平面包络环面蜗杆啮合齿面的结构特性及其应用

根据平面包络环面蜗杆的形成原理,研究了平面包络环面蜗杆螺旋面的结构对称性,导出了齿面坐标关系。平面包络环面蜗杆的这种结构对于平面包络环面蜗杆两啮合齿面(即螺旋面)数控磨削加工起刀点的自动确定具有重要作用。应用上述对称性对平面包络环面蜗杆的数控磨削进行了仿真研究,结果表明了对称性研究结论和利用对称性确定数控磨削起刀点的方法正确可行。这种方法对于其他形式的蜗杆传动的数控加工具有一定的借鉴意义。     

包络面的建模及实体造型

以空间啮合理论为基础,精确推导了包络面的数学模型,提出以矩阵为实体造型提供数据来源的方法,实现以平面二次包络环面蜗杆为例的精确实体造型,为包络面的传递特性及其设计制造的深入研究提供一个准确的实体模型.     

滚动式回转面包络点啮合环面蜗杆传动的点啮合原理

应用媒介共轭曲面的点啮合理论提出了滚动式回转面包络点啮合环面蜗杆融的廓面构形和点啮合原理;建立了滚动式回转面包络点啮合环面蜗杆传动媒介共轭点啮合的基本方程;为原型机的设计和制造奠定了理论基础。     

双圆环面二次包络环面蜗杆传动的啮合界线与蜗杆螺旋面的结构

推导了双圆环面包络环面蜗杆磨齿啮合界线方程及其与相配蜗轮啮合的啮合界线方程。阐明双圆环面二次包络副的二次包络啮合界线与一次包络啮合界线共轭线重合,是二次包络新接触线族的包络线,与二次包络原接触线族相交,将蜗杆螺线面划分为单线接触区与双线接触区,从而诠释了双圆环面包络环面蜗杆螺旋面的结构。同时指明,可以通过合理搭配参数,调整二次包络啮合界线沿蜗杆轴向的位置,增加瞬时接触线的总长,提高传动副承载能力。     

平面包络环面蜗轮副的参数化设计

平面包络环面蜗轮副具有优良的啮合性能,它是一种具有广阔前景的传动形式。为了进行平面包络环面蜗轮副的标准化、系列化生产的需要和理论实体型面信息的进一步研究,介绍了对平面包络环面蜗轮副进行参数化设计的方法,实现了软件系统的开发,此外还介绍了该软件的开发环境、软件结构和主要功能,并且用所开发的软件进行了平面包络面蜗轮副参数化设计的实例计算,显示了该软件的优越性。     

球面二次包络环断蜗杆传动的啮合原理与啮合性能

考虑到平面二次包络环面蜗杆传动在多头小传动比条件下根切与齿顶变尖的矛盾很难同时解决且啮合性能较差,介绍了一种新型环面蜗杆传动－球面二次包络环面蜗杆传动,在研究过程中,根据工装建立了坐标系,根据一二包过程的运动关系推得了啮合方程和蜗杆与蜗轮的齿面方程,分析了蜗轮齿面上的接触线分布,为了评价啮合性能,提出了4项性能指标和5项原始参数,通过大量编程计算得到了啮合性能指标与原始参数之间的关系,并以图表直观的表示。     

球面二次包络环面蜗杆传动的啮合原理与啮合性能

考虑到平面二次包络环面蜗杆传动在多头小传动比条件下根切与齿顶变尖的矛盾很难同时解决且啮合性能较差 ,介绍了一种新型环面蜗杆传动———球面二次包络环面蜗杆传动 .在研究过程中 ,根据工装建立了坐标系 ,根据一二包过程的运动关系推得了啮合方程和蜗杆与蜗轮的齿面方程 ,分析了蜗轮齿面上的接触线分布 .为了评价啮合性能 ,提出了 4项性能指标和 5项原始参数 ,通过大量编程计算得到了啮合性能指标与原始参数之间的关系 ,并以图表直观的表示 .     

