螺旋锥齿轮虚拟制造参数化设计

该文依据螺旋锥齿轮的加工特点和成形法原理,建立格林森制齿轮大轮的数学模型。在Delphi+OpenGL的仿真环境下,采用链表和辅助链表等数据结构,以及三角片链接原理,对螺旋锥齿轮大轮的实体模型进行构建。采用动态数组的形式定义数据链表,既满足了不同齿数对数据链表长度的要求,又简化了程序的编写长度,最终实现了螺旋锥齿轮的参数化设计。     

螺旋锥齿轮虚拟加工过程算法

为了解决目前螺旋锥齿轮切削仿真中存在的仿真速度慢、精度低、过程不稳定和缺乏独立性等问题,以螺旋锥齿轮齿面成形过程为研究对象,运用“层片切割算法”进行三维实体几何模型动态仿真以及三维切削实时仿真．该算法主要包括建立切削坐标系、刀具数学模型、刀具坐标系的转换模型、层片分割模型、求交计算模型以及相邻切削位置特征点的取舍模型．以此为基础开发的螺旋锥齿轮虚拟加工软件采用Windows作为开发平台,以Visual C＋＋6．0（VC）作为基础编程语言,利用OpenGL图形库进行图形显示并将齿轮模型数据以规定格式输出．经验证,该算法求交速度快、结果精确,相关开发软件可靠准确．     

螺旋锥齿轮空间曲面NC加工插补误差分析

基于空间曲面共轭原理，建立螺旋锥齿轮的齿面矢量方程，由空间坐标系的变换，确定出刀具相对工件的位置和姿态，实现刀具与工件的相对运动，在综合考虑齿面形状、刀具形态及机床结构等因素的基础上，分析了五坐标螺旋锥齿轮面NC过程插补误差，建立考虑齿面NC插补误差的螺旋齿轮数控加工方法，计算结果与加工实验结果基本一致。     

基于数值模拟的螺旋锥齿轮滚轧成形工艺分析

为研究材料在螺旋锥齿轮滚轧成形过程中的流动规律,采用有限元分析法对螺旋锥齿轮滚轧成形过程中的坯料咬合、滚压分齿、连续滚轧成形及整形4个过程进行模拟分析。结果表明,滚轧成形过程中滚轧轮与目标齿轮需满足齿轮传动比运动关系;滚轧轮与坯料初始咬合量的大小对分齿过程有较大影响,最佳咬合量为1 mm左右;在滚轧过程中,材料沿滚轧轮表面流动,逐渐成形出目标齿轮;随着滚轧成形过程的进行,材料的变形加剧,所需成形载荷增大。     

螺旋锥齿轮铣齿展成原理与数控加工

通过分析螺旋锥齿轮加工展成原理及螺旋锥齿轮铣齿机的结构和机床运动关系,建立了螺旋锥齿轮铣齿机加工坐标系.分析了数控螺旋锥齿轮铣齿机调整参数的原理和计算方法,建立了螺旋锥齿轮铣齿机的数控加工模型.并通过实例介绍螺旋锥齿轮数控加工程序的编制.     

螺杆转子5轴旋风式铣削的刀轨规划研究

根据螺杆转子的形素信息特征 ,提出了螺杆转子 5轴卧式数控旋风式铣削加工的新技术。研究了铣削加工刀具轨迹规划中的走刀步长、走刀步距和刀具姿态等参数以及转子螺旋曲面的几何特征以及螺杆转子的 5轴旋风式数控机床铣削原理等问题。此旋风式铣削技术是在走刀过程中实时地改变刀具的轴心线绕切触点工件曲面外法线向量转动的角度 ,即调整 5轴卧式数控机床沿第四、第五轴方向转动的角度来实施铣削加工。螺杆钻具转子表面是一种基本几何特征仅取决于其生成母线的特殊三维空间曲面 ,其端面截形的成形精度是决定螺旋曲面加工质量的主要因素。实际试样切削表明 ,5轴旋风式铣削技术是复杂螺旋曲面快速、高效、精确制造的一种可行技术 ,其成形精度高。在相同表面粗糙度要求的条件下 ,相对于普通 3轴数控机床 ,可使刀具切削行程减少 8.5 %～ 12 .0 % ,加工时间缩短 10 %～ 15 %。     

路面铣刨机铣削阻力及其参数影响规律分析

通过对路面铣刨机铣削装置的工作方式、工作原理、刀具布置和铣削运动的理论分析，建立了刀具铣削受力计算的数学模型．利用该数学模型，计算出在铣削过程中刀具处于最大铣削深度时的铣削受力，分析刀具运动参数和几何参数与铣削受力之间的关系，并运用计算机仿真，得出给定条件下刀具参数对刀具铣削受力的影响规律．     

