空间曲面的动态逼近——包络矩阵法及其应用

本文运用包络矩阵法把空间啮合理论的应用范围,从解析曲面扩展到非解析曲面,从等距螺旋面扩展到不等距螺旋面.对于一些空间曲面,提供了精加工过程中的运动参数和几何结构参数的计算分析方法,并给出了编制计算机数控精加工前置程序所必要的数学模型.     

关于飞刀加工球面蜗轮的计算

球面蜗杆与蜗轮是空间啮合的传动机构。球面蜗轮曲面可以看成蜗杆上诸母线运动所生成的曲面簇的包络。飞刀加工时,使直线刀刃模拟蜗杆上的母线运动,刀刃切削出的曲面就是曲面蔟中的某一曲面。本文用圆柱坐标距离来度量两曲面间的误差,对双飞刀与四飞刀加工精度进行了计算。     

新型滚动式球面包络点啮合环面蜗杆传动啮合方程与效率

提出了一种新型滚动式球面包络点啮合环面蜗杆传动;运用活动标架和回转运动群对其啮合方程和啮合效率进行了分析研究;推导了啮合效率的计算公式,计算了这种滚动式球面包络点啮合环面蜗杆传动的可实现性。     

蜗杆凸轮式高速间歇运动机构啮合特性的研究

本文对蜗杆凸轮式高速间歇运动机构的接触线、啮合面和凸轮曲面计算及压力角、诱导法曲率和接触部分滑动特性等作了比较全面的分析,提出了一些计算公式。特别分析了滚子两个方向的滑动情况,提出了第一曲面(已知曲面)为变速运动时的诱导法曲率计算式。最后结合一个实例给出了一套线图和啮合图形。还分析了惯性力矩大小对啮合特性的影响及一些薄弱点部位,指出惯性力矩大时,有时反而有利。本文还比较了机构的几种不同运动规律对压力角和诱导法曲率等的影响。     

对数螺旋线齿锥齿轮齿面的形成及传动原理(Ⅲ)

利用空间双参数曲面族包络理论推导了对数螺旋线齿锥齿轮的共轭齿面方程,在此基础上详细分析了对数螺旋线齿锥齿轮齿轮副啮合过程中齿面上的啮合线和接触线,并借助将曲面接触问题转化为曲线接触问题的研究方式,对齿轮齿面形状、特性等进行了充分的论证,研究和分析结果表明:对数螺旋线齿锥齿轮的共轭齿面也为对数螺旋曲面,从而进一步证明了该种新型齿轮传动应用于工程实际的可能性.     

变距蜗杆螺旋面的加工原理及磨削加工可行性研究

本文根据“空间啮合理论”求出了EQ140转向机变距蜗杆螺旋面方程式、蜗杆各传动特性参数以及蜗杆轴截形表达式,并在计算机上计算了它们的数值.本文还从理论上探讨了用圆盘砂轮磨削蜗杆螺旋面的工艺可行性,以动态的观点讨论了空间曲面的拟合,用“数值逼近”的方法研究了磨削蜗杆的精度,确定了砂轮曲面状形.     

变胞机构运动特性的旋量代数分析方法

针对已有拓扑结构描述方法无法分析变胞机构的空间结构和运动特性的局限性,提出了变胞机构结构变换的旋量邻接矩阵描述新方法.在此基础上进一步提出了变胞机构运动特性的旋量代数分析方法,这种方法是通过旋量邻接矩阵确定运动螺旋的齐次线性方程组,通过齐次线性方程组的基础解系确定反螺旋系,并得出动平台的运动螺旋系,从而确定变胞机构在各构态的空间结构、构件数和运动副数、自由度等特性.提出了一种新型4-URU并联变胞机构,并采用所提出的方法对这种并联变胞机构进行运动特性分析,验证了所提出方法的正确性和有效性.     

端曲面齿轮复合传动齿面设计与滑移特性分析

结合齿轮啮合定理,给出了实现预期传动特性函数的端曲面齿轮副节曲线和齿形的通用设计方法,以满足不同应用需求.基于端曲面齿轮副的复杂运动形式和应用场合,根据空间坐标变换理论,推导出端曲面齿轮副传动比、轴向移动速度,建立齿面滑移速度方程,并针对各轮齿及其齿面参数进行分析,讨论了端曲面齿轮副齿面滑移特性及其影响因素.结果表明,端曲面齿轮齿面滑移速度的大小和方向随着齿高的变化而变化,且在半个转动周期内,各齿的滑移特性各不相同.     

建立圆柱凸轮廓面方程及压力角公式的新方法

针对移动从动件圆柱凸轮机构目前在设计和运用中存在的问题，提出正确的廓面设计和廓面压力角观念，并以此为基础，要用“反转运动”分析法和等距曲面原理直接推导和建立了该凸轮理论廓面、实际廓面、啮合曲面方程和廓面压力角公式。这种方法明晰、直观，避开了较抽象的啮合原理分析过程，所建立的数学模型为该轮机构的正确设计、制造、检验提供了理论依据，为进一步进行该机构啮合特性分析创造了条件。     

仿射空间中的抛物型螺旋面

螺旋面是由一条平面曲线绕固定轴旋转的同时，沿轴的方向作匀速平移产生的曲面.由于旋转轴类型的不同，螺旋面可以分为椭圆型、双曲型和抛物型三种情况.在三维仿射空间中，利用Blaschke度量研究抛物型螺旋面，并对高斯曲率为零和平均曲率为零的抛物型螺旋面分别进行了分类.当符距h=0时，螺旋运动退化为旋转运动，在此情况下，进一步分类了平坦和极小的抛物型旋转曲面，并得出此时抛物型旋转曲面所满足的方程，最后画出其相应的图像.     

