圆弧齿廓面齿轮齿顶尖化研究

综合圆弧齿轮和面齿轮诸多优点提出圆弧齿廓面齿轮传动。为推进该面齿轮的加工应用,需确定面齿轮毛坯尺寸。运用包络成形理论,推导圆弧齿廓面齿轮齿面方程,在MATLAB中实现轮廓可视化,并得出该面齿轮齿顶在径向有两处尖化。确立齿顶尖化条件,根据数值计算分析影响面齿轮齿顶尖化处半径值的因素。提出以螺旋角为0°的特例,通过最小二乘法拟合齿顶尖化处内径和外径近似方程。最后,通过仿真实验,证明了理论计算和近似方程的可行性。     

一种二维非结构网格改进算法的研究

为了改善流体数值计算的准确性和软件应用的方便性,本文在深入研究Delatmay法生成三角网格的基础上,采用弹簧平衡系统设计模型对Delaunay法的布点方法（重心布点法、内心布点法和三角形最长边中点布点法）进行改进。在对AutoCAD软件进行二次开发的基础上,编制了基于边界CAD模型的网格生成软件,采用该软件对重心布点法、内心布点法、三角形最长边中点布点法及改进方法（局部弹簧平衡布点法）进行比较,结果表明,改进方法生成的网格在三角形单元质量及单元数量方面优于重心布点法、内心布点法和三角形最长边中点布点法,对流场的适应性较好,且人机交互操作简单、方便。     

弧线齿逻辑齿轮设计

针对渐开线直齿圆柱齿轮传动存在的缺点,综合逻辑齿轮传动和弧线齿圆柱齿轮传动的各项优点,将逻辑齿廓应用于弧线齿圆柱齿轮,提出逻辑齿廓弧线齿齿轮设计。采用理论分析、数值计算相结合的研究方法对逻辑齿廓弧线齿齿轮进行设计。基于齿轮啮合原理和微分几何理论,首先建立了逻辑齿廓弧线齿圆柱齿轮的数学模型,然后利用MATLAB软件和CATIA软件实现了该齿轮的参数化建模,最后提出精确计算该齿轮的重合度的方法,并分析了齿宽和圆弧半径对重合度的影响,为大重合度弧线齿逻辑齿轮设计提供理论参考。     

单圆弧齿廓面齿轮齿面的生成

旨在解决单圆弧齿廓面齿轮造型难的问题,提出一种高效精确的建模方法。以范成加工原理为理论依据,布尔运算为主要实现方法,精确建立刀具齿轮模型,再运用三维建模CATIA软件二次开发技术,编写VBA宏程序完成刀具齿轮包络运动过程中切割面齿轮毛坯,生成单圆弧齿廓面齿轮齿面。该方法类似插齿加工面齿轮,不同在于刀具只做公转和自转的包络成形运动,成形的齿面精度可控且可靠。在理论模型上再现了刀具迹线,为单圆弧齿廓面齿轮的加工和研究提供了模型参照。     

正交弧线齿面齿轮修形研究及顶尖分析

以弧线齿圆柱齿轮作为假想刀具,用包络法展成正交弧线齿面齿轮。根据微分几何计算和齿轮啮合原理,推导了弧线齿圆柱齿轮及面齿轮的齿面方程。再基于Matlab平台建立工作齿面及过渡曲面的数学模型,通过改变弧齿圆柱齿轮轮齿的凹齿面半径对面齿轮进行修形,对比分析修形前后面齿轮齿厚和齿宽的变化情况以及对接触迹线的影响。最后,通过导出修形前后面齿轮的齿面点集,在CATIA零件设计中进行实体建模。得出结论,增大弧齿圆柱齿轮凹侧齿线半径会增大面齿轮的外径,同时,面齿轮的齿顶变尖现象会发生变化,即面齿轮外径处的齿厚逐渐增大,接触迹线基本不发生变化。为后续研究面齿轮的偏载特性奠定了基础。     

圆弧齿廓面齿轮齿面设计

针对渐开线齿轮传动存在的缺点,综合面齿轮传动的各项优点,将圆弧齿廓应用于面齿轮,提出圆弧齿廓面齿轮传动。采用理论分析、数值计算与物理实验相结合的研究方法对圆弧齿廓面齿轮齿面进行设计。基于齿轮啮合原理和微分几何理论,首先对圆弧齿条基本齿形的共轭齿形齿条齿面方程进行建模,然后利用包络成形理论推导出了加工圆弧齿廓面齿轮的刀具齿面方程,进而由刀具与圆弧齿廓面齿轮互为包络成形理论推导出面齿轮的工作齿面及过渡曲面的方程。最后应用MATLAB软件编程求解出齿面点集并导入到CATIA软件中自带宏程序的EXCEL表格中,运行宏程序并生成轮廓曲线,再利用曲面拟合的方法得到圆弧齿廓面齿轮的三维物理齿面。经与切齿包络仿真模型对比,验证了其准确性。     

圆弧齿廓面齿轮根切研究

针对圆弧齿廓面齿轮在加工过程中易发生根切现象,采用理论分析、数值计算与仿真实验相结合的方法研究该面齿轮不产生根切的最小内半径。首先确立刀具齿轮齿面方程,进而由刀具与圆弧齿廓面齿轮互为包络成形理论推导出面齿轮的工作齿面及过渡曲面方程。然后根据圆弧齿廓面齿轮不产生根切条件理论,通过MATLAB软件进行数值计算。将计算出的结果与仿真实验得到的结果相比对,验证了所求圆弧齿廓面齿轮不发生根切时的最小半径值的正确性。     

搅拌摩擦焊材料流动黏滞滑动模型

针对搅拌摩擦焊稳态焊接过程中搅拌头与焊缝材料出现相对滑动的现象,提出对该物理现象进行描述的数学模型,并应用COMSOL Multiphysics有限元软件建立基于流体力学的搅拌摩擦焊黏滞滑动三维流场数值模型,对6061-T6铝合金进行搅拌摩擦焊接模拟。模拟结果表明,采用该黏滞滑动数学模型获得了与实际吻合的温度场和速度场,验证了该黏滞滑动模型的有效性。     

搅拌摩擦焊CAPP系统的研究与开发

以搅拌摩擦焊工艺为主要研究方向,采用面向对象技术,利用UML建模,设计并开发了一套基于Oracle数据库的C/S结构模式的搅拌摩擦焊CAPP系统。该系统不仅实现了完整的搅拌摩擦焊工艺设计,还可以进行工艺文件管理及焊接知识查询等功能。该系统不仅提高了企业搅拌摩擦焊接的生产效率,还规范化了搅拌摩擦焊接工艺的管理、设计。     

非正交弧线齿面齿轮齿面设计及可视化

设计了一种新型非正交弧线齿面齿轮,其以弧线齿圆柱齿轮为假想刀具,包络展成面齿轮工作齿面及过渡曲面,并在Matlab中得到面齿轮的数学模型,推导出非正交弧线齿面齿轮全齿面齿面方程,并通过Matlab编程实现了齿面可视化,为后续对非正交弧线齿面齿轮的研究奠定了理论基础。