螺杆转子5轴旋风式铣削的刀轨规划研究

根据螺杆转子的形素信息特征，提出了螺杆转子5轴卧式数控旋风式铣削加工的新技术。研究了铣削加工刀具轨迹规划中的走刀步长、走刀步距和刀具姿态等参数以及转子螺旋曲面的几何特征以及螺杆转子的5轴旋风式数控机床铣削原理等问题。此旋风式铣削技术是在走刀过程中实时地改变刀具的轴心线绕切触点工件曲面外法线向量转动的角度，即调整5轴卧式数控机床沿第四、第五轴方向转动的角度来实施铣削加工。螺杆钻具转子表面是一种基本几何特征仅取决于其生成母线的特殊三维空间曲面，其端面截形的成形精度是决定螺旋曲面加工质量的主要因素。实际试样切削表明，5轴旋风式铣削技术是复杂螺旋曲面快速、高效、精确制造的一种可行技术，其成形精度高。在相同表面粗糙度要求的条件下，相对于普通3轴数控机床，可使刀具切削行程减少8.5％～12.0％，加工时间缩短10％～15％。     

基于插齿刀具运动控制的复合摆线齿轮加工方法

为解决新型复合摆线齿轮的加工问题,提出一种基于渐开线插齿刀具运动控制的复合摆线齿轮加工方法.首先,建立复合摆线齿轮有效齿廓及渐开线插齿刀具齿廓的数字化离散模型,分析复合摆线齿轮与渐开线插齿刀具在加工过程中的相对运动关系;基于齿轮啮合原理,推导复合摆线齿轮插削加工的运动控制模型,得到数控机床的运动参数并将其插值形成连续共轭运动,实现复合摆线齿轮有效齿廓的连续插削加工;其次,推导利用球形铣刀铣削加工复合摆线齿轮齿根部位时铣刀的中心轨迹,并给出铣削加工刀具的选择方法.最后,运用Matlab对复合摆线齿轮的加工过程进行仿真分析.结果表明,该加工方法正确可行,且具有较高的加工精度.     

螺旋锥齿轮切齿调整参数的精确反调

针对螺旋锥齿轮齿形误差难以精确修正的问题,在国产3906型齿轮测量中心上,采用坐标测量法获得了螺旋锥齿轮的齿面形状;提出进行齿深控制的锥齿轮测量齿面切齿调整参数非线性最小二乘优化反调方法,并建立了反调优化的数学模型;采用该方法对磨齿后的某弧齿锥齿轮小轮进行反调计算,结果表明该方法能较为精确地获取锥齿轮副的切齿调整参数.     

基于刀具齿廓修形的弧齿锥齿轮齿面设计

为避免表面研磨弧齿锥齿轮在重载情况下发生边缘接触,改善齿面应力分布,用弧线刃刀具替换展成齿轮齿面的直线刃刀具.首先,基于刀具的几何结构建立新型刀具的数学模型,并建立了切削刃锥面;然后,基于非齐次坐标变换建立弧齿锥齿轮在数控机床上的加工方法并获得理想齿面;最后,以face-milled弧齿锥齿轮工作面为例,对基于直线刃刀具和新型弧线刃刀具加工所得的齿轮副进行几何齿接触分析(TCA)和有限元分析(FEA).研究结果表明,提出的刀具齿廓修形方法能够明显改善face-milled弧齿锥齿轮的啮合性能.     

克林贝格(Klingelnberg)螺旋锥齿轮齿面方程

克林贝格螺旋锥齿轮的齿面方程是研究其啮合理论及应用技术的重要基础.本文从分析工件与刀具的基本运动入手,根据齿轮啮合的一般原理,采用回转矢量的方法,正确的推导出该齿面方程,并已获得初步应用.     

直齿锥齿轮温锻成形的温度场有限元分析

以Pro/E为工具,以齿轮温锻成形工艺为对象,建立了直齿锥齿轮温锻成形过程中的三维塑性有限元模型.在对温度场复杂边界条件做合理简化的基础上,通过合理设计单元类型,运用Deform-3D有限元软件分析了齿轮在温锻过程中的温度分布情况,得到了反映温度场变化的温度分布图.其结果对提高直齿锥齿轮的温锻成形精度和模具寿命具有一定的指导意义.图6,参10.     

弧齿锥齿轮螺旋变性展成法及其轮齿接触分析

提出了一种新型螺旋锥齿轮加工方法——螺旋变性展成法.该方法大轮采用展成法加工,小轮采用螺旋变性法加工.分析并归纳了传统展成法中对角线接触现象的成因,建立了螺旋变性展成法刀盘压力角求解的几何模型,阐释了螺旋变性展成法消除对角线接触的原理.结合机床运动,分析螺旋变性展成法加工弧齿锥齿轮的齿面展成过程.依据齿轮啮合原理,获得小轮和大轮的齿面方程,据此模型开展轮齿接触分析,并与传统展成法作了对比分析.最后根据该方法以弧齿锥齿轮副进行啮合仿真和切齿试验,仿真结果及滚检试验结果表明,采用螺旋变性展成法加工螺旋锥齿轮副可从理论上消除接触区呈对角线接触的现象,能有效改善齿面接触质量.     

