弧齿锥齿轮数控加工关键技术与计算机模拟研究

论文摘要

弧齿锥齿轮是机械产品中的关键部件,广泛应用于众多行业之中。然而,由于其复杂的齿面几何形状,在对其进行三维实体造型时会遇到许多困难。目前市场上常用的三维实体造型软件难以精确生成弧齿锥齿轮的齿面几何形状,若利用数值计算同时结合这些现有的三维实体造型软件虽说可以精确生成其三维实体模型,但需要我们进行大量繁琐的计算工作,且重用性差。因此,针对弧齿锥齿轮开发专用的加工仿真系统势在必行。本文以弧齿锥齿轮数控加工特点为依据,运用矢量分析方法、速度求导法以及AutoCAD二次开发技术等方法,研究弧齿锥齿轮的数控加工原理及仿真方法,并通过计算机模拟了弧齿锥齿轮的数控加工过程。本文主要完成了以下工作:1)通过矢量分析方法实现了将传统机械式刀倾法加工铣齿机加工调整参数转换成PhoenixⅡ型数控螺旋锥齿轮铣齿机加工调整参数,同时推导出了两类机床的转换公式,进而从运动学角度出发,借助速度求导法求解出了数控铣齿机各运动轴数学表达式的系数。2)利用MATLAB编写了PhoenixⅡ型数控螺旋锥齿轮铣齿机各运动轴表达式系数的求解程序,并将该程序嵌入到VB主程序中。3)研究了刀盘实体和齿坯实体的参数化造型问题,提出了简化模型,给出了三维实体造型的计算方法和公式,并简要介绍了如何实现刀盘和齿坯三维实体模型的运动控制,以及如何实现单面法和双面法加工的仿真。4)基于VB 6.0开发工具,以AutoCAD为开发平台,运用其中的ActiveX Automation技术和MATLAB计算包设计开发了弧齿锥齿轮数控加工仿真系统。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 课题提出的背景和意义
• 1.3 课题的国内外发展现状及存在的主要问题
• 1.3.1 国外发展现状及存在的主要问题
• 1.3.2 国内发展现状及存在的主要问题
• 1.4 本论文研究的主要内容
• 1.5 本章小结
• 第二章 弧齿锥齿轮几何参数及数控加工机床
• 2.1 弧齿锥齿轮的轮坯设计
• 2.1.1 基本参数的确定
• 2.1.2 按标准收缩设计轮坯
• 2.1.3 小轮齿数小于 12 的轮坯参数
• 2.2 弧齿锥齿轮的轮坯修正
• 2.2.1 轮坯修正的必要性
• 2.2.2 双重收缩和齿根倾斜
• 2.2.3 轮坯修正后的参数计算
• 2.3 PhoenixⅡ型数控螺旋锥齿轮铣齿机
• 2.3.1 PhoenixⅡ型数控螺旋锥齿轮铣齿机的机床结构
• 2.3.2 PhoenixⅡ型数控螺旋锥齿轮铣齿机的加工运动原理
• 2.4 本章小结
• 第三章 弧齿锥齿轮数控加工运动调整原理
• 3.1 两类机床的运动转换原理
• 3.1.1 转换的基本原理
• 3.1.2 传统机械式铣齿机的运动分析
• 3.1.3 两类机床加工调整参数的转换
• 3.2 数控铣齿机各运动轴表达式的系数计算
• 3.2.1 速度求导法
• 3.2.2 位置矢量L 的高阶导数及接触点的高阶加速度
• 3.2.3 各运动轴表达式的系数
• 3.3 数控铣齿机各运动轴表达式的求解算法
• 3.3.1 各运动轴表达式系数的计算程序
• 3.3.2 计算实例
• 3.4 本章小结
• 第四章 弧齿锥齿轮数控加工过程的三维仿真
• 4.1 开发数控加工仿真系统的方法
• 4.1.1 AutoCAD 二次开发
• 4.1.2 利用ActiveX Automation 技术进行AutoCAD 的二次开发
• 4.2 开发数控加工仿真系统的基本思路
• 4.3 刀盘和齿坯三维实体造型
• 4.3.1 实体模型的表示方法
• 4.3.2 刀盘的实体造型
• 4.3.3 齿坯的实体造型
• 4.4 数控加工过程的仿真
• 4.4.1 刀盘和齿坯实体的控制
• 4.4.2 双面法加工的数控仿真
• 4.4.3 单面法加工的数控仿真
• 4.5 本章小结
• 第五章 弧齿锥齿轮数控加工仿真系统的开发与实现
• 5.1 数控加工仿真系统的结构
• 5.2 数控加工仿真系统概况及应用实例
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录
• 攻读学位期间发表的学术论文