弧齿锥齿轮齿面点坐标求解及模型建立

通过分析弧齿锥齿轮加工方法,根据共轭曲面求解原理和弧齿锥齿轮啮合以及旋转投影原理,建立弧齿锥齿轮齿面模型。采用iSIGHT优化设计软件,利用连续二次规划和混合整数最优算法,计算弧齿锥齿轮齿面点的三维坐标,在MATLAB和Pro/E中建立弧齿锥齿轮齿面三维曲面仿真模型,为弧齿锥齿轮数控加工机床精度设计提供了一定的参考依据。     

弧齿锥齿轮齿面数学建模方法

弧齿锥齿轮的精确3D几何模型是虚拟装配、接触性能分析和精密测试的基础.由于弧齿锥齿轮齿面属于复杂曲面,形状和结构较复杂,当今的齿面成型技术还不成熟,以至于齿面无法精确成型.为提高齿面成形精度,研究一种快速精确的齿面成形方法.以齿轮啮合原理为理论依据,MATLAB为主要运算工具,精确输出齿面点三维坐标;采用3D建模软件SolidWorks进行三维建模.结果表明:该方法可以提高齿轮齿面的精度.     

基于实际切齿方法的弧齿锥齿轮建模与仿真

提出了一种基于实际切齿方法的弧齿锥齿轮建模方法。利用展成法的原理,模拟弧齿锥齿轮的实际加工过程,把前后两次切齿刀刃所在直线的交点作为齿面点,推导出弧齿锥齿轮的数学模型。利用VB编程实现切齿参数的计算和调整,得到弧齿锥齿轮的齿面点。基于Pro／E用曲面重建的方法得到三维螺旋齿面,建立了弧齿锥齿轮的三维实体模型。利用Pro／E对齿轮副进行装配和动态干涉检测,以便进行切齿参数的调整,得到满足使用要求的齿轮副。通过一个实例说明了建模、装配、动态检测的过程。     

球面渐开线弧齿锥齿轮参数化建模

基于球面渐开线形成原理,推导出了球面渐开线的参数化方程。根据纵向齿形是弧齿锥齿轮的齿面与节锥交线的性质,建立了齿向曲线参数化方程。齿根曲线和齿顶曲线分别是齿根圆弧和齿顶圆弧,由此分别建立了齿根参数化曲线和齿顶参数化曲线方程。齿面和齿根的过渡圆角部分,通过倒角圆方法进行优化处理。针对弧齿锥齿轮轮齿端面特征,给出了精确划分轮齿有限元网格的方法。对某弧齿锥齿轮副,在MATLAB环境下获得了含齿根过渡曲面的精确轮齿有限元模型,为齿轮啮合的应力分析和修形提供了精确的数字模型。     

弧齿锥齿轮机床运动误差对齿面误差的影响北大核心

依据弧齿锥齿轮齿面数学模型,对齿面进行了离散化处理,结合旋转投影原理,确立了弧齿锥齿轮齿面离散点三维坐标的计算方法,进行了齿面离散点三维坐标实例计算;并采用NURBS方法建立了弧齿锥齿轮齿面三维模型,分析了弧齿锥齿轮机床运动误差对齿面误差的影响,并通过弧齿锥齿轮齿面离散点误差计算和分析对其影响规律进行了研究,可以为弧齿锥齿轮齿面误差补偿及弧齿锥齿轮加工机床精度设计提供理论参考。     

基于自助法的弧齿锥齿轮齿面修正

为了降低弧齿锥齿轮在批量加工制造中存在的齿面偏差,提出一种基于自助法的弧齿锥齿轮齿面修正方法。以同一批次小样本弧齿锥齿轮作为研究对象,在自助法统计齿面偏差检测数据的基础上,得到大量的齿面偏差数据;利用NURBS曲面拟合方法构建齿面的均值差曲面,将它作为实际加工齿面,建立齿面偏差的数字化预控补偿模型,对它进行优化求解,得到批量齿面数控加工的机床修正参数,然后不断调整机床加工参数,实现齿面的预控修正补偿;最后对修正前、后齿面偏差作对比分析。结果表明：小轮齿面偏差比修正前降低了76.66%,验证了自助法齿面修正理论的有效性,对指导弧齿锥齿轮批量齿面修正提供了理论依据。     

弧齿锥齿轮加工系统的几何仿真研究

针对弧齿锥齿轮加工系统的几何仿真,根据切齿理论与啮合原理创建某弧齿锥齿轮加工系统几何仿真模型,利用运动规律函数控制加工仿真系统,获得弧齿锥齿轮的仿真齿面,该齿面与理论设计齿面相一致,为分析具有误差的数控机床加工弧齿锥齿轮的几何仿真奠定了基础,并为弧齿锥齿轮加工系统的仿真提供了新思路。     