实现立式加工中心成形法铣削硬齿面准双曲面齿轮大轮

提出了基于立式加工中心用指形铣刀成形法高速铣削硬齿面准双曲面齿轮大轮的加工方法。通过设计附加的铣齿装置,结合适合高速铣削的工艺参数,编制相应的数控加工程序,在立式加工中心上使用指形铣刀进行大轮的半精加工和热后精加工,并对其进行滚动检验。结果表明:这种加工方法有效地降低了螺旋锥齿轮的加工成本,提高了齿面的加工质量,实现了以铣代磨。     

圆柱直齿轮铣削加工无干涉刀具路径规划

针对圆柱直齿轮的多轴铣削精加工, 提出一种无干涉刀具路径规划方法. 首先,建立齿轮包络铣削运动模型,准确描述铣刀和工件之间的运动关系;其次,在齿轮齿廓精确模型描述的基础上,通过残留高度曲线与刀具圆弧的求交,计算出残留高度点;根据残留高度点到刀具圆弧中心之间的距离等于刀具半径,计算出刀具路径曲线上的下一刀位点;依次递推计算出等残留高度进给下的所有刀位点;再次,以等残留高度刀位点计算结果为基础,残留高度约束下,计算出等弧长进给和等径向进给的刀位点;然后,通过距离法判断刀具与工件是否存在全局干涉,给出刀具不同刀位点对应的刀偏角,局部干涉通过调整刀具半径来避免;最后,通过仿真计算实例验证所提出方法的可行性和有效性.     

减小螺旋锥齿轮齿面加工误差的参数修正方法

针对螺旋锥齿轮加工过程中因无法避免误差而导致齿面加工精度难以保证的问题，提出螺旋锥齿轮加工误差控制模型及加工参数修正方法。首先，基于实际加工中的刀具与工件相对位置与相对运动关系，依据坐标齐次变换与啮合原理，确定加工参数与加工曲面之间的函数关系，建立螺旋锥齿轮精确齿面模型；然后，计算实际加工齿面与理论齿面的法向距离，从而建立由加工参数驱动的齿面几何误差控制模型；接着，对加工参数进行敏感性分析，选取敏感性较高的加工参数作为误差补偿模型优化变量，以提高优化效率；最后，将齿面误差最小化问题转化为最小二乘法问题，基于改进的L-M算法进行求解，得到加工参数补偿量，以此对加工参数进行修正达到减小齿面加工误差的目的。采用一对由双重螺旋法磨削加工得到的螺旋锥齿轮副作为应用实例，对该方法进行实际加工验证，结果表明：加工参数调整后，螺旋锥齿轮齿面加工误差降低了65%以上，实际测量的齿面绝对误差均不超过0.005 mm,能够满足工程实际需求，证明该方法能够有效提升齿面加工精度。该方法可为螺旋锥齿轮乃至其他复杂曲面零件加工提供一种加工误差补偿思路。     

基于层片分割算法的螺旋锥齿轮切削仿真

为解决螺旋锥齿轮切削过程几何仿真存在的问题,提出了层片切割算法.通过将被加工零件进行适当的层片分割,利用刀具与锥齿轮毛坯的分割特征求交,齿坯在每一切削瞬时的切削形状可由所有这些特征的集合表达,从而显示出每一瞬时的切削过程,并得到螺旋锥齿轮的最终形状.该算法求交速度快,求交结果精确.此外,该算法是建立在已有的编程语言基础...     

在Matlab/Simulink环境下的动态铣削力仿真

以圆周铣削颤振理论为基础，考虑瞬态切屑厚度及刀具有效前角对动态铣削力的影响，建立一种更准确且更实用的圆周铣削过程的动力学模型．运用数字仿真技术，在Matlab／Simulink环境下建立铣削力系统的计算机仿真模型；利用已有的试验数据，对动态铣削力模型进行了仿真研究．仿真结果表明，该模型的有效性和合理性，能够正确反映铣削力与各种切削参数之间的关系以及刀具的振动状态．     

克林贝格螺旋锥齿轮的建模与仿真

在分析克林贝格螺旋锥齿轮切齿原理和基本运动的基础上,以一对齿轮副参数为例进行建模．利用AutoCAD2000中的二次开发工具VBA(Visual Basic Application)参数化建模。开发出该类齿轮的建模软件,实现克林贝格螺旋锥齿轮三维仿真．对建模软件的结果进行分析,说明利用克林贝格螺旋锥齿轮建模软件所仿真出来的图形与理论一致．对该软件的应用做了简要的介绍。