齿轮范成原理的计算机仿真

齿轮传动是《机械原理》教学中一个重要的内容,其中齿轮渐开线齿廓的形成和齿轮各个基本参数对齿轮齿形的影响既是教学的重点,也是学生学习的难点。通过开发齿轮范成原理计算机仿真软件,对齿轮加工过程进行模拟,增加齿轮加工的动态进给过程模拟演示功能,并通过网络进行实验参数的发送与接收,以提高教学效率,增强教学效果。     

齿轮范成实验的一种图形仿真系统

介绍一种面向齿轮范成原理实验教学的图形仿真CAI软件。借助于计算机图形学工具,直观、动态地模拟齿轮范成加工的情况,充分展示齿轮设计参数对于渐开线齿廓曲线的影响规律。多年的实践证明,利用该软件进行实验教学,不但能够提高实验效率,还能使学生更容易理解和掌握齿轮传动理论。与传统的机械式齿轮范成仪实验相结合,二者相得益彰,能够得到最好的教学效果。     

范成实验所需参数的确定

范成实验是机械原理课程很重要的一个实验.开这个实验的目的主要有三点:1.让学生加深理解用范成法加工渐开线齿轮齿廓的原理;     

针齿销孔展成法啮合原理(一)——刀具理论齿廓方程与线图

针齿销孔展成法加工是我国目前的一项空白技术,为此我们进行专题研究。本文介绍了其中有关销孔展成啮合原理的部分内容,包括有关的坐标变换、啮合线方程、刀具齿廓方程及刀具齿廓的反包络展成图。     

直齿锥齿轮当量齿轮模拟形成

通过计算机模拟形象表达直齿圆锥齿轮球面渐开线及齿廓曲面的形成过程。由于锥齿轮的球面齿廓无法展开，不易测量，给圆锥齿轮的设计和制造带来困难。背锥的齿形与锥齿轮大端球面上的齿形非常接近，用近似的可以展开的背锥代替得到锥齿轮的当量齿轮，大大简化锥齿轮的分析与设计。     

基于磨齿计算调整法的修形齿轮接触有限元分析

对传动齿轮受载齿轮面上的接触力和应力进行了接触有限元分析,模拟齿轮副在啮合过程中因弹性接触变形所引起的齿面载荷分布不均的问题.应用磨齿计算调整法进行齿廓修形,模拟实际工况参数,对修形齿轮副进行有限元分析,探测得出齿轮副啮合齿对的齿面接触应力和接触载荷数值结果.结果显示,使用磨齿计算调整法进行齿廓修形,可在一定程度上减少齿间载荷波动现象,使接触齿对在传动全过程始终保持共轭啮合状态,进而实现齿轮传动的平稳连续进行.     

基于磨齿计算调整法的修形齿轮接触有限元分析

对传动齿轮受载齿轮面上的接触力和应力进行了接触有限元分析,模拟齿轮副在啮合过程中因弹性接触变形所引起的齿面载荷分布不均的问题.应用磨齿计算调整法进行齿廓修形,模拟实际工况参数,对修形齿轮副进行有限元分析,探测得出齿轮副啮合齿对的齿面接触应力和接触载荷数值结果.结果显示,使用磨齿计算调整法进行齿廓修形,可在一定程度上减少齿间载荷波动现象,使接触齿对在传动全过程始终保持共轭啮合状态,进而实现齿轮传动的平稳连续进行.     

基于共轭展成法的直齿锥齿轮三维参数化建模

基于共轭展成法啮合原理和微分几何的理论,推导出了平面产形轮和被加工锥齿轮的齿廓方程,利用Pro-E中参数化建模的方法,在直角坐标系Cartesian中编制齿廓曲线方程,最终生成了整体模型.通过建模的过程证明了建立数学模型的正确性,也进一步拓宽了在应用软件方面建立精确锥齿轮三维模型的途径.     

基于VB的齿轮范成过程的动态仿真

通过应用VB语言编制程序,以计算绘图所需的齿轮范成参数实现刀具和齿坯的范成运动和刀具的切削运动,实现任意模数、任意齿数不同压力角及不同变位系数齿轮的动态切削仿真,克服了采用齿廓范成仪做实验时,参数不能改变的局限性,基本满足现代化教学要求.     

