matlab 非圆齿轮 非圆齿轮参数化设计关键技术研究

摘要：齿轮是机器和仪器中应用最广泛的传动元件。在工业应用最为广泛的圆柱齿轮可以实现定传动比传动,却难以实现变传动比传动。非圆齿轮则可以用来实现变传动比传动或者再现某些独立变量的函数。非圆齿轮传动既能实现凸轮的变速传动,又能实现齿轮精确高效传动且重载平衡,因此非圆齿轮是一种集成化的机械元件。本文的研究内容就是使用计算机技术解决非圆齿轮设计问题,更好地实现非圆齿轮应用。主要研究内容如下:在基础理论方面:首先对非圆齿轮的发展情况进行了综合考察,介绍了非圆齿轮的设计、加工国内外发展和现状,计算机技术和数控技术在非圆齿轮的设计和加工方面的最新应用。阐述了课题研究背景、意义和主要内容,接着介绍非圆齿轮节曲线和齿廓的设计的基本理论,推导了节曲线参数化设计的数学模型和参数校验条件,为参数化建模程序的开发打下了基础。在参数化设计方面:采用MATLAB为计算编程工具,针对非圆齿轮节曲线设计和齿廓编制程序,在GUIDE环境中开发了参数化设计的人机交互程序。解决了常用类型的非圆齿轮节曲线参数化设计问题,有效的提高了非圆齿轮设计效率与精度。开发的的节曲线参数化模块针对常用的节曲线,能够根据不同的设计参数要求快捷方便的实现节曲线的生成与参数校验。包括三种类型:实现再现函数,按给定传动比函数,已知主动轮节曲线。每种情况根据实际设计要求进行不同的流程编程,并对节曲线的凹凸性、根切性和压力角等参数的校验,保证了轮齿均匀分布,对不符合要求的设计参数进行调整,使其满足正确啮合要求;在此基础上绘制压力角图形、传动比图形和节曲线啮合图形。针对椭圆类齿轮进行了重点研究,对节曲线的啮合进行动态仿真,有效地预测设计结果的正确性。提出了一种修正根切的方法,根切修正后得到新的节曲线与原来节曲线短轴长度相等。在齿廓曲线设计模块中,采用了解析法和折算齿数两种方法建模,通过编制MATLAB程序真正实现了通过齿廓方程求解出非圆齿轮齿形。通过编制程序完成在节曲线上分齿,确定齿廓曲线上的重要点,从而设计出整个齿廓曲线,并将其绘制出来。通过实例进行了可行性验证。在加工方面:分析比较了几种非圆齿轮加工方法的原理及特点,介绍了线切割加工和3B指令编程,重点推导了数控滚齿加工技术的运动模型,作为常用的非圆齿轮加工方案。最后对本论文进行了总结,归纳了本论文取得的成果,也指出了本论文的不足及需要进一步研究的内容。