基于分段三次样条拟合的非圆齿轮精密滚齿技术研究及功能开发

作     者：徐昂 

作者单位：重庆大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李国龙

授予年度：2018年

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：非圆齿轮 精密滚齿 样条拟合 仿真 软件开发 

摘      要：作为工业中主要的传动零部件,齿轮的重要性日益凸显。其中非圆齿轮由于能够实现变速比传动的功能而受到广泛关注,由于具有传动平稳、传动形式多样的优点,非圆齿轮被广泛应用于军工、仪器等行业。但是受制于复杂的节曲线形状和齿廓,非圆齿轮的研究仍然集中在设计方面,加工困难一直以来阻碍着非圆齿轮的推广应用。滚齿是一种高效的齿轮制造技术,在非圆齿轮加工方面有着广阔的应用前景,但是国内外对于非圆齿轮滚齿加工技术的研究还远远不够。因此,本文进行了非圆齿轮精密滚齿相关技术的研究,并基于SIEMENS数控系统进行了滚齿功能软件开发,对于促进非圆齿轮精密滚齿技术的进步,具有理论意义和工程应用价值。论文主要研究内容如下:(1)非圆齿轮滚切过程简化及其建模。首先运用齿条刀具对滚切过程进行简化,为数学建模进行准备;然后分别分析直齿非圆齿轮和斜齿非圆齿轮的滚切联动关系,推导直齿和斜齿非圆齿轮滚切加工的联动数学模型。(2)非圆齿轮节曲线的拟合。首先运用分段三次样条拟合法重构非圆齿轮节曲线,然后根据拟合曲线和联动模型设计非圆齿轮滚切加工专用的电子齿轮箱传动方案。(3)非圆齿轮滚切联动模型仿真验证及关键工艺研究。首先运用MATLAB仿真节曲线拟合后的非圆齿轮滚切加工联动模型,将仿真结果与理论齿廓对比,验证方案的正确性;然后分析非圆齿轮滚齿关键工艺,并对非圆齿轮滚齿过程进行三维实体仿真。(4)非圆齿轮数控滚齿功能软件开发。根据椭圆齿轮滚齿理论和工艺开发椭圆齿轮滚齿功能软件,基于SIEMENS 840Dsl数控系统开发人机界面(HMI)和底层NC数控程序。