针齿销孔展成法啮合原理(二)——刀具理论齿廓分析

本文介绍了对上文(一)给出的刀具理论齿廓方程及线图进行分析的方法。包括齿廓曲率半径的计算、顶切、刀具理论齿廓啮合段及特性点并对极端参数下刀具理论齿廓展成销孔的过程进行了讨论。本文的目的是建立设计刀具实际齿廓方案的理论基础。     

基于Pro/E的齿轮类零件三维建模

根据齿轮渐开线齿廓的形成原理,利用Pro／E强大的参数化设计功能,通过方程建立精确的渐开线齿轮齿廓,能够简化设计过程,减少重复工作,提高齿轮类零件的设计计算效率,方便快捷地实现直齿轮、斜齿轮、圆锥齿轮、蜗轮和蜗杆等各类齿轮的三雏造型设计。     

齿轮范成加工教具

针对教学过程中渐开线齿廓的形成过程难教难学的问题,设计制造了齿轮范成加工教具。该教具采用滚齿加工蜡制齿轮,可实现渐开线直齿圆柱齿轮和变位齿轮的加工,可用于范成法加工齿轮的演示教学和学生实验。     

滚齿加工图形仿真系统开发

基于功能强大且应用广泛的AUTOCAD工具软件,应用Delphi语言和AutoLISP语言混合编程进行二次开发,实现了剃前滚刀滚齿加工过程图形仿真系统设计。通过滚齿加工过程图形仿真系统可以精确地获得齿廓曲线。经过对不同齿轮滚刀刀具参数产生的齿轮齿廓曲线的比较和分析,证明了系统的可行性,说明了应用计算机图形仿真系统将提高齿轮的设计效率。     

范成实验的计算机仿真

介绍了齿轮范成加工的计算机仿真方法。阐述了计算机仿真所依据的原理以及相应的编程技术。并与原范成实验比较后提出了取代原实验的设想。     

渐开线齿轮啮合传动虚拟实验的实现

针对学生对实际渐开线齿轮齿廓及啮合传动过程理解的困难,设计并开发了渐开线齿轮啮合传动虚拟实验,实现了与加工实际情况相符的渐开线齿轮齿廓的精确绘制,以及齿轮啮合传动过程中齿轮旋转和啮合点移动的仿真,最后通过实例验证了该虚拟实验所实现的功能。     

斜齿轮减速器参数化建模及接触有限元分析

渐开线斜齿轮具有非常复杂的齿廓,应用三维建模软件UG基于斜齿轮渐开线齿面的生成原理进行三维实体建模,用户只要输入新的设计参数即可实现齿轮实体模型重建。采用有限元分析软件ANSYS以及ANSYS/LS-DYNA对斜齿轮的接触性能进行有限元分析,全面反映斜齿轮传动过程中的动态特性。     

双圆弧齿轮基本齿廓的图形参数化

双圆弧齿轮具有凹凸齿廓啮合的优点,综合承载能力高,在接触强度和弯曲强度方面,比渐开线齿轮传动有很大幅度的提高.利用AUTOLISP编程,实现了双圆弧齿轮基本齿廓的图形参数化,为建立双圆弧齿轮的实体模型,对双圆弧齿轮做进一步分析、研究打下基础.     

齿轮传动综合实验系统设计及教学实践

基于数字散斑相关方法研制了齿轮传动综合实验系统。该系统由齿轮传动实验台和数据处理两部分组成,可进行齿轮齿廓啮合原理、参数测量、重合度测量等齿轮机构测量实验及弯曲强度、接触强度、齿间载荷分布检测等齿轮力学实验。通过齿轮传动的非接触式实时检测及图像分析,揭示并验证了齿轮啮合原理和齿轮强度理论。教学实践表明,将先进的测量技术引入实验教学中,有利于加深学生对基础理论知识的理解,提高机械原理、机械设计课程的教学水平。     

机械设计基础实验项目的选择

本着理论知识“必需、够用”的原则,确定高职机械设计基础本课程实验教学的基本实验项目是平面机构运动简图的绘制与分析、渐开线齿廓的范成原理、齿轮基本参数的测定、减速器拆装。选开的实验是轴系结构分析与测绘、机械拆装实验及演示类实验。凸轮轮廓曲线测定实验、螺栓联接实验、齿轮效率测定实验、机构创新实验、CAD实验等。     

基于电气控制的齿轮范成仪设计

针对传统渐开线齿轮范成仪采用手动推动滑板进行实验不便于教学讲解和实验操作,设计制作了一种电气控制的齿轮范成仪,通过齿轮齿条实现机构的平稳传动,通过电气电路实现范成仪的自动化操作。实验表明所设计的范成仪不仅可以精确控制滑板移动的距离使齿廓包络线间隔均匀,而且节省了实验过程中的调整时间,更有利于实验教学。