準(zhǔn)雙曲面齒輪齒面參數(shù)化和接觸可視化方法研究.pdf

1、當(dāng)今信息時(shí)代，科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，傳統(tǒng)學(xué)科正在信息技術(shù)帶動(dòng)下煥發(fā)新的活力，各學(xué)科之間不斷相互補(bǔ)充、交叉、滲透，從而使其理論研究范圍和應(yīng)用領(lǐng)域得到不斷拓展。傳統(tǒng)機(jī)械學(xué)在其研究對(duì)象、內(nèi)容、理論與方法等方面也正經(jīng)歷著深刻變革，以使自身提高到與信息產(chǎn)業(yè)革命及其他學(xué)科發(fā)展相適應(yīng)的層次，其中準(zhǔn)雙曲面齒輪傳動(dòng)就是一個(gè)非常活躍的研究領(lǐng)域。 本文在國內(nèi)外對(duì)準(zhǔn)雙曲面齒輪研究的基礎(chǔ)上，本著繼承中求發(fā)展、求創(chuàng)新的思想，從齒輪幾何參數(shù)計(jì)算入手，在幾何參數(shù)計(jì)

2、算方法、齒面參數(shù)化方法、齒面共軛接觸點(diǎn)搜索策略、幾何模型和接觸模型的構(gòu)造和可視化等方面進(jìn)行探討，取得了一些研究成果。 在格里森公司基于人工手算的幾何參數(shù)計(jì)算方法的基礎(chǔ)上，將原16個(gè)方程的幾何參數(shù)計(jì)算方程組擴(kuò)大為20個(gè)方程，公式計(jì)算的順序按三層結(jié)構(gòu)分別用于對(duì)三個(gè)幾何參數(shù)做出精確計(jì)算，解決了格里森計(jì)算方法計(jì)算精度不足、參數(shù)最終計(jì)算結(jié)果與預(yù)設(shè)值相差較大的難題，提高了參數(shù)求解的精度和迭代過程的穩(wěn)定性。 提出了以切齒參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)

3、和歸一化參數(shù)構(gòu)造參數(shù)化齒面的方法，推導(dǎo)了三種參數(shù)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，統(tǒng)一了齒面位置點(diǎn)的定義，為幾何模型和接觸模型的構(gòu)造和可視化奠定了基礎(chǔ)；提出了四次Hermite參數(shù)曲線插值原理，及其在齒根過渡曲線上的應(yīng)用，在齒面參數(shù)化的基礎(chǔ)上給出了參數(shù)化齒面、齒面點(diǎn)定位與齒面細(xì)化、端面輪廓曲線和整體齒輪等幾何模型的構(gòu)造和可視化方法；根據(jù)Hertz接觸理論提出了三維齒面上瞬時(shí)接觸橢圓的兩種求解方法——投影法和橢圓函數(shù)法，對(duì)邊界接觸橢圓按照齒面邊界進(jìn)行了裁剪

4、，將瞬時(shí)接觸橢圓在三維齒面上真實(shí)地表達(dá)出來。為獲得更加逼真的可視化效果，將瞬時(shí)接觸橢圓區(qū)描述為多層結(jié)構(gòu)，通過定義不同的顏色屬性，使齒面瞬時(shí)接觸橢圓與對(duì)滾機(jī)檢測(cè)的實(shí)際齒面接觸斑點(diǎn)相比更加真實(shí)，為理論接觸仿真與實(shí)際接觸斑點(diǎn)之間的數(shù)字化對(duì)比提供了很好的可視化平臺(tái)。 在探討了“失配”齒面共軛接觸點(diǎn)計(jì)算方法中純數(shù)學(xué)方法所具有的局限性后，提出了橢球面接觸分析方法，以橢球面替代共軛曲面，以橢球面共軛接觸點(diǎn)來逼近共軛曲面接觸點(diǎn)的搜索策略，利用橢