非圆齿轮几何和可视化模型开发
非圆齿轮CAD CAM及仿真设计的研究
参考内容
随着机械行业的不断发展，齿轮传动作为一种重要的传动方式，在各种机械设 备中得到了广泛的应用。非圆齿轮作为一种特殊的齿轮类型，具有传动平稳、 效率高、结构紧凑等优点，因此在实际应用中具有重要意义。本次演示将围绕 非圆齿轮节曲线的设计方法、CAD及应用研究展开讨论。
一、非圆齿轮及节曲线概述
总之，非圆齿轮节曲线的设计对于提高机械设备的性能和效率具有重要意义。 本次演示介绍了非圆齿轮及节曲线的概述、设计方法、CAD技术及其应用研究， 希望对相关领域的研究人员和技术人员提供一定的参考和帮助。
参考内容二
在机械传动领域，非圆齿轮作为一种重要的传动元件，具有广泛的应用。非圆 齿轮的设计、制造、检测及应用都十分关键，本次演示将就这些方面进行探讨。
四、非圆齿轮节曲线的应用研究
随着非圆齿轮技术的不断发展，其应用领域也越来越广泛。在机械制造领域， 非圆齿轮被广泛应用于各种传动系统和精密机械中，如数控机床、工业机器人 等。在航空航天领域，非圆齿轮被用于航空发动机、燃气轮机等高精度传动装 置中，以满足严格的振动和噪声要求。此外，在汽车、新能源等领域中，非圆 齿轮也具有广泛的应用前景。
几何建模是通过几何约束关系建立齿轮的数学模型，如齿廓曲线、轮齿形状等； 物理建模则是基于材料力学、弹性力学等理论，建立齿轮的物理模型，以描述 齿轮在承载情况下的变形、应力分布等情况。
优化技术：
优化技术是提高非圆齿轮性能的关键手段。优化目标可以是传动效率、承载能 力、振动噪声等。优化方法包括参数优化、形状优化、拓扑优化等。参数优化 是通过调整齿轮的参数（如模数、压力角等），以实现优化的目标；形状优化 是在几何建模的基础上，对齿轮的齿廓曲线、轮齿形状等进行优化；
谢谢观看
非圆齿轮设计
非圆齿轮传动研究现状及发展趋势
2023年第47卷第11期Journal of Mechanical Transmission非圆齿轮传动研究现状及发展趋势伍松1张向军1付学中1,2,3黄院星1李静珍1（1 广西科技大学机械与汽车工程学院，广西柳州545616）（2 广西汽车集团有限公司博士后与外部专家工作站，广西柳州545007）（3 广西土方机械协同创新中心，广西柳州545006）摘要非圆齿轮传动是一种相对于圆齿轮传动的机械传动类型，可以实现特殊的运动，提高机构性能，改善机构运动条件。
随着非圆齿轮传动设计能力的提高和应用范围的增多，对非圆齿轮传动的研究日益增加。
介绍了非圆齿轮传动应用的相关研究现状；归纳了非圆齿轮传动设计与分析的研究进展；论述了制造非圆齿轮传动的方法与策略；总结了非圆齿轮传动当下发展所面临的问题，并展望了非圆齿轮传动在应用、设计与分析、加工制造等方面的研究方向。
关键词非圆齿轮传动应用设计与分析制造Research Status and Development Trend of Non-circular GearsWu Song1Zhang Xiangjun1Fu Xuezhong1,2,3Huang Yuanxing1Li Jingzhen1(1 School of Mechanical and Automotive Engineering, Guangxi University of Science and Technology, Liuzhou 545616, China)（2 Postdoctoral and External Expert Workstation, Guangxi Automobile Group Co., Ltd., Liuzhou 545007, China）（3 Guangxi Earthwork