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作者：赵继宁沈阳工业大学

学位级别：硕士

弧齿锥齿轮具有传输稳定、低噪声和结构紧凑的优点。该轮齿齿面不同于直齿和斜齿,齿面结构复杂,其螺旋角具有大小相等、方向相反的特点。目前为止设计该齿轮的参数众多,还有一部分参数需要凭借经验确定。齿轮加工对机床的要求比较高,同... 详细信息

弧齿锥齿轮具有传输稳定、低噪声和结构紧凑的优点。该轮齿齿面不同于直齿和斜齿,齿面结构复杂,其螺旋角具有大小相等、方向相反的特点。目前为止设计该齿轮的参数众多,还有一部分参数需要凭借经验确定。齿轮加工对机床的要求比较高,同时国内机床自身的调节系统存在误差,在加工过程中碎屑及温度的影响也会影响加工的精度,需要对齿轮齿面的成型进行深入研究。弧齿锥齿轮往往应用在机器的重要部位,承载着机械安全运转的责任,对其刚度和强度就有了更高的要求,需要对加工出的齿轮进行齿面接触分析,根据分析结果确定齿轮的应用场所。论文主要研究内容包括:根据弧齿锥齿轮啮合原理和加工参数设计要求,建立大小轮的齿面方程,并编制MATLAB齿面离散点程序,输出齿轮建模的基本参数及齿面离散点坐标,根据计算的齿轮参数运用三维建模软件绘制齿轮,将离散点导入三维软件中绘制轮齿齿面,由此建立弧齿锥齿轮三维模型。利用Hypermesh对弧齿锥齿轮进行前处理,建立合理的有限元网格分析模型,同时对有限元模型的边界条件的设置方法、载荷加载方式进行分析比较,建立合理的边界条件和载荷加载方式,为动、静力学有限元分析做好充分的准备。对模型进行静态接触分析,得到齿轮的齿面接触应力和齿根弯曲应力云图,分析了在不同载荷下齿轮齿面接触应力状况及载荷的改变对齿轮传动误差的影响,并绘制相应的传动误差曲线,总结出不同载荷对齿轮传动带来的影响。对模型进行动态接触分析,分析不同的阻尼、摩擦系数、惯性载荷和主轮转速对从动轮转速及齿面间接触力的变化曲线,并总结出影响因素参数的改变对齿轮啮合传动带来的影响,为以后齿轮研究提供参考数据。

关键词：弧齿锥齿轮齿面成型静态接触分析动态接触分析

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螺旋锥齿轮齿面成型过程可视化仿真算法研究

螺旋锥齿轮齿面成型过程可视化仿真算法研究

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作者：李琳天津大学

学位级别：硕士

作为一种具有复杂曲面的零件,螺旋锥齿轮的设计和加工过程很复杂,因此在正式生产前往往需要通过调整、试切来初步验证所使用的加工调整参数的合理性,但是这一过程会延长生产周期、增加生产成本、造成资源的浪费。在虚拟环境中以螺旋锥... 详细信息

作为一种具有复杂曲面的零件,螺旋锥齿轮的设计和加工过程很复杂,因此在正式生产前往往需要通过调整、试切来初步验证所使用的加工调整参数的合理性,但是这一过程会延长生产周期、增加生产成本、造成资源的浪费。在虚拟环境中以螺旋锥齿轮的虚拟加工代替传统的调整试切可以很好的解决以上问题。另外,虚拟加工不仅可以验证机床调整参数的合理性,还可以为TCA分析、有限元分析等分析工作提供精确的模型。因此,本文利用计算机仿真技术进行了螺旋锥齿轮齿面成型过程可视化仿真算法的研究。为解决目前切削过程几何仿真中普遍存在的求交速度慢、精度低、独立性差等问题,本文提出了“层片分割算法”,即先将齿坯模型进行层片分割并建立分割特征的数学模型,然后将刀具数学模型转换到齿轮坐标系下,再求解刀具切削面与分割特征的交点,最后通过对相邻加工时刻的特征集中的元素进行取舍得到每一切削时刻的齿面数据模型。由于该算法是在VC平台上结合OpenGL图形库实现的,因此可独立于现有的商业软件。同时,采用Matlab和VC混合编程进行求解计算使该算法具有较快求解速度和较高的精度。另外,基于实际的生产情况,本文还建立了刀具和齿坯的简化数学模型以及模型的参数化接口,可通过输入参数控制刀具和齿坯的几何尺寸。根据齿轮和刀具的外形特征以及在切削过程中的变化特点,建立了刀具的显示模型以及齿轮的三维重构模型,即用若干NURBS曲面表示齿坯模型,通过对NURBS曲面的绘制及裁剪以及利用三角面片重构齿面实现切削过程中齿坯的快速三维重构。此外本文为了实现对传统机械式铣齿机以及数控铣齿机加工螺旋锥齿轮切削过程的仿真,还研究了机械式铣齿机和数控铣齿机的结构及运动原理,以及机械式铣齿机到数控铣齿机的运动转换原理。

