包络环面蜗杆传动的实体建模和几何分析

基于曲面包络理论和计算机图形学,讨论了包络环面蜗杆的实体建模方法,并在实体模型的基础上进行了包络环面蜗杆传动的装配模拟及配对齿面的间隙和干涉分析,考察了加工和装配参数的调整对齿面啮合与接触的影响．     

球面包络环面蜗杆齿形分析及加工

建立球面包络环面蜗杆传动的空间啮合理论体系 ,推导了球面包络环面蜗杆的齿面方程 .完成了基于SolidWorks系统的蜗杆曲面的精确建模 .根据蜗杆齿廓形成原理 ,提出了采用范成法飞刀粗切蜗杆齿形 ,用球头砂轮精确磨削的蜗杆齿廓加工原理和方法 .     

平面包络环面蜗杆副精确实体模型的建立

基于齿轮啮合原理,建立了平面包络环面蜗杆副的数学模型。结合工程实际,深入分析了蜗杆、蜗轮的几何特征。以典型传动蜗轮齿面二次区为例,研究了信息点呈不等距分布的复杂曲面的构造方法。结果表明:主曲线采用平面曲线,交叉曲线采用非均匀有理B样条曲线(NURBS)构造的空间曲面精度高且易于编程实现。基于Unigraphics-Grip编程开发平台开发了平面包络环面蜗杆传动实体建模系统,并通过实例验证实体模型的精度:特征点的最大线偏差为4.7μm。     

平面二包环面蜗轮的特征建模

在环面蜗杆螺旋线解析几何方程的建模和平面包络环面蜗杆三维实体构建的基础上，分析讨论了平面二次包络环面蜗轮的几何特征，应用蜗杆特征模型，采用有限次数逻辑运算逼近方法完成平面二次包络环面蜗轮实体构建，实现了平面二次包络环面蜗轮副传动的组建．该方法简洁实用，三维实体具有真实的运动型面，能为数控加工提供精确的坐标参数，也能为平面二次包络环面蜗轮副传动的性能优化提供有用的研究方法．     

实用型平面双包络环面蜗杆传动的参数化建模

在环面蜗杆螺旋线参数方程的建模基础上,论证并分析构建了平面包络环面蜗杆产形齿的特征模型,按此模型在MDT6.0环境中实现了平面包络环面蜗杆的三维建模.进而又分析讨论了平面二次包络环面蜗轮的特征模型与实体构建,实现了"平面二次包络环面蜗杆传动的参数化建模".该方法简洁实用,三维实体具有真实的运动型面,能为数控加工提供精确的坐标参数,也能为平面二次包络环面蜗杆传动的性能优化奠定良好的基础.     

新型包络圆柱蜗杆传动的理论研究（Ⅱ）

首次建立了双自由度运动状态下,用环面砂轮包络加工圆柱蜗杆传动的啮合原理数学模型,用环面刀具包络成形的蜗杆副,蜗杆的轴向齿廓为凹齿廓,蜗杆与蜗轮为瞬时双线接触,并兼备了二次包络成形和凹面齿圆柱蜗杆的特征。这种新型蜗杆传动具有良好的应用前景。     

加工和安装误差对无侧隙蜗杆传动接触线及齿廓的影响

在具有加工和安装误差的情况下,为了研究各蜗杆参数对无侧隙双滚子包络环面蜗杆的齿廓及蜗杆齿面接触线的影响规律,建立了包含加工误差和安装误差的蜗杆传动啮合函数,建立了蜗杆齿面接触线及蜗杆齿廓方程,利用三维建模技术分析了蜗杆、蜗轮轴交角误差,中心距误差,蜗杆轴向窜动误差,蜗轮滚子齿距角误差,砂轮滚子偏距误差,转角误差等对蜗杆齿廓的影响,同时分析了在误差作用下蜗杆齿面接触线发生的变化,并进行了运动学仿真.研究结果表明:转角误差、砂轮滚子齿距角误差达0.5°时对蜗杆齿廓影响较为明显,即容易产生卡死现象;当蜗杆轴交角误差达0.5°时,整个蜗杆齿廓产生了严重变形,且蜗杆轴断面变为椭圆形,极易发生蜗轮轮齿折断现象;其他误差在1 mm以内时对齿廓及齿接触线的影响较小.     

双圆环面二次包络环面蜗杆传动的啮合界线与蜗杆螺旋面的结构

推导了双圆环面包络环面蜗杆磨齿啮合界线方程及其与相配蜗轮啮合的啮合界线方程.阐明双圆环面二次包络副的二次包络啮合界线与一次包络啮合界线共轭线重合,是二次包络新接触线族的包络线,与二次包络原接触线族相交,将蜗杆螺线面划分为单线接触区与双线接触区,从而诠释了双圆环面包络环面蜗杆螺旋面的结构.同时指明,可以通过合理搭配参数,调整二次包络啮合界线沿蜗杆轴向的位置,增加瞬时接触线的总长,提高传动副承载能力.     

