齿轮几何参数计算及啮合分析软件开发

论文摘要

齿轮传动作为机械传动的主要形式遍布于机械工业,是工业技术水平发展的重要标志之一,在各种新技术蓬勃发展的今天,齿轮传动依然具有重要的作用。对于齿轮的研究,早已不是单一学科的内容,尤其是计算机的应用,为齿轮的深入研究提供了重要手段,同时也提出了许多新的研究课题。本文建立了一套适用于计算机求解的齿轮平面啮合与空间啮合分析的数学模型。包括：平面啮合的共轭齿廓曲线、啮合线、过渡曲线、滑动系数等计算模型；螺旋面加工原理,利用回转刀具加工螺旋面,根据已知螺旋面求刀具回转面等计算模型；空间啮合坐标系的建立及运动关系,已知第一曲面曲率及与第二曲面的共轭运动求与之啮合的曲面的诱导曲率等计算模型；与共轭曲面曲率分析相关的空间曲线的单位切线向量、主法线向量、副法线向量,曲率和挠率,曲面上一点的法曲率、测地曲率和测地挠曲率,曲面三棱型在曲面曲线上的几何角速度,各切线方向角速度之间的关系,过曲面上一点的主曲率和主方向、诱导曲率等的计算模型。利用Visual Basic与MATLAB共同开发了齿轮啮合分析软件。该软件涉及多种齿形的啮合分析问题,多种齿廓的蜗杆蜗轮啮合及对应的刀具齿廓求解,选择Visual Basic作为开发工具,主要利用它的建立用户界面方便、语言简练、开发速度快、和其他软件的兼容性好,软件的核心是科学计算,本软件选择公认优秀的科学计算软件MATLAB作为工具,而且使用COM编辑器建立了Visual Basic和MATLAB的动态链接,实现了算法的保密性、端口操作和事实控制,并对二者的接口问题做了详细的介绍。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.1.1 近、现代齿轮技术的发展
• 1.1.2 计算机技术普遍应用
• 1.1.3 齿轮技术的发展动向
• 1.2 齿轮啮合概述
• 1.2.1 齿轮齿廓曲线发展过程
• 1.2.2 齿轮啮合原理研究的现状以及发展趋势
• 1.2.3 数值计算方法在齿轮研究中的应用
• 1.2.4 关于齿轮软件开发的发展与研究
• 1.3 面向对象程序设计
• 1.4 齿轮啮合分析软件开发工具的选择
• 1.5 本文的主要工作
• 第二章 平面齿轮啮合分析数学模型
• 2.1 引言
• 2.2 平面啮合的共轭曲线与瞬心线
• 2.2.1 齿轮与齿轮啮合
• 2.2.2 齿轮与齿条啮合
• 2.3 平面啮合坐标变换
• 2.3.1 齿轮与齿轮啮合
• 2.3.2 齿轮与齿条啮合
• 2.4 共轭齿形的求法—齿形法线法
• 2.4.1 齿轮与齿轮啮合
• 2.4.2 齿轮与齿条啮合
• 2.5 齿廓啮合滑动系数
• 2.6 过渡曲线
• 2.7 平面啮合齿轮曲率
• 2.8 本章小结
• 第三章 螺旋面及其加工原理
• 3.1 引言
• 3.2 向量回转运动
• 3.3 螺旋面方程
• 3.4 螺旋面法线
• 3.5 刀具回转面与工件螺旋面接触条件
• 3.5.1 已知刀具的回转面求其加工工件螺旋面
• 3.5.2 已知工件螺旋面求刀具回转面截形
• 3.6 本章小结
• 第四章 空间啮合分析基本原理
• 4.1 引言
• 4.2 采用的坐标系及其变换
• 4.3 空间曲线曲率分析
• 4.3.1 曲线的基本三棱形
• 4.3.2 曲线挠率
• 4.3.3 曲线基本公式
• 4.3.4 基本三棱形在曲线上运动的几何角速度
• 4.4 空间曲面
• 4.4.1 曲面上一点的切线和法线
• 设空间曲面方程为
• 4.4.2 曲面第一基本齐式
• 4.4.3 曲面第二基本齐式
• 4.4.4 曲面法曲率
• 4.4.5 主方向和主曲率
• 4.4.6 各切线方向曲率关系
• 4.5 已知第一曲面的曲率及与第二曲面的共轭运动求诱导曲率
• 4.6 本章小结
• 第五章 齿轮啮合分析软件开发
• 5.1 引言
• 5.2 齿轮啮合分析软件的开发工具及其特点
• 5.2.1 界面开发工具的选择
• 5.2.2 计算工具的选择
• 5.2.3 基于COM组件的VB与MATLAB的链接
• 5.3 齿轮啮合分析软件的内容
• 5.4 本章小结
• 第六章 空间曲面啮合分析算例
• 6.1 引言
• 6.2 渐开线平行轴斜齿圆柱齿轮啮合分析
• 6.3 阿基米德蜗轮蜗杆啮合分析
• 6.4 法向直齿廓蜗杆与刀具
• 6.5 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