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面向磨削加工的螺杆转子型线计算机辅助设计

赵新滨  
【摘要】:本文得到了国家自然科学基金资助项目(NO.50975038)和国家科技支撑计划项目(NO.2012BAA01B00)的资助。磨削加工的广泛应用对螺杆转子型线质量提出了更高的要求。深入研究转子型线的设计和前处理技术,对于提高转子磨削加工的精度和速度有重大意义。 本文针对以数值形式给出的转子型线,进行了参数化的三次样条插值,并推导了转子空间共轭基本理论。以此为基础给出了主要性能参数的计算方法,分析型线前处理过程,给出了各个步骤的数学模型和算法,进行了型线设计和前处理软件的设计开发。 首先,对以离散点形式给出的平面曲线,用三次样条插值的方法对其进行插值,并用参数化的三次样条对插值效果进行了改进,通过实例证实了改进效果。以坐标变换理论为基础,建立了转子端面共轭算法以及空间曲面模型。 其次,以转子空间曲面模型为基础,进行了转子性能参数的计算。利用啮合条件计算了接触线长度,给出了转子齿间面积和面积利用系数的计算公式。通过分析转子空间啮合状态,推导出泄漏三角形的数值计算方法。将齿间容积的变化转化为齿间面积的变化,推出了扭角系数的计算方法,进而给出了输气量的计算公式。 然后,给出了前处理过程各个步骤的数学模型和算法。通过分析磨削加工前处理各个步骤所要达到的目标要求,分别建立了连续性检查、探针路径检查、添加引入线、点密度调整以及刀具方向调整的数学模型并给出了算法流程图。以等距型线法作为间隙添加方法建立数学模型,给出间隙的添加及优化方法和基于转子间隙的公差分配方法。最后,以Matlab为编程平台,基于模块化思想开发了转子型线辅助设计软件,并通过实例演示了软件的操作过程,证明了软件的实用性。 对型线设计和前处理的研究以及计算机辅助设计软件的开发对于进一步研究螺杆转子磨削加工工艺有重要参考价值和指导意义。


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