S型齿廓少齿数齿轮的几何建模与强度分析

针对渐开线少齿数齿轮副因齿面接触应力大导致承载能力低而难以广泛应用的问题,提出了一种能够实现凹凸弧齿廓啮合的基于正弦曲线齿条刀具加工的S型齿廓.给出了齿条刀具正弦函数的曲线方程,推导了S型齿廓数学模型,建立了S型齿廓少齿数齿轮的几何模型,分析了S型齿廓的诱导法曲率的计算方法,开展了齿轮副接触应力的有限元仿真分析,并与渐开线少齿数齿轮作了对比分析.结果表明,相互共轭啮合的S型齿廓齿轮副具有相同的齿廓方程形式,能够用一把齿条刀具或滚刀加工,且能较大幅度地提高少齿数齿轮副的承载能力.     

渐开线锥形非圆齿轮的啮合原理与仿真模型

根据渐开线锥形齿轮传动理论结合非圆齿轮齿廓包络原理,以齿条作为齿廓形成的媒介,提出一种基于齿条加工渐开线锥形非圆齿轮的方法,并建立了相应的加工数学模型. 基于该模型,证明了齿条与非圆齿轮纯滚动的运动关系,推导出啮合方程和瞬时接触线方程,以及经过坐标变换后得到渐开线锥形非圆齿轮的参数方程,对比了各种形式的渐开线齿轮齿廓形成特点. 借助数值计算软件对上述方程进行了验证,通过三维造型工具给出了渐开线锥形非圆齿轮的直观图形,从而验证了该方法的正确性和有效性.      

基于SolidWorks API的椭圆齿轮参数化设计及加工仿真

研究了用范成法生成椭圆齿轮齿廓的方法.在此基础上实现了基于SolidWorks API的椭圆齿轮的参数化设计、加工仿真和程序自动造型,并为进一步进行有限元分析、计算机模拟刀具轨迹的生成和数控加工奠定了基础.     

非对称齿形渐开线非圆齿轮的齿廓曲线数学模型

建立了具有非对称齿形的共轭齿条的数学模型，利用非圆齿轮节曲线和共轭齿条节曲线相互纯滚动模型、以及齿轮与齿条的齿廊啮合方程，获得了非对称齿形的渐开线非圆齿轮齿廓曲线的数学模型。并用计算机图形仿真的方法绘制出给定设计参数的椭圆齿轮的齿廓曲线图形，验证了所建立数学模型的正确性。     

基于ANSYS剃齿刀齿廓优化研究

以UG为建模工具,对剃齿刀及齿轮实现了三维参数化实体造型,并根据剃齿刀实际工作情况,对剃齿刀和被剃齿轮进行了虚拟装配。由于剃齿过程中剃齿刀有"中凹"现象,提出了标准剃齿刀齿廓使用样条曲线替代齿廓,同时参数化了该样条曲线,目的为了可以自由修改剃齿刀的齿廓。另外,使用分析软件ANSYS模拟了剃齿刀加工齿轮,通过优化分析,得到了沿剃齿刀齿廓曲线上的接触压力分布情况。在ANSYS环境下,以满足整个齿廓曲线等接触压力为目标,对剃齿刀-齿轮啮合的最大接触压力进行了基于实验设计的技术优化,从而修形了齿廓曲线。     

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.     

非圆齿轮齿廓数值计算的研究

提出了一种简单准确的非圆齿轮齿廓的数值算法．该方法从齿廓形成原理和过程出发，将非圆齿轮齿廓的计算转化成了求非圆齿轮节曲线的法向等距线和插齿刀齿廓的交点过程，因此只需要给出非圆齿轮节曲线、插齿刀参数和插齿数据，就可以非常迅速准确地计算出非圆齿轮，其中包括齿顶、工作齿廓、过渡曲线和齿根曲线的全部齿廓数据．同时，它还可以检查非圆齿轮是否发生根切或齿顶变尖等设计缺陷，为非圆齿轮的测量和线切割加工提供了准确的齿廓曲线数据．目前，该方法已经成功地应用于非圆齿轮齿廓线切割的加工中，并取得了良好的效益．     