螺旋锥齿轮数控铣齿加工过程几何仿真研究

利用面相对象技术和CAD系统的三维建模功能及其ObjectARX技术，根据螺旋锥齿轮的加工原理，提出了CNC铣齿机、齿坯和刀具三维模型的构建方法以及基于全局光照明的加工环境光照计算的具体方法。利用齿坯实体模型和刀具实体模型做布尔减运算，来实现模拟工件材料的去除过程；同时，采用全局光照明模型建立了具有真实感的数控加工虚拟现实环境。实际应用表明，该系统不但实现了螺旋锥齿轮的计算机辅助铣齿，提高了加工效率，降低了加工成本；而且还提供了非常真实的仿真效果。所获仿真结果可为齿面接触分析、有限元应力分析、齿轮的数控加工等提供精确的三维几何模型。     

小锥角弧齿锥齿轮温锻成形与试验研究

小锥角弧齿锥齿轮啮合齿面为轴向侧旁曲面的螺旋形,造成精密成形困难,脱模过程需要锻件与模具的相对运动才能完成。对小锥角弧齿锥齿轮的成形过程进行模拟分析与试验研究表明,小锥角弧齿锥齿轮可以通过精密塑性成形的工艺进行生产;利用ADAMS软件对脱模过程进行分析表明,弧齿锥齿轮能顺利脱模,在开始阶段,脱模所需要的力最大。     

锥齿轮结构化网格生成方法与参数化建模仿真

针对渐开线锥齿轮建模与数值仿真的复杂性、结构化六面体网格划分困难等问题,提出渐开线锥齿轮建模与网格划分参数化方法,编程搭建锥齿轮建模与网格划分参数化仿真分析专用软件平台。运用C++语言编写参数化主程序,进行图形界面可视化设计,搭建锥齿轮主参数输入模块。通过渐开线数学模型和锥齿轮的主参数精确建立插值点位置坐标,提出锥齿轮齿廓渐开线及三维实体结构的分块化合并六面体网格生成法,实现渐开线锥齿轮精确建模、正确规整高质结构化六面体网格生成和有限元分析全过程的参数化。此平台具有渐开线直齿锥齿轮建模速度快和结构化光滑六面体网格精度高、动力学分析操作快捷方便等优点,为解决锥齿轮的有限元结构化六面体网格划分和动力学分析提供一种参数化建模与仿真平台。     

高接触比螺旋锥齿面修形方法及动态特性研究

为抑制高接触比螺旋锥齿轮传动的振动,提出一种新的高阶齿面修形方法。根据高接触比螺旋锥齿轮的啮合特点,提出一种新的修形曲线,采用辅助齿面修形方法生成高阶修形螺旋锥齿轮。在考虑齿变形的情况下,计算了高阶修正弧齿锥齿轮传动的载荷传递误差和啮合冲击,在此基础上建立了降低高接触比螺旋锥齿轮传动的载荷传递误差和啮合冲击的优化模型。仿真结果表明：与二阶修形弧齿锥齿轮相比,高阶齿面修形方法不仅可以有效降低高接触比螺旋锥齿的载荷传递误差、啮合冲击和动态负载系数,而且可以提高其在全速范围内的动态性能。     

格里森制摆线齿锥齿轮齿面失配分析与轮齿接触仿真

为了能够对格里森制摆线齿锥齿轮啮合性能进行综合评判,提出集齿面失配分析、齿面接触仿真和齿面加载接触仿真于一体的系统性评价方法。构建刀盘数学模型和刀倾法切齿加工数学模型,获得理论齿面。研究与大轮齿面完全共轭的小轮基准齿面及齿面Ease off拓扑计算方法。在此基础上,基于齿轮啮合数学模型,研究齿面接触分析解析计算方法,构建齿面加载接触分析有限元仿真流程。最后以一对格里森制摆线齿锥齿轮为例进行了齿面失配分析和轮齿接触仿真,算例仿真结果与格里森软件一致,验证了齿面接触仿真算法的正确性,同时也表明采用有限元方法进行齿面加载接触分析在啮合性能评价方面具有较大的直观性。     

