基于共轭包络理论的齿面加工模拟与仿真研究
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论文主要用几何图形来系统研究共轭曲面,从几何图形角度加以抽象分析,得出两个曲面相互接触传动的本质关系,根据共轭包络理论建立刀具模型,对刀具与工件相对运动作归类设计,应用计算机图形技术获得符合不同要求的精确共轭齿形曲面,并得到齿轮的三维实体模型,为数字化加工提供条件。也克服了因解析法的繁琐、复杂性而限制齿面形状的精确求解之不足。鉴于齿轮机构运动中变位系数的数值对齿轮的齿形产生较大影响,从而影响到齿轮的传动质量,对齿形及啮合传动仿真具有重要意义,论文对变位齿轮的应用,变位系数的确定与选择进行了研究。通过本课题的研究,只需知道刀具齿廓形状和刀具与工件的相对运动就可以精确构建出与实际加工相同的齿轮三维实体模型,无需推导复杂的齿廓曲面方程。在此基础上,研制出齿面加工模拟与仿真平台,该平台可以实现符合一定运动条件的齿轮共轭曲面的设计,且其可应用在齿轮加工干涉性检查和变位系数的选择上。
摘要 | 第5-6页 |
Abstract | 第6页 |
第1章 绪论 | 第11-16页 |
1.1 选题背景与研究目的 | 第11页 |
1.2 齿轮机构的类型和应用 | 第11-12页 |
1.3 课题研究现状 | 第12-15页 |
1.3.1 齿轮设计的传统方法 | 第12-13页 |
1.3.2 用解析法三维造型齿轮轮齿 | 第13-14页 |
1.3.3 用范成法三维造型齿轮轮齿 | 第14-15页 |
1.4 课题研究内容 | 第15-16页 |
第2章 共轭包络理论与布尔运算 | 第16-22页 |
2.1 共轭齿廓 | 第16-18页 |
2.1.1 齿廓啮合基本定律 | 第16-17页 |
2.1.2 共轭齿廓的形成 | 第17-18页 |
2.2 包络法在齿轮啮合传动中的应用 | 第18-20页 |
2.3 布尔运算 | 第20-21页 |
2.3.1 并运算 | 第20-21页 |
2.3.2 交运算 | 第21页 |
2.3.3 差运算 | 第21页 |
2.4 本章小结 | 第21-22页 |
第3章 直齿圆柱齿轮机构 | 第22-31页 |
3.1 直齿圆柱齿轮齿廓 | 第22-24页 |
3.1.1 渐开线和渐开线方程 | 第22-23页 |
3.1.2 渐开线齿廓啮合传动特点 | 第23-24页 |
3.2 直齿圆柱齿轮基本参数和几何尺寸 | 第24-26页 |
3.2.1 直齿圆柱齿轮基本参数 | 第24-25页 |
3.2.2 直齿圆柱齿轮几何尺寸 | 第25-26页 |
3.3 直齿圆柱齿轮插齿加工工艺 | 第26-27页 |
3.3.1 插齿 | 第26-27页 |
3.3.2 变位加工 | 第27页 |
3.4 直齿齿面加工仿真模型 | 第27-30页 |
3.4.1 齿板实体模型 | 第28-29页 |
3.4.2 轮坯实体模型 | 第29-30页 |
3.4.3 滚动包络运动模型 | 第30页 |
3.5 本章小结 | 第30-31页 |
第4章 斜齿圆柱齿轮机构 | 第31-39页 |
4.1 斜齿圆柱齿轮齿廓 | 第31-33页 |
4.1.1 斜齿圆柱齿轮齿廓曲面的形成 | 第31-32页 |
4.1.2 斜齿圆柱齿轮的当量齿数 | 第32-33页 |
4.2 斜齿圆柱齿轮基本参数和几何尺寸 | 第33-34页 |
4.2.1 斜齿圆柱齿轮基本参数 | 第33-34页 |
4.2.2 斜齿圆柱齿轮几何尺寸 | 第34页 |
4.3 斜齿圆柱齿轮滚齿加工工艺 | 第34-36页 |