Machinery Collaborative Innovation Center, Liuzhou 545006, China)Abstract Non-circular gear transmission is a new type of mechanical transmission mechanism relative to circular gear transmission, which can realize special movement, improve mechanism performance and improve mechanism motion conditions. With the improvement of non-circular gear transmission design ability and the in⁃crease of application scope, the research on non-circular gear transmission is increasing. This study introduces the current research status of non-circular gear transmission applications, summarizes the research progress of non-circular gear transmission design and analysis, discusses the methods and strategies for manufacturing non-circular gear drives, summarizes the problems faced by the current development of non-circular gear transmis⁃sion, and looks forward to the research directions of non-circular gear transmission in applications, design and analysis, and processing and manufacturing.Key words Non-circular gear transmission Application Design and analysis Manufacture0 引言非圆齿轮传动[1]是一种能实现主、从动轮之间非定比传动的机构。
用AutoCAD VBA开发非圆齿轮的设计系统
Ａ ｔＣ Ｄ 二次开 发 ，不论 是用 于理 论 研究 ，还 是 用于 工 ｕｏ Ａ
程设 计 ，均是 十分有 效 的手段 和方法 。 非 圆齿 轮用 于传 递两 轴线 间 的变 传动 比运动 ，可以
图 １ 系统 总体 结构 设计
Ｆ ｇ １ Ｔ ｅ ｗｈ ｌ ｔ ｕ ｔ ｒ ｅ ｉｎ ｏ ｈ ｙ ｔ ｍ ｉ ． ｈ ｏ ｅ ｓｒ ｃｕ ｅ ｄ ｓｇ ｆ ｔ ｅ ｓ ｓ ｅ
结 构 设 计 见 图 ｌ 。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
３ 非 圆齿 轮 传 动 设 计 系统 的 实现 方 法
３ １ 建立 数学模 型 ・
收稿日 期： ０ ６０ —４ ２ ０ —７ １
作 简 李 者 介： 建霞（６ ） 女， 授 主 事ＣＤ的 １５ ， 教 。 要从 Ａ 教ｌ ９一 在 设计非圆 传动 已 原始 齿轮 时， 知的 数据一 齿 般为 学 研 工 发 文 期 论 ０ 篇 与 究 作， 表中 核心 刊 文２余 。 齿数、 ｌ轮 模数、 量、 齿形角 非圆齿 动 偏心 刀具 等。 轮传