基于正弦齿条的齿轮及其齿廓曲线

提出一种以正弦曲线为生成齿条的齿廓曲线生成的新型齿轮.与渐开线齿轮的生成齿条不同,正弦齿条的设计压力角与轮齿高度、厚度之间具有一定的关系.设计压力角增大,则轮齿高度减小、厚度增大.通过齿廓图形仿真发现,正弦齿条生成的齿轮发生根切的倾向明显小于渐开线齿轮.所生成齿轮的齿廓与双圆弧齿轮相似,因而接触强度和弯曲强度要高于渐开线齿轮.文中给出了正弦齿廓在椭圆传动中的应用,并附加相同设计参数的渐开线齿轮传动情形以作对照.     

基于MATLAB和SolidWorks的高阶椭圆齿轮参数化建模系统

针对高阶椭圆齿轮设计与建模过程比较繁琐的问题,进行高阶椭圆齿轮参数化设计与建模系统的研究。根据齿轮拟合传动特性推导出节曲线数学模型,依据加工原理法推导出齿轮齿廓的数学模型;使用MATLAB对节曲线和齿轮齿廓进行仿真,仿真结果用于程序参数校验以保证齿轮设计参数满足啮合要求;采用组件对象模型技术（COM）技术对SolidWorks进行二次开发,使程序能够根据仿真结果自动绘制齿轮三维模型;通过GUI完善交互界面的设计,使程序能够独立地驱动SolidWorks和MATLAB。以实际工程问题为例,计算并绘制出一对高阶椭圆齿轮拟合的三维模型,结果表明开发的程序能够大大节省高阶椭圆齿轮设计的时间,提高机械设计效率。     

基于VB的非圆齿轮加工刀路轨迹三维仿真

利用VB编程实现对三维软件Solid Edge的二次开发,建立了加工刀具的模型库.根据刀具齿廓上任意点的运动轨迹方程,计算和生成刀具在不同位置时的三维模型,从而实现三维环境下椭圆齿轮加工的运动仿真.本系统可观察到刀具的运动轨迹及齿轮的加工结果,判定设计齿轮的可加工性.系统运行效果良好,为非圆齿轮传动提供了一种数字化设计...     

外啮合高阶分段变性椭圆齿轮虚拟插削与分析

为了探索节曲线内凹的高阶分段变性椭圆(斜)齿轮插削方法,基于外啮合非圆齿轮的运动特征和节曲线规律,建立高阶分段变性椭圆直齿轮展成插削加工数学模型和插齿刀数学模型;利用计算机技术对高阶分段变性椭圆节曲线凹凸性和凹凸部最小半径进行校验;构建直齿高阶分段变性椭圆齿轮齿坯等极角、齿坯等弧长和齿坯等转角插削方案,设计斜齿高阶分段变性椭圆轮的齿坯和插齿刀附加运动,利用Solidworks二次开发功能进行仿真加工。虚拟插削结果表明节曲线内凹的高阶分段变性椭圆(斜)齿轮能采用上述方法进行插削,相同插削效率下,等弧长插削出的高阶分段变性椭圆齿轮齿廓精度一致,其余插削方案各齿廓精度有差异;斜齿轮插削附加运动对齿向精度无影响。     

非标准复合齿轮插齿刀设计方法

研究加工不等齿厚的非标准参数渐开线齿形,与非渐开线齿形复合的锁闭齿轮插齿刀刀齿的排列、刀具齿数的选择以及刀具设计的基本方法,介绍用限制区域选择插齿刀变位系数的新方法,并给出刀具齿顶后角与侧螺旋角的关系曲线,为插齿刀参数的选择提供依据,结果表明,采用上述方法设计非标准复合齿轮插齿刀,可简化计算和提高设计效率。     

准摆线内齿轮的插齿刀齿形

本文以短幅外摆线的等距线为原始齿廓(外齿轮),求取了与之共轭的内齿轮齿形(准摆线齿形)及切削这种内齿轮的插齿刀齿形,并寻求了用三圆弧替代插齿刀齿形的方法。实例证明,该方法能获得足够的齿形精度,而给插齿刀的制造带来了方便。     