修正型圆环面双包络环面蜗杆副齿面形成原理

基于微分几何和空间啮合理论,分析了修正型圆环面双包络环面蜗杆副齿面形成原理．指出随着不同变位量的选择,在二包蜗轮齿面得到Ⅰ型接触线和Ⅱ型接触线。     

基于啮合理论的双导程ZN型蜗杆副精确建模

蜗杆副精确建模是蜗杆副计算机辅助分析的重要环节,所建模型精度直接影响后续CAE分析的准确性。针对这一问题,提出一种基于啮合理论的双导程ZN型蜗杆副精确建模方法。首先分析双导程ZN型蜗杆副加工成形原理及特点,给出该蜗杆副几何特征的数学方程,再通过NURBS曲面插值建立蜗杆副工作齿面及边界曲面,最后由曲面修剪缝合生成双导程ZN型蜗杆副实体模型。工作齿面偏差分析表明,采用该方法所建立的双导程ZN蜗杆副模型偏差极小,能满足后续计算机辅助分析的要求,为蜗轮类复杂结构设计提供一种新思路。     

球面二次包络弧面蜗杆传动的理论研究

在避免蜗杆“根切”和“变尖”的条件下,减小蜗杆的喉径,提高蜗轮付的啮合效率及蜗轮轮齿强度,改善其结构的不合理性,已成为当前对“多头小速比”包络弧面蜗杆传动啮合原理研究的重要课题。本文对一种新型包络弧面蜗杆传动——“球面二次包络弧面蜗杆传动”进行了系统的理论研究,所得的结论表明,采用该传动对解决上述问题可以获得十分令人满意的结果。     

滚锥包络环面蜗轮副的研制与试验

滚锥包络环面蜗轮副是笔者研制成功的一种啮合齿面间呈一滚动摩擦。蜗杆与蜗轮均为硬齿面,适于动力传动的新型环面蜗轮副。本文叙述了该轮副的设计、制造与试验等方面的内容。     

制造误差和载荷耦合条件下蜗杆传动的接触分析

平面二次包络环面蜗杆传动的接触分析对其齿面的接触控制具有重要意义，但目前对这类蜗杆传动的啮合分析大都基于刚性条件下，因而不能真实反映实际的接触状况。用接触有限无法分析了平面二次包络环面蜗杆传动在制造误差和载荷耦合作用下其齿面的接触情况：载荷在接触齿对间的分配、接触区域的形状及其变化规律。将此分析结果与刚性条件下的接触分析进行了对比，发现齿面接触区战发生了明显的移动。这种分析方法为该传动在实际工况下的啮合控制提供了一定依据。     

滚锥包络环面蜗杆传动的理论研究与参数优化

本文提出了一种从根本上改变啮合齿面间运动形式的新型高效蜗杆传动—滚锥包络环面蜗杆传动,并对该传动进行了系统的理论研究和大量的数值计算及参数分析。在参数分析的基础上还对该传动进行了参数优化。结果表明,该传动效率高,承载大,寿命长,制造简单。     

新型包络圆柱蜗杆传动的理论研究（I）

首次建立了双自由度运动状态下，用直线型切刀包络加工圆柱蜗杆传动的啮合原理数学模型．直线型切刀包络的圆柱蜗杆副中，蜗杆的轴向齿廓为凸齿廓，蜗杆与蜗轮是全台面接触，蜗轮齿面接触线较长，以这种接触传动为主传动应用在电梯曳引机上很理想．     

可控二级啮合特性的蜗轮滚刀设计

圆柱蜗轮副的承载能力与蜗轮副齿面的失配方式和失配量密切相关。本文给出了失配蜗轮副齿面接触特性的计算方法,并在此基础上制定了控制齿面接触特性及对蜗轮滚刀的设计和安装参数进行优化综合的计算方法.按照本文所述方法设计的滚刀,不仅可以完全无除修磨蜗杆这一费工费时的旧工艺,得到具有良好的啮合特性和很低的误差敏感性的蜗轮副,还可以使滚刀在允许的重磨范围内使用时,除了接触区的宽度略有变化外,蜗轮副的运动平稳性和接触区位置基本保持不变.由于不修磨蜗杆,蜗轮副可以完全互换.     

双锥面二次包络环面蜗杆副虚拟加工建模的研究

针对双锥面二次包络环面蜗杆副,目前还未见高效、通用建模方法的考虑.基于空间啮合理论,建立双锥面二次包络环面蜗杆副参数化数学模型,简化出基于蜗杆副6个基本参数的数字化建模的方法,通过solidworks开发平台实现了虚拟加工建模插件的编程.实例结果表明,此建模方法能够快速的建立环面蜗杆实体模型,使得建模更加简便、精确、快速.     

倾斜式双滚子包络环面蜗杆传动几何特性分析

为消除环面蜗杆传动齿侧间隙,提出倾斜式双滚子包络环面蜗杆传动,采取双排滚子错位布置,且滚子轴线与蜗轮径向倾斜一定角度. 阐述了倾斜式双滚子包络环面蜗杆传动的工作原理,依据空间齿轮啮合理论和微分几何理论,采用运动学法建立了蜗杆副的静态坐标系及活动坐标系,推导了该新型环面蜗杆齿面方程,并导出了该传动的蜗杆轴向截面齿廓方程、法向截面齿廓方程、一界函数、螺旋升角等几何特性相关的方程及计算公式,分析了滚柱半径R、滚柱偏距c₂、倾斜角γ等啮合参数对蜗杆几何特性的影响. 结果表明:该新型传动蜗杆喉部齿廓非常接近直线,蜗杆不会发生根切和齿顶变尖现象. 要使该传动保持良好的几何特性,R不宜超过12 mm,c₂在5~9 mm之间,γ在18°~25°之间.      

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。