人字齿轮修形设计与轮齿接触分析

首先,通过改变刀具切削刃的形状,以三段抛物线代替齿条的直线齿廓,推导出了刀具齿面方程.提出小轮齿廓修形量的计算方法,为实际加工提供了依据.其次,针对人字齿轮的啮合特点,建立了人字齿轮啮合的坐标关系,基于斜齿轮轮齿接触分析,提出了人字齿轮轮齿接触分析的方法.最后,以一对试验人字齿轮为例,通过对小轮齿廓修形量和齿面印痕的比较,验证了该方法的正确性.     

OpenGL中齿廓曲面的拟合

在产品虚拟设计过程中 ,齿轮作为一形状复杂的零件 ,其生成比较困难。本文针对圆柱直齿轮在OpenGL图形软件接口中齿廓曲面的分段点选择、齿廓曲面、过渡曲面的拟合等问题进行了分析。对齿廓分段点按实际啮合情况取其啮合起点 ,并进行了理论上的论证 ,给出了相应的计算公式。确定了齿廓曲面拟合的控制点个数和坐标转换公式。对过渡曲面采用了圆弧曲面相拼接的方法来拟合 ,以减少失真。经过上述处理 ,生成了符合实际啮合运动规律的齿轮。     

斜齿轮齿向修形对承载能力的影响

以某钢厂1580热连轧机减速机斜齿轮为研究对象,建立减速机斜齿轮的Pro/E参数化三维模型,根据斜齿轮啮合原理,对三维模型实现了无干涉装配。利用有限元分析软件,得到啮合齿接触带中心位于不同位置时齿轮的齿根最大弯曲应力和齿面最大接触应力。通过对比不同齿向修形参数下斜齿轮的应力值,确定了最佳齿向修形长度,为硬齿面斜齿轮的设计加工提供有价值的参考。     

宽斜齿轮副啮合刚度计算及扭振特性的研究

该文以宽斜齿轮副接触线的长度变化代替齿轮瞬时啮合刚度的变化，建立了宽斜齿轮副单自由度扭振动力学模型；运用傅立叶级数的形式，计算了一对宽斜齿轮副的瞬时啮合刚度及一对啮合轮齿的啮合刚度；采用四阶变步长Runge-Kutta法，求解出在给定时间范围内系统的动态响应，分析了齿轮副在误差及刚度激励作用下系统的扭振特性，并根据位移动态响应求出齿轮副的动载系数。     

斜齿轮精确接触分析有限元建模方法

针对影响齿轮有限元接触分析应力计算精度的关键因素：有限元模型网格质量、接触带网格密度和齿面节点几何精度,提出一种高效的斜齿轮三维有限元精确齿面控制建模方法.优化算法求解接触线方程,规划斜齿轮节点模型潜在接触带节点分布,局部细化接触带单元,映射轮齿表层节点到设计齿面上,实现齿面精确几何建模.数值实验表明整体采用六面体单元映射网格划分结合接触带局部单元细化建模方法,能够有效地解决斜齿轮有限元接触分析计算精度与计算效率之间的矛盾.     

复杂螺旋面包络铣刀位轨迹仿真方法

针对复杂螺旋曲面加工误差问题,开展了对其空间包络铣刀位轨迹算法的研究。研究中采用计算机仿真的数 值计算方法,将加工过程中刀具工件的动态啮合关系通过时间离散和空间离散转换成一个空间几何问题,通过建立 刀具回转面与工件螺旋面的空间三维模型,并推导实现刀具工件啮合关系的坐标转换矩阵,并将刀具与工件两曲面 的最小有向距离的求解转变为一个二维问题,最终建立了刀位轨迹仿真算法,获得了编制数控代码的参数信息。试样 加工结果表明,利用该方法得到刀位轨迹参数进而编制的数控加工程序,能够加工出满足精度要求的螺旋面。同时也 分析了加工廓形误差分布及其影响因素。     

受压橡胶圆薄膜非线性变形特性分析

在将橡胶圆板处理为圆薄膜后，基于非线性变形理论和储能函数的特性，导出了橡胶圆薄膜大变形状态的平衡方程和变形曲面的几何特性参数．在将变形曲面作球冠面假设后，获得了挠度与载荷之间的特征关系．与实验测试值的比较发现，所求得的理论解是有效的．     

斜齿轮滑动摩擦功率损失的计算

应用齿轮啮合理论,提出了斜齿轮啮合滑动摩擦功损的计算方法.首先,利用轮齿接触分析得到齿轮副的啮合路径和接触印痕:然后,利用承载接触分析求得齿面接触点法向载荷和承载传动误差,通过求解一个周期内所有啮合位置,可以得到一对轮齿从进入啮合到退出啮合所有接触点的法向载荷和承载传动误差,极大减少了计算工作量;最后,将承载传动误差转换成齿面接触点的相对滑动速度并与该接触点处的摩擦力相乘得到该点的滑动摩擦功损,将所有接触点的滑动摩擦功损一起带入功率近似计算公式从而得到斜齿轮啮合的滑动摩擦功率损失.     

电火花线切割机加工自由曲面的CAD/CAM软件

用电火花线切割机加工自由曲面时,常规的NC编程无法精确、实时地调整电极丝与工件的相对位置。为此设计了一种CAD/CAM软件,该软件可依据被加工曲面的CAD数据,计算出加工点处电极丝的位置和姿态,并且根据加工点的法线矢量和电极丝的轴心矢量的交叉乘积决定加工点的移动方向,然后自动生成NC指令进行自由曲面的加工。利用这套软件对球面进行了加工实验。结果表明:加工得到的球面与仿真结果基本相似,加工精度取决于放电间隙及切向进给方式。