等高齿对数螺旋锥齿轮加工仿真

对数螺旋线作为齿向线的螺旋锥齿轮称之为对数螺旋锥齿轮,对数螺旋锥齿轮按照齿高分有渐缩齿与等高齿两类,它具有沿齿向线方向螺旋角处处相等这一显著优点。由于等高齿螺旋锥齿轮具有传动平稳性高、运转噪音低等优点,等高齿螺旋锥齿轮在我国应用越来越广泛,尤其在重型卡车中。但与一般的螺旋锥齿轮相比,其空间啮合理论较为复杂。通过研究基于UG的CAM功能,创建刀具、几何体以及程序,计算等高齿对数螺旋锥齿轮的刀具轨迹仿真,为实现齿轮的数控加工奠定基础。     

A new methodology to optimize spiral bevel gear topography

This paper aims to present the new method developed to generate optimized spiral bevel gear surfaces. Thanks to a complex non linear finite element model, the geometrical gear meshing positions under operational loads are first precisely computed. These meshing positions are then used as inputs of a calculation process that seeks to define the best tooth surface topography. So far, this activity was based on sensitivity studies conducted directly by the designer, which led to repeat calculations whose progress was difficult to control.     

RV减速器摆线针轮的有限元接触分析

基于有限元分析方法,研究加载状况下摆线针轮啮合副初始啮合时齿廓对的接触状态。考虑摆线针轮啮合副的齿廓修形和摆线轮齿廓线的建模精度,利用ANSYS自带的APDL语言建立了摆线针轮啮合副的三维模型。考虑有限元网格质量及有限元模型的计算效率,利用VSWEEP命令生成了有限元模型并局部细化了网格。最后考虑摆线针轮的实际工况,建立了摆线针轮的接触对和边界条件。分析结果表明:摆线针轮初始啮合瞬间一共有6个齿参与传力,其中最先接触齿为第6齿,并且在啮合齿廓对附近摆线轮齿及销孔变形比较大。     

弧齿锥齿轮齿顶倒棱锥形砂轮加工方法研究

为了实现弧齿锥齿轮齿顶倒棱高效加工,提出一种基于锥形砂轮的倒棱方法。建立弧齿锥齿轮和锥形砂轮的实体模型,以砂轮沿垂直于面锥方向切入最大深度为原则,采用实体接触分析方法,确定砂轮与齿轮的空间运动关系。基于空间运动关系完成倒棱仿真加工,仿真结果表明:该方法可同时加工两侧齿顶,加工效率较高且在通用五轴加工中心上即可实现。为了评价倒棱效果,提出一种倒棱效果的定量测量方法,在倒棱仿真模型上选定的多个测量位置,测量倒棱效果并与理论模型进行比较,依据比较结果可确定砂轮锥角的优化值。     

小模数弧齿锥齿轮设计与加工的新方法

传统的小模数弧齿锥齿轮是在专用的小模数铣齿机上进行加工的,采用小尺寸整体普通双面刀盘,大小轮均采用双面法铣齿加工,齿面啮合质量难以控制,从根本上限制了其传动性能的提高。提出了"小轮采用双面法铣齿加工,大轮采用模具法成形加工"的小模数弧齿锥齿轮的加工新方法,并讨论了该加工方法的实施工艺及应用理论基础。结果表明:该方法的实施将有助于大幅度提高小模数弧齿锥齿轮的加工效率,降低能耗,并能取得良好的经济效益与社会效益。     

大重合度负传动弧齿锥齿轮的设计及承载性能分析

当前对于弧齿锥齿轮传动的振动、噪声的要求越来越高,迫切需要一种适宜于大重合度、平稳传动的弧齿锥齿轮设计方法。采用非零负变位设计可以提高弧齿锥齿轮的设计重合度,基于局部综合法进行大重合度加工参数设计,从几何设计与加工参数设计两个方面来提高弧齿锥齿轮的实际重合度,重合度的增加可以提高齿轮副的运转平稳性和承载能力。通过设计举例,将大重合度负变位设计与常规设计的结果进行对比:在相同的载荷下,新设计与常规设计的最大齿根弯曲应力相比,小轮减小40.5%,大轮减小27.5%,齿轮副的最大齿面接触应力减小3.2%。结果表明,采用所提出的设计方法使得小轮的齿根弯曲强度有了大幅度提高,齿轮副具有更高的寿命和可靠性。     

采煤机销轨轮强度分析及齿形优化设计

基于齿轮啮合原理,利用坐标变换方程推导出销轨轮与销排啮合的齿廓方程,根据齿廓方程构建销轨轮的实体模型,并利用有限元软件ANSYS计算出齿轮根部的弯曲应力,找出销轨轮齿廓的应力敏感部位。应用ANSYS中的优化设计功能,以销轨轮齿根部弯曲应力最小为目标,对两组不同设计变量下的目标函数进行优化设计,获得了销轨轮最佳齿廓形状和齿形参数。