4.3.1 滚齿 | 第34-35页 |
4.3.2 变位加工 | 第35-36页 |
4.4 斜齿齿面加工仿真模型 | 第36-38页 |
4.4.1 齿板实体模型 | 第37页 |
4.4.2 轮坯实体模型 | 第37页 |
4.4.3 滚动包络运动模型 | 第37-38页 |
4.5 本章小结 | 第38-39页 |
第5章 直齿圆锥齿轮机构 | 第39-48页 |
5.1 直齿圆锥齿轮齿廓 | 第39-41页 |
5.1.1 直齿圆锥齿轮的背锥 | 第39-40页 |
5.1.2 直齿圆锥齿轮的当量齿数 | 第40-41页 |
5.2 直齿圆锥齿轮基本参数和几何尺寸 | 第41-42页 |
5.2.1 直齿圆锥齿轮基本参数 | 第41页 |
5.2.2 直齿圆柱齿轮几何尺寸 | 第41-42页 |
5.3 直齿圆锥齿轮刨齿加工工艺 | 第42-44页 |
5.3.1 按平顶产形轮刨齿 | 第42-43页 |
5.3.2 按平面产形轮刨齿 | 第43-44页 |
5.4 锥齿齿面加工仿真模型 | 第44-47页 |
5.4.1 产形轮轮齿实体模型 | 第45-46页 |
5.4.2 锥齿轮轮坯实体模型 | 第46-47页 |
5.4.3 滚动包络运动模型 | 第47页 |
5.5 本章小结 | 第47-48页 |
第6章 齿面模拟加工计算机实现 | 第48-64页 |
6.1 Visual Basic程序设计 | 第48-51页 |
6.1.1 面向对象的程序设计方法 | 第49页 |
6.1.2 基于Windows环境下的应用程序工作方式 | 第49-50页 |
6.1.3 创建Visual Basic应用程序的一般步骤 | 第50-51页 |
6.2 SolidWorks二次开发 | 第51-53页 |
6.2.1 SolidWorks软件简介 | 第51-52页 |
6.2.2 SolidWorks对象模型 | 第52-53页 |
6.2.3 SolidWorks系统选项和文档属性 | 第53页 |
6.3 直齿圆柱齿轮加工仿真平台设计 | 第53-56页 |
6.4 斜齿圆柱齿轮加工仿真平台设计 | 第56-60页 |
6.5 直齿圆锥齿轮加工仿真平台设计 | 第60-63页 |
6.6 本章小结 | 第63-64页 |
第7章 仿真实例与加工平台应用 | 第64-74页 |
7.1 直齿圆柱齿轮 | 第64-69页 |
7.1.1 直齿轮加工仿真实例 | 第64页 |
7.1.2 直齿轮公法线长度 | 第64-66页 |
7.1.3 直齿轮加工中的干涉性检查和变位系数选择 | 第66-69页 |
7.2 斜齿圆柱齿轮 | 第69-71页 |
7.2.1 斜齿轮加工仿真实例 | 第69-70页 |
7.2.2 斜齿轮公法线长度 | 第70页 |
7.2.3 斜齿轮加工中的干涉性检查和变位系数选择 | 第70-71页 |
7.3 直齿圆锥齿轮 | 第71-73页 |
7.3.1 锥齿轮加工仿真实例 | 第71-72页 |
7.3.2 锥齿轮加工中的干涉性检查 | 第72-73页 |
7.4 本章小结 | 第73-74页 |
第8章 总结 | 第74-76页 |
8.1 全文回顾 | 第74页 |
8.2 研究成果 | 第74-75页 |
8.3 未来展望 | 第75-76页 |
参考文献 | 第76-79页 |
致谢 | 第79-80页 |
攻读硕士学位期间发表和待发表的论文 | 第80页 |
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