伞齿轮的其他特征的生成,并通过接口导入ANSYS中,进行应力分析,使得虚拟设计的螺旋伞齿轮在成品前就能得知其外观和力学性能。     

基于SolidWorks的螺旋锥齿轮的仿真加工

通过在VB中调用SolidWorks API的属性和方法,建立了齿轮毛坯和盘铣刀的三维参数化模型.控制刀具实体和毛坯实体的相对位置和相对运动关系,进行实体间的布尔运算,模拟真实齿轮的加工过程,得到螺旋锥齿轮的三维仿真加工几何模型;获取螺旋锥齿轮的齿面离散点,在此基础上实现了螺旋锥齿轮齿面的NURBS表示,并通过了实例验证.     

参数曲线自适应加减速控制方法在弧齿锥齿轮数控加工中的应用

为研究弧齿锥齿轮数控加工方法,通过矢量变换实现铣齿加工的数控展成,将数控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。对轮廓误差引起的进给速度曲线进行分析,在保证加加速度满足要求的同时,对加速度的变化进行控制,提出参数曲线插补的自适应加减速控制方法。通过插补仿真表明,该方法可以有效地避免加速度和加加速度的突变对机械本体造成的冲击。将该加减速控制方法应用于弧齿锥齿轮数控加工中,并且在自主研制的弧齿锥齿轮数控铣齿机上进行切齿加工。试切加工结果证明该方法切实可行、有效,能够实现对弧齿锥齿轮数控加工的插补控制。     

Modelling, Implementation, and Manufacturing of Spiral Bevel Gears with Crown

The operational performance of gears in terms of smoothness, quietness, wear and life span is largely affected by how gear and pinion teeth make contact. To enhance the operational performance, a crown is often applied to a standard (nominal) gear tooth surface. Regardless of the presence of a crown, all the gears are machined by special types of machine tools, such as gear hobbers and shapers. This paper develops a tooth surface for a spiral bevel gear with a crown so that it can be machined by numerically controlled machine tools. Specifically, we derived: 1. A bi-parametric tooth surface model for a standard spiral bevel gear. 2. A crown model along the spiral curve direction. 3. A crown model along the involute curve direction. The developed algorithm was tested and implemented in a prototype software system called GearCAM. With the GearCAM system, a set of spiral bevel gear and pinion was machined using a 4-axis CNC milling machine to check the validity and effectiveness of the crowning method. Through various verifications, it is shown that the models developed for the standard and crown gears can be used as a means for design and verification of spiral bevel gears.     

Mathematical model and manufacture programming of loxodromic-type normal circular-arc spiral bevel gear

In this paper, loxodromic-type normal circular-arc spiral bevel gear is proposed as a novel application of the circular-arc tooth profile at the gear transmission with intersecting axes. Based on the principle of molding-surface conjugation, the study develops a mathematical model for the tooth alignment curve and the computational flow at the design stage to enable the generation of the tooth surface. Machining of the tooth surface is then carried out to determine the interference-free tool path of the numerical control (NC). Moreover, a pair of loxodromic-type normal circular-arc spiral bevel gears is manufactured on computer numerical control (CNC) machine tools. The proposed theory and method are experimentally investigated, and the obtained results primarily reflect the superior performance of the proposed novel gear.