基于UG渐开线斜齿轮参数化建模与修形研究

摘要

本文首先从齿条加工齿轮的啮合原理出发，推导了渐开线斜齿圆柱齿轮的精确齿廓曲线，进而沿着螺旋线扫描得到渐开线斜齿圆柱齿轮模型，从而实现斜齿轮参数化建模。
　　以UG6.0为建模平台，验证了理论推导的齿廓曲线方程沿着螺旋线扫描生成的斜齿轮能实现参数化，将其各部件按照装配关系集成齿轮啮合系统，并进行了运动仿真和干涉检验，符合实际要求。进一步利用UG表达式生成的EXP文件与VB接口，在VB环境下建立一个可视化齿轮模型界面，通过输入不同基本参数，快速生成新的齿轮模型，实现可视化的参数化斜齿轮建模。
　　鉴于渐开线斜齿轮啮合过程中出现的偏载、应力集中等问题，应当对齿轮进行修形解决该问题。通过对齿轮修形方式及计算方法进行比较与分析，选择了鼓形修形，推导出鼓形齿廓曲线和引导线方程，进而生成鼓形修形后的模型。以考虑歪斜度和轮齿变形为基础，深入研究了齿轮啮合轴平行度和轴承变形对轮齿啮合接触应力和弯曲应力的影响。
　　同时利用UG6.0与ANSYS13.0的无缝数据接口，将在UG6.0软件中生成的装配模型导入ANSYS workbench13.0中，利用ANSYS workbench13.0强大的分析功能，进行接触应力和弯曲应力求解。分别进行了标准啮合的理论计算与ANSYS分析数值的比较以及进行了修形前后的分析比较，并用ANSYS分析了基于齿轮不同轴线夹角和不同轴承跨度对齿轮啮合影响的规律曲线，为对此进行相关生产和研究的人员提供一定的参考。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景

1．1．1 斜齿轮的精确建模

1．1．2 齿轮参数化设计

1．1．3 齿轮强度分析方法

1．1．4 斜齿轮的修形

1．2 国内外研究现状及发展状况

1．2．1 参数化建模国内研究现状

1．2．2 齿轮修形国内外研究现状

1．3 本文的研究意义与研究内容

1．3．1 课题意义

1．3．2 研究内容

第2章 渐开线斜齿轮建模理论

2．1 建立斜齿轮的数学模型

2．1．1 斜齿轮螺旋渐开面

2．1．2 斜齿轮的几何关系

2．2 斜齿轮的端面齿形

2．2．1 渐开线在加工坐标系下的方程

2．2．2 齿根过渡曲线方程

2．2．3 斜齿轮端面齿廓方程

2．3 斜齿轮的螺旋线方程

2．4 斜齿轮建模齿间间隙的计算

2．4．1 齿侧间隙的引入

2．4．2 齿侧间隙的确定方法

2．4．3 齿侧间隙的计算方法

2．4．4 变位系数确定

2．5 本章小结

第3章 基于UG斜齿轮参数化建模及装配运动仿真、干涉检验

3．1 UG软件介绍

3．1．1 UG软件建模

3．1．2 UG软件的装配

3．2 斜齿轮模型的参数化

3．2．1 齿轮模型基本参数设定

3．2．2 UG表达式的生成

3．2．3 斜齿轮精确参数化建模

3．2．4 参数化实现

3．3 基于vb齿轮参数化建模的可视化

3．3．1 Visual Basic 6．0简介

3．3．2 VB编程实现UG环境下渐开线斜齿轮的参数化三维建模

3．4 斜齿轮装配运动仿真、干涉检验

3．5 本章小结

第4章 弹性接触理论和基于ANSYS的齿轮接触分析

4．1 弹性有限元理论

4．1．1 齿轮有限元接触分析理论

4．1．2 经典Hertz弹性接触理论

4．1．3 弹性物体的非Hertz接触问题

4．2 ANSYS分析

4．2．1 ANSYS软件介绍

4．2．2 ANSYS分析一般过程

4．3 考虑齿侧间隙的斜齿轮模型的ANSYS有限元分析

4．3．1 考虑齿侧间隙的斜齿圆柱齿轮模型参数

4．3．2 有限元ANSYS分析

4．3．3 齿轮传统理论应力计算

4．4 本章小结

第5章 渐开线斜齿轮修形研究

5．1 齿轮修形

5．1．1 常用的齿轮修形方法

5．1．2 齿向修形方案的提出

5．1．3 齿向修形方法

5．2 鼓形修形

5．2．1 鼓形修形理论

5．2．2 鼓形修形量的确定

5．2．3 鼓形量的经验计算方法

5．2．4 鼓形量的两种计算公式推导

5．3 齿轮模型鼓形修形量的计算

5．4 鼓形修形齿轮模型的建立

5．4．1 鼓形齿齿面方程及其法线矢量

5．4．2 基于UG鼓形齿模型的计算

5．5 鼓形修形后齿轮模型的ANSYS分析

5．5．1 不同修形模型的ANSYS分析

5．5．2 确定最佳修形量

5．6 考虑误差条件齿轮啮合模型的ANSYS分析

5．6．1 齿轮啮合的误差条件及引入

5．6．2 有误差条件下的齿轮接触ANSYS分析

5．7 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