基于Matlab及UG的偏心共轭非圆齿轮的设计

依据齿条刀具范成法加工非圆齿轮的原理,建立齿条刀具和非圆齿轮节曲线数学模型,模拟齿条刀具加工中齿廓形成过程,在Matlab中计算出包括齿根、齿根过渡曲线、齿顶及渐开线在内的非圆齿轮的全部齿廓点数据.将齿廓数据导入UG,生成齿廓样条曲线,完成非圆齿轮的三维建模.设计结果表明,利用Matlab和UG建立的非圆齿轮的三维模型...     

DESIGN OF NONCIRCULAR GEARS WITH DISCONTINUOUS PITCH CURVE

When the noncircular gear pair is applied to the continuously variable transmission (CVT) with gear, the transmission ratio function is discontinuous. In accordance with this unique characteristic, a new approach to design and analyze noncircular gears with discontinuous pitch curve is proposed. The design courses of various noncircular gear pairs with discontinuous pitch curve are unified based on the numerical algorithm of spline fitting and "fairing boundary condition". According to the particularity of discontinuous pitch curve, the rules and procedures for teeth distribution are recommended. It is explained in detail why the undercut is formed and how to manage the undercut based on meshing principle. In addition, the calculation formulas for each tooth profile segment are also derived. If the tooth profile data are calculated, the measurement and the incision process for noncircular gear can be conducted and the CAD simulation can be achieved easily. To ensure the continuity of the transmission, the transmission interference of the tooth which is located at the pitch curve joint point is managed by utilizing Bezier curve with CAD software. And the contact ratio of gear pair is obtained. The case study shows that this approach is successful and opens up a new way for the design of noncircular gear.     

减变速一体化齿轮啮合原理的研究

突破常规非圆齿轮副的节曲线都是非圆形的限制,提出由普通直齿圆柱齿轮和非圆面齿轮组成的传动机构,可实现任意的减变速一体化传动,从而最大限度地简化传统减变速装置的传动结构,节省传动空间,提高传动效率。提出用非圆曲线代替普通面齿轮节圆的设想,根据传动过程中两齿轮节曲线之间进行纯滚动的原理,建立圆柱齿轮的空间节曲线方程,从而揭示正交轴圆柱齿轮与非圆面齿轮的传动机理;将圆柱齿轮与非圆面齿轮的传动比分解成减速比和变速比两部分,建立几何参数与两部分传动比的对应关系,可方便地设计任意减变速传动规律。根据齿轮空间啮合原理,建立由标准齿轮插刀包络非圆面齿轮的齿面模型,可为进一步轮齿几何特性分析及强度计算提供理论基础。计算出不同设计参数下非圆面齿轮副的传动比,分析了其独特的传动性能,并利用数字化制造仿真技术模拟标准齿轮插刀加工非圆面齿轮的过程,得到与齿廓数学模型完全吻合的齿面数据,从而验证了新型齿轮的传动机理及齿面模型的正确性。     

高性能插齿刀的设计与试验研究

分析了现有标准插齿刀后角对齿形误差的影响,提出了误差均衡法,降低了插齿刀齿形误差,并应用于9°大后角插齿刀的设计有效地控制了插齿刀的齿形误差,并使之略低于标准插齿刀的齿形误差。通过对新型大后角插齿刀样刀与标准插齿刀切削对比试验和被加工齿轮精度测试与分析,验证了最佳齿形角修正算法理论的正确性。     

基于非圆节曲线的轮齿程序设计

根据非圆齿轮节曲线方程,推导非圆齿轮轮齿的齿顶、齿根及齿廓的曲线方程,编程实现了非圆齿轮齿形的计算机辅助设计,减轻了人工设计的工作量,增强了非圆齿轮齿形设计的直观性,并为非圆齿轮传动的计算机辅助设计打下了基础。     

非圆锥齿轮节曲线的平面展开算法研究

以曲面上曲线的短程曲率为媒介,导出了球面节曲线伸展成平面当量节曲线的算法。以平面当量节曲线为基础,通过确定插齿刀的节圆沿平面当量节曲线做纯滚动时插齿刀上各点的运动轨迹,模拟了插齿加工包络出当量齿轮的齿形过程,将非圆锥齿轮的设计转化为平面齿轮的设计,简化了非圆锥齿轮的设计。
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基于啮合角函数的非圆齿轮齿廓求解及几何特性研究

