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准双曲面齿轮数控加工理论与仿真研究

作　者: 张威
导　师: 王太勇
学　校: 天津大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 螺旋锥齿轮加工成形原理运动学仿真多环境模块化设计网络化虚拟制造
分类号: TG61
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
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引　用: 8次
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内容摘要

复杂机械系统的数字化和智能化设计制造是振兴装备制造业的技术基础。重大装备关键部件的制造系统,如螺旋锥齿轮、飞机的发动机叶片、潜艇的螺旋桨等的制造,依赖于复杂制造系统研究水平的提高。为了研究螺旋锥齿轮为代表的复杂曲面的加工技术,本文以中等模数格里森制准双曲面齿轮加工研究为入口,进行螺旋锥齿轮制造的加工、仿真和运动学方面的研究。准双曲面齿轮是螺旋锥齿轮较复杂的形式,将从设计、加工方法、仿真系统、成形原理等几个点切入,研究格里森制螺旋锥齿轮加工理论与技术。运用齐次坐标方法进行了螺旋锥齿轮复杂曲面成形的空间运动学转换研究。提出了用麦克劳林公式简化传统的准双曲面齿轮曲面成形计算方法,提高了运算的实时性。该方法求解机床各运动轴表达式系数的比直接求导法简单、高效。提出准双曲面齿轮制造参数预修正优化模式,借助于计算机多环境设计思想,构建了准双曲面齿轮设计参数辅助计算及虚拟制造系统,通过仿真加工过程和虚拟齿轮产品的可视化分析,进行刀具轨迹研究和实际加工过程参数调整的预修正优化。提出网络化螺旋锥齿轮虚拟制造模式,建立了基于B/S模式的螺旋锥齿轮远程设计、仿真加工系统,实现了网络平台上的螺旋锥齿轮制造资源的共享服务和远程利用。本文进行的格里森制螺旋锥齿轮的加工理论和仿真方法研究,将为后续的多层次加工仿真系统、螺旋锥齿轮加工误差测量、评定及改善、齿面接触区分析以及成形原理创新,甚至为进行奥利康、克林根贝格制齿轮研究,完成等高齿齿轮制度、连续分度加工方法、延伸外摆线齿成形原理的研究起到探索性作用。

全文目录

中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章绪论  9-22
  1.1 选题意义  9
  1.2 螺旋锥齿轮研究综述  9-20
    1.2.1 螺旋锥齿研究现状与进展  9-15
    1.2.2 相关技术的应用状况及发展趋势  15-20
  1.3 课题的提出与研究的意义  20-21
  1.4 本文主要内容  21-22
第二章螺旋锥齿轮传动计算机化设计研究  22-32
  2.1 前言  22
  2.2 螺旋锥齿轮设计的基本内容  22-24
  2.3 计算机辅助螺旋锥齿轮设计的实现  24-31
    2.3.1 传统的计算表方法计算齿轮参数、切齿参数及修正参数  25-26
    2.3.2 计算机辅助的螺旋锥齿轮设计参数计算方法  26-31
  2.4 小结  31-32
第三章机床切齿运动学空间转换研究  32-54
  3.1 前言  32-33
  3.2 螺旋锥齿轮的切齿原理及应用  33-36
    3.2.1 切齿原理  33-35
    3.2.2 对偶法加工  35
    3.2.3 两种切齿原理的应用  35-36
  3.3 刀倾法加工在凤凰I型切齿机床上的实现  36-53
    3.3.1 传统摇台式机床关系矢量的建立  38-39
    3.3.2 传统机床到自由加工机床的变换  39-44
    3.3.3 变换式的简化  44-49
    3.3.4 实例  49-53
  3.4 小结  53-54
第四章数控螺旋锥齿轮加工机床比较研究  54-77
  4.1 前言  54
  4.2 螺旋锥齿轮加工机床结构的发展  54-57
    4.2.1 数控化改变机床结构  54-55
    4.2.2 数控机床的结构改进  55-57
  4.3 凤凰I、II型机床的加工运动学关系研究  57-70
    4.3.1 运动学转换原则的重申及说明  57-58
    4.3.2 凤凰II的运动轴设置  58-59
    4.3.3 几个基本假设  59
    4.3.4 凤凰I型机床的运动变换  59-63
    4.3.5 凤凰II型机床的运动变换  63-65
    4.3.6 凤凰I、II型机床的加工运动转换关系式的建立及其解  65-67
    4.3.7 加工运动转换等价判别式及解的意义  67-70
  4.4 凤凰II型机床的结构设置及其影响  70-76
    4.4.1 凤凰II型机床结构的实际设置  70-71
    4.4.2 凤凰II型机床实际结构导致的相对运动变换矩阵的变化  71-73
    4.4.3 凤凰II机床实际结构设置对机床运动的影响  73-76
  4.5 小结  76-77
第五章螺旋锥齿轮加工仿真研究  77-94
  5.1 前言  77-78
  5.2 螺旋锥齿轮加工仿真  78-86
    5.2.1 机床系统模块分析  78-80
    5.2.2 模块开发环境的选择及接口说明  80-85
    5.2.3 基于.COM技术的多环境混合编程方案的实现  85-86
  5.3 数控加工仿真系统的网络化  86-89
    5.3.1 VRML语言及JAVA开发平台简介  87-88
    5.3.2 单机仿真系统的网络化  88-89
    5.3.3 网络化系统的建立  89
  5.4 应用虚拟加工系统对齿轮设计与加工参数进行预修正  89-92
  5.5 小结  92-94
第六章结论与展望  94-97
  6.1 结论  94-95
  6.2 课题研究展望  95-97
参考文献  97-106
发表论文和科研情况说明  106-107
附录I 准双曲面齿轮设计的参数计算过程  107-116
  I.1 准双曲面齿轮大轮的轮坯尺寸设计  107-110
  I.2 准双曲面齿轮小轮的轮坯尺寸设计  110-116
附录II 螺旋锥齿轮机械式机床的主要调整部位  116-119
  II.1 确定铣刀盘中心位置的调整部位  116-117
  II.2 确定轮坯位置的调整部位  117-118
  II.3 确定刀盘与被切齿轮运动关系的调整部位  118-119
致谢  119

准双曲面齿轮数控加工理论与仿真研究

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