平面二次包络环面蜗杆数控加工误差分析研究

以多体系统建模理论和空间啮合原理为基础,研究数控机床各轴运动误差、刀具误差、工装误差等多项原始误差对平面二次包络环面蜗杆数控加工廓面精度的影响,推导出包含以上各误差的平面二次包络环面蜗杆误差廓面方程,利用牛顿迭代法计算并对误差计算结果进行对比分析,从理论上阐述各误差对加工蜗杆廓面精度的影响规律,为平面二次包络环面蜗杆高精度数控加工提供参考。       

锥面二次包络环面蜗轮副数字化建模与求解算法

环面包络蜗杆与二次包络蜗轮的模型精度与装配偏差对蜗轮副的传动性能有直接影响,针对复杂蜗杆与蜗轮齿廓提出数字化建模方法与模型求解算法。构建锥母面砂轮、蜗杆与蜗轮的坐标标架及数字建模系统,采用矢量法、微分几何和运动学等方法推导了蜗杆齿廓的啮合方程,运用空间变换矩和啮合理论建立了蜗杆齿廓的数字表征模型。以蜗杆齿廓为新母面,建立了二次包络蜗轮齿廓的啮合方程与数字模型。联立包络条件和齿廓边界给出了蜗轮副齿顶和齿底环面母线方程,并建立了蜗轮副数字表征模型的约束条件。针对蜗杆与蜗轮成型特征,设计了其复杂齿面数字表征模型求解算法,运用Matlab计算了蜗杆与蜗轮齿廓的啮合点云。在造型系统中,对啮合点云包络拟合获取了蜗杆与蜗轮三维数字化模型。将蜗杆与蜗轮进行虚拟装配验证了建模效果。建模实例和装配结果验证了蜗轮副数字模型与求解算法的有效性与准确性。     

圆柱滚子包络蜗杆传动不同啮合方式的性能分析

为分析圆柱滚子包络环面蜗杆不同啮合方式对蜗杆传动性能的影响,基于微分几何与空间啮合原理建立圆柱滚子包络蜗杆传动的啮合方程;通过选取蜗轮旋转角得到普通环面、端面、内啮合3种典型蜗杆传动,利用诱导法曲率方程和润滑角方程对蜗杆传动进行啮合与润滑性能分析。研究结果表明:3种不同啮合方式的蜗杆润滑性能由高到低依次为圆柱滚子包络内啮合蜗杆、圆柱滚子包络端面蜗杆、圆柱滚子包络环面蜗杆;3种结构在啮合性能上无明显差距。该研究对滚子包络蜗杆传动的不同啮合段和参数的选取提供了参考。     

基于DEM构造的空间网格曲面模型确定土方工程零线

目的利用数字高程模型（digital elevation model，DEM）构造原始地形和场平设计地形的空间网格曲面模型，确定土方工程中的零线．方法通过实测提取原始地形DEM数据；依据空间直线方程，推导空间线段上任意点的坐标与方向余弦的数学关系式，采用Fortran90程序设计语言编写DEM数据提取程序．自动提取场平设计地形DEM数据；应用Surfer8．0和Maplnfo软件构造规则的网格空间曲面模型并导出网格节点数据；擦除场平设计范围外数据．结果根据空间曲面交线上任意对应点的坐标x、y、z相等的性质，找出x、y、z数据相同的节点并连线，该线段即为土方工程的零线．应用此法尝试确定本山影视基地土方工程的零线，本法与方格网法比较。误差小于方网格法．结论用DEM构造的空间网格曲面模型可确定土方工程的零线，其零线的定位精度高于方网格法，该法为科学施工提供了更加准确的依据．     

地震数据网格化方法研究

离散数据网格化是科学和工程研究领域中数据处理的核心技术,同时它也是科学可视化的前提。由于经济和地理条件的限制,在实际数据采集过程中采集到的地震数据是有限的,因此在处理地震数据的过程中进行数据补插网格化是必不可少的。本文介绍了四类网格化方法:趋势面拟合、插值、综合法(残差叠加法)、克里金法(Kriging),重点阐述了Kriging方法及其在地震数据网格化中的应用。     

基于数据离散场等值线绘制的研究

对工程应用中的等值线图的绘制进行了研究。在原有网格线法、点阵法的基础上，设计了三角形网格法，该方法选用原数据离散点为网格结点，用链表存储三角形网格，设计了三角形网格生成和确定等值线的算法；为使曲线达到C^1或C^2光滑连续，又设计了追踪等值点算法；并给出了离散场等值线的计算机可视化填充技术，即利用RGB颜色模型，对三角形网格进行处理。最后用实例证明三角形网格法的可行性，该方法误差小易易实现。     

