螺旋锥齿轮接触区可视化分析及控制

发布时间：2017-05-23 08:00

  本文关键词：螺旋锥齿轮接触区可视化分析及控制，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：弧齿锥齿轮、准双曲面齿轮(统称螺旋锥齿轮)主要用于空间两相交或者相错轴的运动和动力传递。由于承载能力强、传递平稳、噪声低、使用寿命长、结构紧凑、工作可靠性高等被广泛应用于汽车、飞机、重型机械等各种机器的动力传动结构中。由于螺旋锥齿轮加工方法的特殊性和齿面形状的复杂性,螺旋锥齿轮的传动质量、使用寿命和振动噪音,主要靠齿轮副传动过程中齿面上接触区(接触印痕)的形状、位置、大小来衡量。螺旋锥齿轮安装时总是存在轴交角误差、轴间距误差、安装距误差,加上齿轮加工时齿面误差存在的必然性以及加工完成之后热处理的变形,使得影响螺旋锥齿轮接触区的安装误差和齿面误差不可消除,而安装误差和齿面误差是影响螺旋锥齿轮接触区的主要因素,这样就导致理论齿面接触分析不能衡量实际齿面的接触情况。所以,研究一种更加准确、合理且针对实际齿面接触分析方法显得及其有意义。另一方面,当安装位置偏差、齿形偏差已经影响到实际齿面接触质量时,研究安装位置偏差对接触区的影响,通过安装位置参数优化方法控制接触区的研究显得很有必要。本文针对“真实”螺旋锥齿轮齿面,应用空间啮合理论、数值分析方法、拓扑学以及计算机图形学展开研究。首先,以测量螺旋锥齿轮齿面获取的数字特性为入口,基于“基本机床模型”,利用数值优化的方法进行测量齿面的反求,计算出一组理论齿面加工刀具参数和机床调整参数,再用反求的理论螺旋锥齿轮齿面来代替真实螺旋锥齿轮齿轮进行研究工作。再者,基于Open CASCADE(简称OCC)建立螺旋锥齿轮可视化三维模型,并研究应用齿轮啮合理论和齿面求交的两种螺旋锥齿轮接触分析方法;利用安装位置偏差对接触区的影响,应用数值优化方法,研究通过安装位置参数优化以控制接触区的方法;利用二维和三维两种可视化方法进行人机交互。最后,基于OCC几何内核,利用Microsoft VC++编写“真实”齿面接触分析软件,并在YK9560数控螺旋锥齿轮综合滚动检查机上对软件计算结果进行实验验证。
【关键词】：螺旋锥齿轮 接触分析 Open CASCADE 软件
【学位授予单位】：重庆理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH132.41
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 课题来源及研究目的与意义10-11
• 1.1.1 课题的来源10
• 1.1.2 研究的目的与意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 螺旋锥齿轮发展现状11-12
• 1.2.2 螺旋锥齿轮的接触分析现状12-14
• 1.3 课题主要研究内容14-16
• 第二章 基于OCC螺旋锥齿轮几何模型建立方法16-28
• 2.1 引言16
• 2.2 齿面反求16-21
• 2.2.1 反求的意义与思想16-17
• 2.2.2 求解理论齿面方程与计算齿面偏差17-19
• 2.2.3 齿根约束条件与建立反求目标函数19-21
• 2.3 螺旋锥齿轮模型建立方法21-24
• 2.3.1 齿坯的建模21-22
• 2.3.2 齿面模型建立方法22-23
• 2.3.3 调整齿厚23-24
• 2.4 OCC中建模方法实现24-27
• 2.4.1 OCC简介24
• 2.4.2 建立模型24-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第三章 螺旋锥齿轮可视化接触分析28-46
• 3.1 引言28
• 3.2 计算接触迹线28-33
• 3.2.1 确定螺旋锥齿轮安装位置28-29
• 3.2.2 求解共轭接触点29-31
• 3.2.3 计算给定接触区中点的接触迹线31-32
• 3.2.4 计算给定安装位置的接触迹线32-33
• 3.3 计算接触椭圆33-38
• 3.3.1 微分几何方法33-35
• 3.3.2 曲面求交方法35-37
• 3.3.3 两种求解方法的对比37-38
• 3.4 计算传动误差曲线和接触边界38-40
• 3.4.1 计算传动误差曲线38-39
• 3.4.2 计算接触边界39-40
• 3.5 接触区可视化40-44
• 3.5.1 轴截面里的接触椭圆41-42
• 3.5.2 三维模型上的接触椭圆42-43
• 3.5.3 处理接触边界的椭圆43-44
• 3.5.4 对比两种可视化算法44
• 3.6 本章小结44-46
• 第四章 接触区控制46-54
• 4.1 引言46
• 4.2 优化的意义46-47
• 4.3 构建和优化目标函数47-52
• 4.3.1 求解接触区在齿面上位置47-48
• 4.3.2 建立优化目标函数48-49
• 4.3.3 选择优化方法49-51
• 4.3.4 优化实例51
• 4.3.5 对比两种优化方法51-52
• 4.4 本章小结52-54
• 第五章 软件设计与实验验证54-66
• 5.1 引言54
• 5.2 软件系统总体设计与界面设计54-60
• 5.2.1 软件系统总体设计54-57
• 5.2.2 软件使用流程57-58
• 5.2.3 界面设计58-60
• 5.3 实验验证60-65
• 5.3.1 齿面反求实验60-61
• 5.3.2 接触分析实验61-63
• 5.3.3 安装位置参数优化实验63-65
• 5.4 本章小结65-66
• 第六章 结论和展望66-68
• 6.1 结论66-67
• 6.2 展望67-68
• 致谢68-70
• 参考文献70-72
• 附录 A：测量网格坐标点及反求网格坐标点72-76
• 附录 B：核心算法代码76-79
• 附录 C：齿轮接触分析计算图79-80
• 个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果80

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 郭晓东;张卫青;张明德;翟庆富;;螺旋锥齿轮切齿调整参数的精确反调[J];重庆大学学报;2011年03期

2 唐进元;雷国伟;杜晋;卢延峰;;螺旋锥齿轮安装误差敏感性与容差性研究[J];航空动力学报;2009年08期

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本文编号：387258