球面渐开线弧齿锥齿轮参数化建模及其齿面的重构基础实验研究

发布时间：2017-07-25 22:23

  本文关键词：球面渐开线弧齿锥齿轮参数化建模及其齿面的重构基础实验研究

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【摘要】：弧齿锥齿轮的精确模型是齿面接触分析技术(TCA)和齿面误差修正技术的基础。但弧齿锥齿轮齿面形状非常复杂，对其进行快速精确的模型设计很困难，目前都是基于啮合理论完成弧齿锥齿轮三维模型的设计，得到的是具有近似球面渐开线齿形的三维模型，该模型精度不够，不能作为后续齿面接触分析和加载分析的基础模型,因此，提出了本研究课题。 首先，本文依据以往弧齿锥齿轮建模的研究成果，将球面渐开线这一理论应用到弧齿锥齿轮参数化建模中。从完整的弧齿锥齿轮齿廓曲线组成出发,快速求解了组成齿廓的各个部分的曲线方程，推导了齿向曲线和产形线的基本方程,完成了齿面基本方程的参数化。为弧齿锥齿轮的快速精确模型设计提供了理论基础。 其次，充分利用球面渐开线的特点与优势，结合弧齿锥齿轮齿面形成原理，，运用多种弧齿锥齿轮建模的新方案,即端面齿廓扫掠曲线建模、产形线旋转建模和齿面点云建模，利用三维绘图软件UG和CATIA，快速精确地创建了具有标准球面渐开线齿形的弧齿锥齿轮参数化三维模型，为弧齿锥齿轮的快速精确建模提供了新途径。 此外，考虑到提高弧齿锥齿轮实体工件的齿面精度问题，尤其是齿面的加工质量，本文依托弧齿锥齿轮电化学光整加工的基础实验平台，开展了基于加工的基础实验研究工作。对实验方案进行了简化处理，完成了一个典型平面的电化学加工。然后，以拟合一个自由曲面的边界曲线为目的，在电化学加工后阳极工件杂散腐蚀区边缘上提取数据点，利用非均匀有理B样条曲线对所获取的数据点进行了精确拟合。通过所得拟合曲线规律，得出在弧齿锥齿轮建模时可以为电化学加工预留一定的加工余量的结论，以此加工余量抵消后期电化学加工中齿轮边缘的杂散腐蚀，以达到良好的齿面重构的的要求。 最后，对弧齿锥齿轮建模研究方向分析表明：弧齿锥齿轮模型设计正在向高精度、高效率、高柔性三个方向发展，这对其他类型齿轮造型有一定的指导借鉴意义。
【关键词】：弧齿锥齿轮 球面渐开线 快速精确建模 阳极杂散腐蚀
【学位授予单位】：新疆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH132.413
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目录7-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 课题背景9-11
• 1.2 国内外弧齿锥齿轮建模的研究现状11-14
• 1.2.1 研究现状11-13
• 1.2.2 问题的提出13-14
• 1.3. 研究的基本思路和主要内容14-16
• 本章小结16-17
• 2 球面渐开线弧齿锥齿轮齿面形成原理17-25
• 2.1 弧齿锥齿轮啮合原理17-18
• 2.2 平面渐开线的形成及其特点18-20
• 2.3 球面渐开线的形成及其数学模型20-23
• 2.3.1 基锥角δb的确定22-23
• 2.4 球面渐开线弧齿锥齿轮齿面形成原理23-24
• 本章小结24-25
• 3 基于球面渐开线理论的端面齿廓扫掠建模方案25-42
• 3.1 弧齿锥齿轮的关键几何要素25-26
• 3.1.1 球面渐开线弧齿锥齿轮齿廓的构成26
• 3.2 大端齿廓各部分曲线的精确求解26-30
• 3.2.1 工作齿廓的求解26-27
• 3.2.2 齿顶曲线的求解27
• 3.2.3 齿根曲线的求导27-28
• 3.2.4 齿面过渡圆角曲线的处理与推导28-30
• 3.3 小端齿廓曲线各部分的求解30
• 3.3.1 小端面相对于大端面球面偏角的推导30
• 3.3.2 小端面工作齿廓的推导30
• 3.4 引导线方程的求解30-31
• 3.5 端面齿廓扫掠建模方案的基本思路及设计参数31-36
• 3.5.1 端面扫掠建模基本思路31-32
• 3.5.2 建模软件 UG 概述32-34
• 3.5.3 设计参数的确定34-36
• 3.6 端面齿廓扫掠建模过程36-40
• 本章小结40-42
• 4 基于球面渐开线的产形线旋转和齿面点云建模方案42-50
• 4.1 产形线旋转齿面模型的建立42-47
• 4.1.1 产形线方程求解42-44
• 4.1.2 建模思路44
• 4.1.3 建模过程44-47
• 4.2 齿面点云建模47-50
• 4.2.1 建模思路47
• 4.2.2 弧齿锥齿轮齿面离散点与边界曲线的求取47-50
• 5 基于电化学加工的弧齿锥齿轮齿面重构基础实验50-64
• 5.1 电化学光整加工的基本原理50-51
• 5.2 阳极杂散腐蚀的影响51-53
• 5.3 实验方案和实验装置设计53-55
• 5.4 实验数据分析55-64
• 6 结论与展望64-66
• 参考文献66-70
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况70-71
• 致谢71

【参考文献】

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本文编号：573625