关键词：螺旋锥齿轮齿面成型可视化仿真层片分割求交运算齿坯重构

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新型人字齿轮齿面设计

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煤矿机械 2016年第5期37卷 30-31页

作者：华成丽梁栋重庆大学城市科技学院重庆402167 重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400030

考虑齿面加工成本和加工效率等问题,根据一般人字齿轮传动特点,在中间截面采取圆弧曲线光滑过渡连接,分析齿面接触形式,提出齿面成型基本原理,建立共轭齿面的基本模型,为后续深入开展设计和制造关键技术研究提供理论基础。

关键词：人字齿轮接触曲线共轭齿面齿面成型

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内啮合曲线构型齿轮传动基本原理及接触分析

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机械传动 2022年第2期46卷 7-14页

作者：梁栋孟胜李明徐向阳何泽银重庆交通大学机电与车辆工程学院重庆400074

在齿轮传动共轭曲线理论研究的基础上,以内啮合曲线构型齿轮传动为对象,推导了沿给定接触角方向的空间共轭曲线副啮合方程,建立内啮合条件下空间共轭曲线副表达式,根据空间等距包络方法构建继承内啮合共轭曲线副特性的啮合齿面,通过改... 详细信息

在齿轮传动共轭曲线理论研究的基础上,以内啮合曲线构型齿轮传动为对象,推导了沿给定接触角方向的空间共轭曲线副啮合方程,建立内啮合条件下空间共轭曲线副表达式,根据空间等距包络方法构建继承内啮合共轭曲线副特性的啮合齿面,通过改变成型曲面的相对运动位置及等距半径,提出凸齿廓-凸齿廓、凸齿廓-平面和凸齿廓-凹齿廓3种接触型式;以空间圆柱螺旋曲线为例,结合理论分析结果及主要设计参数,建立凸齿廓-凹齿廓内啮合曲线构型齿轮副三维实体模型;定义齿面接触点压力角,给出基于空间共轭曲线的齿面滑动率计算算法,完成内啮合齿面接触迹线计算及分析,后续将对齿面啮合性能、接触力学特性及制造方法进行研究。

关键词：内啮合曲线元素基本原理齿面成型计算分析

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基于层片分割算法弧齿锥齿轮及准双面齿轮五轴数控切削仿真

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机械传动 2011年第3期35卷 7-10页

作者：李敬财徐文丽李清李琳王太勇天津大学天津300072 天津石油职业技术学院天津301607

针对目前的弧齿锥齿轮及准双面齿轮切削仿真系统独立性差、仿真速度慢、精度低等问题,提出了层片分割算法,以该算法为核心开发出了五轴数控弧齿锥齿轮及准双面齿轮仿真系统。介绍了层片分割仿真核心算法实现的原理和弧齿锥齿轮及准双面... 详细信息

针对目前的弧齿锥齿轮及准双面齿轮切削仿真系统独立性差、仿真速度慢、精度低等问题,提出了层片分割算法,以该算法为核心开发出了五轴数控弧齿锥齿轮及准双面齿轮仿真系统。介绍了层片分割仿真核心算法实现的原理和弧齿锥齿轮及准双面齿轮仿真系统的整体结构、各个模块的作用以及实现的流程,给出了仿真实例。

关键词：弧齿锥齿轮及准双面齿轮齿面成型切削仿真层片分割求交运算

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弧齿锥齿轮动态性能影响因素

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制造业自动化 2022年第12期44卷 54-56,79页

作者：田国富赵继宁沈阳工业大学机械工程学院沈阳110870

弧齿锥齿轮齿面结构复杂,啮合过程产生啮合冲击和振动,有必要对齿轮进行动力学分析,探究主动轮加速时间、阻尼等因素对齿轮的啮合特性带来的影响,根据分析的结果,获得齿轮齿面的接触力和齿轮角速度变化曲线图,以此来确定齿轮啮合特性。... 详细信息