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。     

Kriging模型在齿面磨损预测中的应用

为快速准确地对齿面磨损进行预测,考虑双齿啮合区的载荷分配并用Kriging方法建立了新的磨损数值仿真模型.基于Winkler弹性模型和轮齿啮合原理得到磨损量计算所需要的压力分布及啮合速度,在确定压力分布时考虑了由磨损带来间隙的影响,并对所需的载荷进行了动态分配;基于Archard磨损模型推导齿轮的磨损量数值仿真模型,得到了不同磨损次数下轮廓各个啮合点处的磨损深度;用Kriging方法和人工神经网络方法构建磨损与齿轮参数的关系代理模型,研究不同初始样本量下代理模型的逼近程度和拟合优度.算例计算结果表明:磨损量随磨损次数增加逐渐累积,参与啮合的齿廓各个位置的磨损量均不相同,节点处最小,越靠近齿根越大,主动轮(小齿轮)大于从动轮(大齿轮);综合比较3个初始样本量训练得到的Kriging模型表明,最小样本量为100时逼近程度和拟合优度都满足要求,并可预测未来的磨损量.采用Kriging模型具有较高的计算效率和精度,克服了磨损数值仿真模型计算耗时长的不足.     

Numerical Simulation Study on Wear of Spur Gears under Dynamic Conditions

A numerical simulation model is proposed to predict the wear depth of gears, where Archard''s wear equation and a nonlinear dynamic model are combined to establish a wear calculation model under dynamic conditions. The dynamic meshing force, determined by the non-linear dynamic model, and the sliding coefficient are used by Archard''s wear equation to calculate the surface wear. Then the dynamic meshing force and sliding coefficient would be recalculated according to the surface wear state. After repeated iterations, the simulation results show that the peak and fluctuation of the meshing force increase first, then decrease, and eventually maintain stability during the process of wear. As for the distribution of wear depth, its fluctuation also increases first and then declines. Finally, the distribution of wear depth becomes V-shaped. Comparing the trends of the two factors, it is clear that the meshing force and wear depth are closely related. Moreover, the wear rate maintains a higher constant value first and then declines to a lower constant value.     

弧齿锥齿轮数字化齿面啮合仿真分析与试验

为了实现航空弧齿锥齿轮的数字化滚动检验,进行了数字化齿面啮合仿真分析与试验。采用NURBS对由齿面坐标测量或理论齿面坐标计算获得的离散点数据进行初步拟合,进一步考虑离散点法矢,优化控制顶点,实现数字化齿面的几何特征修改;建立数字化齿面啮合仿真分析模型并进行印痕滚检试验。算例结果表明:考虑法矢拟合得到的传动误差曲线的幅值误差小于0.46%,齿面印痕的大小、方向、位置都与理论齿面非常接近。因此,在一些应用上采用考虑法矢的NTCA可以代替滚动检验,获得实际的齿面印痕和传动误差。     

基于映射法的曲面结构化四边形网格剖分及局部加密技术

有限元网格的自动生成，是建立有限元模型的重要技术．在现有的有限元网格划分技术中，结构化网格能自动生成形状和尺寸合理的有限元网格，并且易于实现网格的调整和细化．本文对基于映射法的曲面结构化四边形网格划分进行深入研究，详尽分析了相应的处理技术和算法，并且在网格后处理阶段，针对局部需要改进的网格提出了一种精化算法，并给出实例．     

面齿轮啮合齿面瞬态温度场影响因素的仿真分析

根据传热学理论和面齿轮的啮合特性,利用APDL语言进行移动热源的加载,对面齿轮进行瞬态热分析,得到了不同工况下面齿轮齿面不同区域的节点温度数据。研究结果表明：面齿轮传动过程中,提高面齿轮齿面精度、使用动力粘度相对较大的润滑油以及降低齿轮的转速和接触载荷,有助于延长面齿轮的使用寿命。此结论为面齿轮寿命的预测提供了齿面啮合的温度数据。