锥面二次包络环面蜗轮副数字化建模与求解算法

作     者：刘志 匡鑫 王青萌 卢红 LIU Zhi;KUANG Xin;WANG Qingmeng;LU Hong

作者机构：黄冈师范学院机电与汽车工程学院湖北黄冈438000 武汉理工大学机电工程学院湖北武汉430070 

基　　金：国家自然科学基金项目(51675393) 湖北省教育厅科研计划重点项目(D20192903) 黄冈市科技计划项目(XQYF2020000031) 

出 版 物：《工程科学与技术》 (Advanced Engineering Sciences)

年 卷 期：2021年第53卷第5期

页      码：155-165页

摘      要：为提升锥面包络蜗杆与二次包络蜗轮的模型精度,提出其复杂齿廓数字化建模方法与模型求解算法。基于蜗轮副成型过程构建了锥母面砂轮、蜗杆与蜗轮的坐标标架及数字建模系统,采用矢量法、微分几何和运动学等方法推导了蜗杆齿廓的啮合方程,运用空间变换矩和啮合理论建立了蜗杆齿廓的数字表征模型。以蜗杆齿廓为新母面进行二次包络运动,建立了二次包络蜗轮齿廓的啮合方程与数字模型。通过联立母面包络条件和蜗轮副齿廓边界,给出了蜗轮副齿顶和齿底环面母线方程,并构建了蜗轮副数字表征模型的约束条件。针对蜗杆与蜗轮齿廓成型特征,设计了复杂齿面数字表征模型的求解算法。在MATLAB环境下开发求解算法计算程序,计算蜗杆齿廓和蜗轮齿廓在不同坐标系下的接触样线,计算结果表明,蜗杆和蜗轮接触线均保持复杂的非线性。根据设计的求解算法计算出了蜗杆与蜗轮齿廓的全部啮合点云,采用逆向包络法验证了点云计算精度。在Creo环境下,对啮合点云进行包络拟合得到了蜗杆与蜗轮3维数字化模型,根据成型过程和啮合条件将蜗杆与蜗轮进行虚拟装配及运动仿真,验证建模效果和传动性能。建模实例和装配结果显示,蜗轮副计算点云精度保持在10^(–9)与10^(–8)级之间,传动效果与理论相符,证实了数字模型与求解算法的有效性与准确性。

主 题 词：锥面包络 二次包络蜗轮副 数字模型 求解算法 

学科分类：12[管理学] 1201[管理学-管理科学与工程类] 08[工学] 0802[工学-机械学] 080201[080201] 

核心收录：

D　O　I：10.15961/j.jsuese.202000968

馆 藏 号：203105015...