弧齿锥齿轮齿面结构复杂,啮合过程产生啮合冲击和振动,有必要对齿轮进行动力学分析,探究主动轮加速时间、阻尼等因素对齿轮的啮合特性带来的影响,根据分析的结果,获得齿轮齿面的接触力和齿轮角速度变化曲线图,以此来确定齿轮啮合特性。运用参数化化精确建模方法建立弧齿锥齿轮模型,利用Hypermesh对弧齿锥齿轮进行前处理,最后再利用有限元分析软件Abaqus进行动力学分析。结果表明:运用参数化建模相对于其他方法提高了齿面精度,动力学分析结果速度变化曲线波动频率较小,能较好的模拟齿轮的啮合过程,得出的数据更具有价值。

关键词：弧齿锥齿轮齿面成型动力学啮合特性

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内啮合曲线对构齿轮传动基础理论研究

内啮合曲线对构齿轮传动基础理论研究

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作者：李伟斌重庆大学

学位级别：硕士

齿轮传动是最重要的机械传动形式之一,在工业生产中占据着重要的地位。伴随我国汽车、航空航天、高铁等先进装备制造业的不断兴起,对具备高效率、高精度、承载能力强、传动功率大、可靠性高、低噪声、轻量化等特征的高性能齿轮需求不断... 详细信息

齿轮传动是最重要的机械传动形式之一,在工业生产中占据着重要的地位。伴随我国汽车、航空航天、高铁等先进装备制造业的不断兴起,对具备高效率、高精度、承载能力强、传动功率大、可靠性高、低噪声、轻量化等特征的高性能齿轮需求不断增大。然而,国内现有齿轮低端产品占行业总产值比重大,高端产品如汽车变速器、高铁驱动单元、大型能源装备齿轮传动装置等供给不足,仍需要进口,且产品在传动精度、传动效率、寿命与可靠性等性能方面与国外先进水平相比差距较大。因此,开展高性能齿轮传动产品的研发,对于满足重大装备高性能使用需求,具有十分重要的理论意义和工程实用价值。齿轮是依靠齿面的相互啮合进行动力与运动的传递,其几何性质、润滑状态、轮齿表面质量等均是影响齿轮传动性能的重要因素。点、线与面均是自然界中常见的几何元素,研究团队从齿轮几何学角度出发,利用空间曲线接触形式及载体的多样性,以曲线为啮合几何元素构建齿轮副,并对曲线啮合特性进行研究分析,提出了全新的共轭曲线啮合理论,以求从根本上解决制约当前齿轮传动性能提升的关键问题。目前,相关理论已在平行轴、相交轴及交错轴齿轮传动中得到较为广泛的应用,已逐步形成集理论设计、特性分析和齿面制造相结合的技术基础。相较于外啮合齿轮传动,内啮合齿轮传动具有结构紧凑、传动比范围更大、承载能力更强、动力学特性更优良等优点,是一种优良的传动形式。本文在前期研究基础上,主要开展内啮合曲线对构齿轮传动基础理论研究,完成其基本啮合原理、齿面成形理论与方法及传动特性分析,既是对曲线对构齿轮传动理论的补充完善,也能够为开发出更优良的内啮合齿轮传动形式奠定理论基础。本文的主要内容有:(1)在外啮合共轭曲线啮合基本理论的基础上,开展内啮合曲线对构齿轮的基本啮合原理的数学描述:建立曲线内啮合基本坐标系,并完成各坐标之间的矩阵变换关系推导;确定曲线接触点相对运动条件,完成沿给定的接触方向曲线公法矢量及相对运动速度的数学表达式推导,建立啮合函数关系;完成曲线的内啮合共轭曲线方程及啮合方程推导,并运用实例进行验证。(2)开展内啮合曲线对构齿轮的齿面成型基础理论及一般方法的论述:分别介绍等距包络法、齿廓螺旋运动法和轮齿基本齿条法三种齿面成型方法的基础理论,并且分别运用这三种方法建立内啮合曲线对构齿轮的齿面,完成相应的数学模型。(3)进行内啮合曲线对构齿轮传动的轮齿齿形设计研究:对内啮合曲线对构齿轮的几何参数与齿形参数选取原则进行讨论,并且设计了单点接触与双点接触的内啮合曲线对构齿轮传动的齿形方案,给出了相应的齿廓方程,完成了齿轮三维模型的构建。(4)开展内啮合曲线对构齿轮传动的轮齿进行有限元强度分析:分别以单点接触与双点接触内啮合曲线对构齿轮为对象,建立基本啮合齿轮接触对,简化基础接触形式,划分接触网格,处理载荷及边界约束条件,完成了相应的接触应力计算与分析;进一步,通过有限元结果对比,双点接触内啮合曲线对构齿轮相比单点接触形式具有优良的接触性能,具有较好的应用前景。

关键词：内啮合曲线对构齿轮啮合原理齿面成型齿形设计有限元分析

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