非对偶蜗轮蜗杆传动研究

论文摘要

在未来制造技术中，虚拟制造将成为其重要组成部分。人们可以在虚拟环境中观察、评估、修改制造过程，减少在线程序修改和试切时间；验证加工方案的可行性，减少实验费用：为开发专用设备提供理论依据，避免盲目开发。实现虚拟制造的核心技术是产品与制造过程的建模和仿真。蜗轮蜗杆的研究，一般都以微分几何和啮合原理为依据，但是公式层层嵌套，推导过程繁杂易错，一般的工程人员较难掌握。为了解决在实践中的非对偶蜗轮蜗杆的加工难题，我们以SolidWorks为操作平台，VB为开发工具，充分利用SolidWorks API的方法、属性，研发了这套面向工程设计人员的非对偶蜗轮蜗杆仿真加工及评价系统。在SolidWorks中，选用直接实体造型法来实现模拟加工。在模拟加工时，毛坯固定，刀具不仅绕其本身轴线旋转，同时还要绕毛坯轴线旋转，用多个刀具来模拟多个加工位置，刀具的运动所形成的包络体与毛坯进行实体布尔差运算，毛坯的三维模型随着布尔差运算过程被不断更新。而基于实体造型的方法中几何模型的表达与实际工件是一致的，使得仿真的最终结果与产品的实际加工的结果相一致。设计人员可以直接在计算机中进行蜗轮仿真加工，加工出来的蜗轮和蜗杆进行装配，通过剖分成平面图的办法，来观察非对偶蜗轮蜗杆的啮合情况，以此来评价加工蜗轮的加工参数是否合理。我们选取两个主要参数来进行优化：第一个是刀具轴线和蜗轮毛坯轴线的夹角φ；第二个是刀具与蜗轮毛坯加工时的中心距S。通过这两个的交替调整实现最优的加工参数，同时也为研究非对偶蜗轮蜗杆的润滑和应力分析提供一个依据。这套系统是研究非对偶蜗轮蜗杆的一种新方法，同时丰富了非对偶蜗轮蜗杆的理论，在指导实践方面已经取得初步成效。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 前言
• 1.1 选题背景
• 1.2 选题依据及意义
• 第一章 CAD技术概况
• 1.1 CAD技术的发展历程
• 1.1.1 第一次CAD技术创新-曲面造型技术
• 1.1.2 第二次CAD技术创新-实体造型技术
• 1.1.3 第三次CAD技术创新-参数化技术
• 1.1.4 第四次CAD技术创新-变量化技术
• 1.2 CAD技术国内外发展概况
• 1.2.1 变量化技术
• 1.2.2 虚拟产品建模技术
• 1.2.3 智能CAD技术
• 1.2.4 协同技术
• 1.2.5 CAD/CAM/CAE/PDM/ERP集成技术
• 1.3 CAD技术的发展趋势
• 1.3.1 微机化
• 1.3.2 集成化
• 1.3.3 智能化
• 1.3.4 标准化
• 1.3.5 网络化
• 1.3.6 并行化
• 1.4 CAD系统的构成及分类
• 1.4.1 CAD系统的构成
• 1.4.2 CAD系统的类型
• 1.5 常见的CAD软件
• 1.5.1 国外软件
• 1.5.2 国内软件
• 第二章 虚拟制造技术
• 2.1 虚拟制造技术的概述
• 2.1.1 虚拟制造技术的概念
• 2.1.2 虚拟制造的种类
• 2.1.3 虚拟制造技术的作用
• 2.2 虚拟制造的关键技术
• 2.2.1 建模技术
• 2.2.2 仿真技术
• 2.2.3 虚拟现实技术VRT
• 2.3 虚拟制造技术在制造业中应用
• 2.3.1 虚拟企业
• 2.3.2 虚拟产品设计
• 2.3.3 虚拟产品制造
• 2.4 虚拟制造技术的国内外发展现状
• 第三章 复杂曲面加工方案与虚拟加工系统概述
• 3.1 方案介绍
• 3.2 计算机几何仿真方法的介绍
• 3.2.1 直接实体造型法
• 3.2.2 基于图像空间的方法
• 3.2.3 离散矢量求交法
• 3.2.4 几何仿真方法的选定
• 3.3 系统开发环境
• 3.3.1 SolidWorks系统开发平台的选取
• 3.3.2 SolidWorks二次开发的工具选取
• 3.3.3 接口技术
• 第四章 非对偶蜗轮蜗杆传动概述
• 4.1 蜗轮蜗杆
• 4.1.1 蜗轮蜗杆传动特点
• 4.1.2 蜗杆的分类
• 4.2 非对偶蜗轮蜗杆
• 4.2.1 非对偶蜗轮蜗杆概述
• 第五章 非对偶蜗轮蜗杆仿真加工及评价的虚拟系统
• 5.1 创建SolidWorks插件的API函数
• 5.2 创建SolidWorks插件
• 5.2.1 编程的准备
• 5.2.2 变量及函数的定义
• 5.2.3 建立SolidWorks链接关系
• 5.3 运行SolidWorks插件
• 5.3.1 直接运行SolidWorks插件
• 5.3.2 操作注册表生成SotidWorks插件
• 5.4 主要菜单及界面
• 5.4.1 蜗杆菜单及界面
• 5.4.2 蜗轮菜单及界面
• 5.4.3 蜗轮蜗杆空间啮合菜单及界面
• 第六章 虚拟系统中非对偶蜗轮蜗杆传动研究
• 6.1 建立蜗杆的精确三维实体
• 6.1.1 Ф.Л.李特文算法蜗杆
• 6.1.2 吴序堂算法蜗杆
• 6.2 建立蜗轮的毛坯实体
• 6.3 建立加工蜗轮的刀具造型
• 6.4 建立蜗轮的三维实体
• 6.5 产生装配工程图
• 第七章 非对偶蜗轮蜗杆传动结果分析
• 7.1 夹角调整
• 7.2 中心距调整
• 7.3 结果分析
• 7.4 实际加工环境
• 致谢
• 参考文献
• 附录