定义了非圆齿轮的啮合角函数 ,由此 ,建立了非圆齿轮齿廓方程 ,并导出非圆齿轮齿廓曲率半径、齿廓弧长和滑动系数计算公式 ;提出了齿廓根切的条件。啮合角函数决定了非圆齿轮齿廓形状及其几何特性 ,由啮合角函数可直接求解共轭齿廓 ;无需先给定齿廓曲线 ,即可由啮合角函数系统地对齿廓几何特性进行分析。该共轭齿廓的直接求解及几何特性研究甚为简便。     

渐开线齿轮单齿啮合区的齿形系数

本文对范成法加工的渐开线圆柱齿轮，在单对齿啮合受载时，按轮齿危险截面形状（分平截面法和折截面法）、加工方法（分齿条刀类和插齿刀类），给出四组齿形系数的计算式。此式既可计算标准（或非标准）齿轮齿顶受载时的齿形系数，又可计算标准（或非标准）齿轮齿廓任意点受载时的齿形系数，还可计算具有非标准齿廓参数的渐开线齿轮任意点受载的齿形系数，为精确计算轮齿齿根弯曲强度提供了依据。     

非圆齿轮数控插齿加工程序的计算机辅助设计与仿真技术

本文根据数控插齿机的工作原理，研究了非圆齿轮数控插齿加工程序的计算机辅助编制和加工过程的仿真技术；并提出了一套完整的节曲线数据预处理方法。为使节曲线设计可视化，并全面掌握所选划节曲线的加工过程，在计算机上实现了加工过程的仿真、动态捕捉及检验所生成的齿廓的图形放大处理功能。     

越野汽车双联非圆行星齿轮差速器的研究

提出了一种新型非圆行星齿轮差速器,将其应用于越野汽车分动器中,可以实现两输出轴扭矩变比例分配,相当于增大了差速器的锁紧系数,即增加了差速器的防滑功能,从而有望提高车辆的越野通过性。差速器结构紧凑,两个非圆中心齿轮形状完全相同,双联非圆行星齿轮形状一致,相位相差90°,采用三组双联行星齿轮实现均载,工艺性好。通过传动原理分析,给出了非圆齿轮节曲线的设计方法,并以渐开线齿形为例进行了设计计算及样机试制,差速器理论锁紧系数达到3.45。     

插齿刀齿形角修正算法与精度探讨

出于研制高精度插齿刀的需要,分析了插齿刀齿廓偏差产生的原因及插齿刀齿形角修正的必要性,提出了一种基于齿廓倾斜偏差误差补偿的优化迭代算法。通过一组实例验证了使用该优化算法设计的插齿刀切齿时产生的残余齿廓偏差较传统插齿刀要小。研究结果表明优化设计后的插齿刀可提高被加工齿轮的齿廓精度,并使其齿顶和齿根处产生等量的自然修形量。     

A genuine face milling cutter geometric model for spiral bevel and hypoid gears

Accurate tooth surface and good surface quality are critical to achieve the low-noise bevel gear drives. Face milling, traditionally works as tooth roughing process, can now possibly be used for finishing process because its high speed can produce good tooth surface quality. But with the previous simplified cutter geometric model in tooth modeling, the high accurate tooth surface cannot be obtained. In this paper, a genuine face milling cutter geometric model for spiral bevel and hypoid gears is proposed. This model exactly matches with the cutter geometry in the industrial application when not considering the fabrication tolerances and tool wear . In the modeling, the blades of the genuine cutter are parameterized with blade angle, rake angles, and relief angles. The side and circular cutting edges of blades are represented on the blade rake plane, rather than the normal plane as the simplified cutter geometry. The mathematic model of the genuine tool profiles on the normal plane is derived. It can be conveniently used by the existing tooth modeling program and easily customized by specifying the geometric parameters. In comparison with the genuine tool profile with the simplified tool profile, the big geometric errors of the simplified blade profile are founded, which proves that the genuine cutter geometric model is correct and essential.     

硬质合金插齿刀设计制造的几何模型研究

考虑到插齿刀设计的传统方案存在着近似性,提出了一种更为精确的新设计方案,推导出相应的适合于任何齿形的硬质合金插齿刀设计的通用几何模型（也适用于一般插齿刀）,并用渐开线齿形实例证明了新方案更优,另外还就新设计方案的硬质合金插齿刀的制造推导了相应几何模型（同样适合于一般插齿刀）,又用渐开线实例验证了新方案的可行性和制造模型的可靠性。     

