[发明专利]一种便于实现参数化的渐开线直齿锥齿轮变曲率精确修鼓方法

摘要

一种便于实现参数化的渐开线直齿锥齿轮变曲率精确修鼓方法,属于齿轮制造领域，本方案充分利用ANSYS/LS-DYNA、Imageware、Matlab及Solidworks，实现了变曲率鼓形修形直齿锥齿轮模型的精确的造型，同时也可以由本发明所推导的变曲率鼓形齿面方程，基于均匀B样条曲面方程理论编制程序以实现变曲率修鼓齿面的参数化建模，提高了修形锥齿轮模型的精确度及后续有限元模拟的精度，通过数控技术直接实现修形直齿锥齿轮产品或模具电极的加工；针对直齿锥齿轮副，只对主动齿轮进行变曲率修形，从动齿轮不修形，降低了修形齿轮的设计和加工难度。

主权项

一种便于实现参数化的渐开线直齿锥齿轮变曲率精确修鼓方法，包括以下步骤：（1）调整三维实体造型工具Solidworks、有限元分析工具ANSYS的坐标系使其一致，利用ANSYS网格划分技术提取齿面上具有代表性的节锥处节点坐标，并将其导入至Solidworks中画出齿面上沿齿宽方向的节锥处的所有节点；（2）只对主动齿轮进行修形，被动齿轮不修形；基于ANSYS/LS‑DYNA动态接触有限元分析技术，得到齿轮副轮齿节锥线上节点的弹性变形量，在Solidworks中建立未修形主动齿轮模型节锥处的齿面法向基准面，由变形量沿齿面的法向向轮齿内画出节锥处所有节点变形后的位置，并提取节点坐标；（3）把步骤（2）中得到的齿面上节锥处的节点弹性变形后的坐标导入Matlab中进行非线性拟合，得出主动齿轮轮齿节锥处法向基准面上的变曲率修鼓曲线方程；（4）基于标准空间球面渐开线方程，由鼓形齿形成原理结合在节锥处拟合出的变曲率修鼓曲线方程推导出修形齿面参数方程，这同时能为实现变曲率鼓形齿面的参数化建模提供理论基础；（5）根据修形齿面参数方程，利用Matlab绘制变曲率鼓形修形齿面，并提取该齿面上点的坐标，保存成格式文件以便导入到Imageware中进行拟合曲面；（6）把步骤（5）保存的格式文件导入至Imageware中进行 反求建立修形齿面，然后再导入Solidworks中完成修形齿轮的三维实体模型的建立；（7）将完成修形齿轮的三维实体模型转化为数控代码导入至数控机床，直接实现修形直齿锥齿轮产品或模具电极的加工。