基于虚拟加工的非圆齿轮齿廓求解方法的研究

摘要

非圆齿轮机构因其结构简单紧凑、重量轻、速度范围广等优点，近年来已在矿山机械，船舶机械，建筑机械等工程装备中得到了广泛的应用。
　　非圆齿轮齿廓的设计是非圆齿轮设计的核心内容，鉴于目前的计算手段与加工方法，非圆齿轮节曲线通常采用高阶椭圆或者蚌线为基础，此前国内外非圆齿轮齿廓设计都采用了比较繁琐的数学分析方法，依靠计算机编程来实现。基于虚拟现实技术的发展，本文提出了一种新的设计思路，通过虚拟加工非圆齿轮的过程，直接得到成形的非圆齿轮齿廓，从虚拟成形的齿轮实体上直接再获取齿形参数，该参数可直接用于非圆齿轮齿廓的线切割加工。这种设计方法摒弃了传统设计方法中需要求解大量的数学方程，也不用在计算机上编写大量的计算程序。
　　在MATLAB中得到非圆齿轮节曲线之后，在CATIA三维空间中建立虚拟加工非圆齿轮的模型，将非圆齿轮机构的行星轮作为加工刀具，模拟其与非圆齿轮的啮合运动，包络非圆齿轮的齿坯，从而得到了非圆齿轮的齿廓。
　　以4-6型非圆齿轮齿廓的设计为实例，通过与数值方法计算的非圆齿轮齿廓的比较，验证了基于虚拟加工的非圆齿轮齿廓求解方法的可行性和正确性。论文还将该方法成功拓展到多周期非圆齿轮的设计。

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1绪论

1.1课题来源背景

1.2国内外研究现状

1.3非圆齿轮加工方法

1.4研究目的及意义

1.5 本章小结

2非圆齿轮机构种类及工作原理

2.1非圆齿轮的种类

2.2非圆齿轮机构的工作原理

2.3 本章小结

3非圆齿轮节曲线设计

3.1非圆齿轮节曲线特点及应用

3.2非圆齿轮节曲线数学分析

3.3基于MATLAB非圆齿轮节曲线计算

3.4本章小结

4.非圆齿轮齿廓的数值计算方法

4.1 不同非圆齿轮齿廓数值计算方法

4.2非圆齿轮齿廓的数值计算

4.3 非圆齿轮齿廓参数提取

4.4本章小结

5基于虚拟加工的齿廓设计方法

5.1 非圆齿轮齿廓成形

5.2数值计算齿廓与虚拟加工齿廓的对比

5.3虚拟加工法在复杂节曲线非圆齿轮齿廓的设计实例

5.4本章小结

6结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献