基于SolidWorks的一阶椭圆齿轮参数化建模研究

针对椭圆齿轮在设计方面存在的计算复杂、效率低等缺点进行椭圆齿轮的参数化设计及自动建模的研究。根据椭圆齿轮节曲线和齿廓的基本理论建立数学模型,在理论分析的基础上以一阶椭圆齿轮为例,利用MATLAB程序设计语言编程求解椭圆齿轮的节曲线、齿轮齿廓曲线和齿形图。借助SolidWorks的宏录制功能进行二次开发,实现椭圆齿轮的参数化设计及自动建模;随后使用SolidWorks的VBA界面设计功能设计出一个界面,用户只需要在此界面的输入框里输入齿轮的参数并运行,便可由SolidWorks自动创建一个椭圆齿轮。     

等基圆锥齿轮的齿面几何与修形分析

以数控加工理论为基础,阐述了等基圆锥齿轮的基本原理,提出了指状铣刀仿形加工等基圆曲线齿锥齿轮的齿线和齿廓修形方法;确定了加工等基圆锥齿轮的指状铣刀的设计原则和设计参数;导出了计入齿线和齿廓修形的齿面方程和齿根过渡曲面方程·等基圆锥齿轮的齿线是一条特殊曲线,其凹凸方向与传统曲线齿锥齿轮齿线的凹凸方向相反,必须采用数控方法加工;通过铣刀廓线修形可实现齿轮齿廓修形,沿理论齿线的法向移动刀具可实现齿线修形;通过齿线和齿廓组合修形实现齿面修形·为齿面曲率分析、啮合分析及强度计算奠定了基础·     

磨（剃）前滚刀预切齿轮的齿根沉切曲线探讨

根据齿轮加工原理，对于采用齿条型带凸角的磨（剃）前切齿刀具预切齿轮的齿根沉切曲线构形进行了理论分析，并且推导出构成齿轮齿很沉切曲线的渐开线、延伸渐开线和延伸渐开线等距曲线方程。     

齿轮齿廓的实体建模与几何分析

讨论了基于齿轮啮合原理和计算机图形学的齿轮齿廓实体逮模方法。它可以使实体齿廓形状通过调整共轭运动和产形面的参数进行修正。同时,可用实体模型对齿轮进行几何分析。文中还列举了两个实例。     

基于刀具法向基准的奥利康准双曲面齿轮精确建模与验证

基于奥利康制准双曲面齿轮切齿原理和加工方法,分析了三面刀刀头的结构和安装位置,提出了基于刀具NS(neutral surface)平面法向基准下刀盘数学模型的建立方法。在此基础上,推导了奥利康制准双曲面齿轮的加工机床坐标系,建立了成形法大轮和展成法小轮的齿面数学模型,整理了一套基于三面刀盘奥利康制准双曲面齿轮精确化建模流程。通过齿面模型得到的数学齿面与通过KIMOS软件得到的45点齿面进行对比和实际接触印痕与理论接触印痕对比两种方法进行齿面验证。结果表明:大小轮推导齿面与实际齿面齿线和几何形貌基本一致,小大轮齿面基本重合;小轮凹面最大误差位于小端偏齿顶处,其值为0.007 5 mm,大轮凸面最大为0.002 3 mm;KIMOS计算的理论轮齿接触分析(TCA)、轮齿承载接触分析(LTCA)印痕与有限元计算印痕的位置方向基本一致,验证了齿面的正确性。     

凸节曲线非圆齿轮蜗杆砂轮磨削加工方法

针对非圆齿轮精加工难题,提出了一种凸节曲线非圆齿轮蜗杆砂轮磨削方法。将蜗杆砂轮简化为齿条刀,建立齿条刀展成加工凸节曲线非圆齿轮的运动数学模型。根据数控蜗杆砂轮磨齿机结构及展成加工原理,进行机床电子齿轮箱规划,确定主动轴与跟随轴,并利用等弧长加工原理推导出机床同步轴间的同步系数,建立磨削加工联动模型。最后,给出了蜗杆砂轮与非圆齿轮的手动对刀方法,并对蜗杆砂轮安装角、轴向位置及沿齿轮轴向位置参数进行调整。