弧齿线圆柱齿轮全修形齿面的CNC修形加工方法

针对弧齿线圆柱齿轮全修形齿面的修形控制问题,提出一种在展成加工的同时对齿廓和齿线两个方向进行修形控制的加工方法。通过调整直刃刀盘的展成运动回转半径,实现齿面齿廓方向的修形量控制;通过调整刀倾角,实现齿面齿线方向的修形量控制。基于空间运动学原理,利用矢量旋转公式,在具有倾角的数控机床上与普通多轴联动数控机床上展成加工齿面时,保持刀具和工件的相对位置和相对运动相同,进行两类机床之间的运动转换,建立机床运动控制方程,从而实现弧齿线圆柱齿轮在普通多轴联动数控机床上的修形加工。并通过试件的切削试验和齿面接触分析试验,证明所提出的修形加工方法和分析的加工运动方程的正确性。与弧齿线圆柱齿轮传统的加工方法相比,这种加工方法效率高,运动关系简单,便于推广应用。     

非圆齿轮齿面加工余量匀化工艺研究与实现

针对非圆齿轮加工中,由齿坯节曲线曲率变化所引起的分次进刀过程中齿面加工余量分布不均的问题,提出一种匀化非圆齿轮齿面加工余量的工艺方法。以非圆齿轮插削工艺为研究对象,基于插齿加工原理,对齿面加工余量分布不均的成因进行了分析;在此基础上建立了非圆齿轮匀化工艺插削联动模型,通过实时调整插刀与齿坯的几何位置关系,实现了非圆齿轮齿面加工余量的匀化;开发了非圆齿轮插齿CAM系统,利用CAM系统对齿面加工余量匀化工艺进行了仿真验证,仿真结果表明,所提工艺方法正确、可行;将匀化工艺集成到自主开发的齿轮加工数控系统中,进行了非圆齿轮插削加工试验,试验结果表明,所提工艺方法能够有效匀化齿面加工余量;对加工出的非圆齿轮齿面进行了三维形貌检测,检测结果表明,所提工艺方法能够显著提高非圆齿轮的加工精度与表面质量。     

一种新型类偏心圆非圆齿轮设计及其应用

为了克服偏心圆非圆齿轮传动能够满足的非匀速传动要求有限的缺陷,提出了一种新型类偏心圆非圆齿轮,为方便该类偏心圆非圆齿轮的计算,采用切线极坐标方式推导了其节曲线方程,同时建立了该类偏心圆非圆齿轮节曲线的凹凸性判断和弧长计算模型;编写了类偏心圆非圆齿轮辅助设计及运动仿真软件,对其传动特性进行了分析和总结。将该类偏心圆非圆齿轮用于驱动卧式枕形包装机横封机构,通过比较发现,该类偏心圆非圆齿轮比一般的偏心圆非圆齿轮能够更好地满足横封工艺要求。     

A study on using deviation function method to reshape a rack cutter

In this paper a method for the modified profile of a rack cutter is presented. The deviation function method is used to reshape a rack cutter. The author proposes a modified geometry of a rack cutter to generate the driving gear of internal gear pairs. Based on the double envelope concept, the driven gear of a set of internal gear pairs can be determined. In this study, the Von-Mises stress analysis of the reshaped internal gear pairs was carried out and the specific phenomena was also investigated. The results show that it is possible to compensate elastic deformation and reduce contact stress between conjugate gear pairs. In addition, according to the tooth contact analysis on the gear pairs, reshaped gears and conventional gears have also been investigated. Computerized design of internal gears using the proposed method and simulation of their meshing and contact stress analysis of asymmetric internal gears has been developed. The developed method is illustrated with numerical examples.     

基于ANSYS的渐开线斜齿轮副参数化建模

在ANSYS中利用APDL语言，通过求解斜齿轮端面齿廓渐开线和过渡曲线的交点，形成端面齿廓，再沿螺旋线拖拉，直接生成了一对斜齿轮的参数化模型，模型端面上啮合点与节点重合，便于进一步分析齿轮的齿面接触应力和齿根应力以及斜齿轮的啮合过程。     

基于VB程序的指形齿轮铣刀齿形计算

论述了齿轮的渐开线齿形铣削原理,推导出指形齿轮铣刀齿形计算步骤,开发基于VB程序的指形齿轮铣刀齿形计算程序,使用该程序能迅速精确地运算出各种渐开线指形铣刀齿形数据,使计算过程由繁变简,提高了齿轮刀具的设计精度和效率。     

用工具斜齿条法加工斜齿非圆齿轮的啮合理论模型

介绍了斜齿非圆齿轮齿廓的形成原理,针对用工具斜齿条法加工斜齿非圆齿轮动轴线变传动比复杂的运动几何关系,建立了其理论研究的数学模型,对斜齿非圆齿轮齿廓端面截形、节曲柱面截形及瞬时接触线进行了分析。论证了斜齿非圆齿轮齿廓为直纹面,其节曲柱面截形是变导程等螺旋角的螺旋线,平行轴斜齿非圆齿轮传动的瞬时接触线是直线。