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《兰州理工大学》 2016年
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蜗线型非圆齿轮参数化设计与虚拟加工技术研究

章慧成  
【摘要】:齿轮是机械传动中最常用的传动机构之一,主要用于传递两轴间的回转运动。目前,在齿轮传动场合应用最为广泛的是普通圆柱齿轮,但随着现代工业发展,圆柱齿轮已不能满足现有传动要求,故非圆齿轮便应运而生。蜗线型齿轮作为一种节曲线向径按余弦规律变化的新型非圆齿轮,具有其他非圆齿轮机构不可替代的优点,因此,有必要对其参数化设计及数控加工问题作进一步研究,以缩短设计周期、提高加工精度、拓展应用范围。为此,本课题以蜗线型齿轮为研究对象,通过对蜗线型齿轮副啮合理论的研究与分析,对其节曲线进行了参数化设计及建模,同时结合成形砂轮磨削理论与蜗线型齿轮工艺分析编制了数控加工程序,并通过虚拟仿真进一步验证了程序的正确性及加工方案的可行性。首先,基于蜗线型齿轮副的节曲线数学模型,分析了其曲率半径、封闭性、凹凸性等问题,利用Matlab GUI模块对节曲线设计进行了参数化建模,实现了蜗线型齿轮副节曲线及其相应传动比曲线的实时呈现,并以“折算齿形法”为理论依据,完成了齿廓的三维建模。其次,针对蜗线型齿轮磨削加工问题,以磨齿加工原理为基础,提出了用成形砂轮磨削蜗线型齿轮的方法;通过对蜗线型齿轮加工工艺分析,确定了走刀路线、坐标系、安全平面及切削用量等参数,完成了刀具轨迹编制,经后置处理生成了磨削加工G代码;通过UG刀具轨迹检查功能验证了走刀路线,生成了刀具轨迹检查日志文件。最后,为了验证加工方案的合理性和程序的正确性,以VERICUT软件为仿真平台,通过虚拟磨齿机本体搭建、机床参数设定、运动轴坐标分析、控制系统加载及添加程序等过程对蜗线齿轮磨削加工进行仿真,对过切、欠切等问题进行了分析与校验;通过对蜗线型齿轮成形磨削常见缺陷进行分析并给出了解决方案。通过上述研究,建立了蜗线型齿轮副节曲线参数化设计系统,提出并验证了成形砂轮磨削蜗线型齿轮的可行性,为其磨削加工提供了较为完善的理论依据,对一般非圆齿轮,乃至圆齿轮的设计与虚拟加工也具有一定参考价值。
【学位授予单位】:兰州理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TH132.41;TG616

【参考文献】
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