ＶＯ１ ９ Ｎｏ５ ． ． ． １ Ｓｅ ，０ ｐ． ０６ ２
用 Ａ ｔＣ Ｄ Ｖ Ａ开发非圆齿轮的设计系统 ｕｏ Ａ Ｂ
李 建 霞 ，王 良才
（ 军 第 一航 空 学 院 ，河南 信 阳 空 ４４ ０ ） ６０ ０
摘 要 ： 以 模 块 化 设 计 思 想 为 指 导 ， 用 ＶＢ ． 开 发 工 具 ，在 Ａ ｔＣ Ｄ 平 台 开 发 了 用 户 界 面 友 好 的 非 ６０为 ｕｏ Ａ
法 为 易 学 的 Ｖ ｓａ ａｉ 言 。我 们 可 以用 ＶＢ语 言 编 ｉ ｌＢ ｓ ｕ ｃ语 程 ，将 Ａ ｔＣ Ｄ 当成 自己 Ｖ ｕｏ Ａ Ｂ程 序 中的一 个 图形 窗 口 ， 对 其进 行打 开 、绘 图 、编 辑 、打 印 、关 闭等操 作 。实 现
非圆齿轮CAD／CAM及加工模拟
Ｃ ｅｇｕ６０ ３ ，ｈｎ ） ｈｎｄ １０ １Ｃ ｉａ
【 摘 要】 在非圆齿轮基本理论的基础上，提出利用３ Ｂ样条和双圆弧二次逼近法分段拟合非圆 次 齿轮的节曲线及整个齿形轮廓， 具有较高的计算精度， 使所获得的齿形误差较小， 并基于 Ｖｓａｃ ＋ ｉ ｌ ＋ 编程 ｕ
语言和 Ｏ ｅＧ ｐｎ Ｌ图形交互技术开发 了非圆齿轮的 Ｃ Ｄ Ａ Ａ ／ Ｍ系统。 ， 统根据 自 Ｃ 最后 系 动计算所得的齿形数
非 圆齿轮 Ｃ ＤＣ Ｍ 及加 工模 拟 Ａ ／Ａ
程 雪锋 丁 国富
（ 西南交通大学 机械工程学院 先进设计与制造技术研究所 ， 成都 ６０３ ） １０ １
ＣＡＤ／ ＣＡＭ ｎ ｃ ｉｉｇ ｓｍｕａ ｉｎ ｏ ｏ － ｉ ｕ ａ ｅ ａ ｄ ｍａ ｈｎ ｎ ｉ ｌｔ ｆ ｎ ｃｒ ｌ ｒ ａｒ ｏ ｎ ｃ ｇ
；如ｒｌＰ 。 帆 ｃｅｓ ｍ ｆ如ｉｏ ｎ ｎ 。，ｏ０ ｒ ｙｓｒ ａ ｓ ｅ ｄ 砌 ｅ ｏ ｓ 加＿ ｒ ｒ ｅ ｒｇ ｎ Ｉ ｆ ｃ ｇ ｅ
；
５
Ｋｅ ｒ ｓ Ｎｏ － ｉｃ ｌｒｇ ａ ； ｓ ｌ ｅ Ｄｏ ｂ ｅａ ｃ ｙｗｏ ｄ ： ｎ ｃｒ ｕ ａ ｅ ｒ Ｂ－ ｐ ｉ ； ｕ ｌ ｒ ｎ
Ｃ ＨＥＮＧ Ｘｕ － ｅ ｇ ＤＩ Ｇ ｏ ｆ ｅ ｆｎ ， Ｎ Ｇｕ － ｕ
（ ｓｔｔ ｏ ｄ ａ ｃｄＤ ｓ ｎ＆Ｍａ ｕａｔｒ ｇＳ ｈ ｏ ｏ ｃ ａ ｉ ｌ ｎ ． ｏ ｔｗ ｓ Ｊ ｏ ｎ ｎ ｅｓ ｙ Ｉ ｔｕｅ ｆ ｖ ｎｅ ｅｉ ｎｉ Ａ ｇ ｎ ｆｃ ｉ ，ｃｏ ｌ ｆ ｕｎ Ｍｅ ｈ ｎｃ ｇ， ｕｈ ｅｔ ｉ ｔ ｇＵ ｉ ｒ ｔ， ａＥ Ｓ ａ ｏ ｖ ｉ
． 蕾 ｔ 孽
． ．
齿轮零件参数化、可视化设计
第1章绪论【内容提要】本章首先对参数化设计技术进行了概述，然后在总结和分析目前相关领域国内外研究现状的基础上，讨论了开展本课题研究的目的、意义及主要思路，最后给出了本论文研究的工作内容和论文撰写的结构形式。
1.1 参数化技术概述参数化设计是指模型的尺寸用对应关系表示，而不需要确定具体数值。
变化一个参数值，将自动改变所有与它相关的尺寸，并遵循约束条件[1]。
早期的参数化设计方法主要应用于二维图形，由于二维图形的局限性，例如，无法直观的判断零部件干涉现象、无法进行运动学和动力学分析等，使其推广应用受到局限，因此三维实体参数化设计方法的研究越来越受到重视。
三维实体参数化方法不但弥补了二维设计的局限性，而且设计者设计产品时，头脑中总是先形成三维模型，三维实体建立好以后，再将其转化为二维工程图，这样就更符合人们的思维习惯。
与传统的自由约束的设计方法相比，参数化设计方法是以一种全新的思维方式来进行产品的创建和修改设计。
参数化设计是以约束造型为核心、以尺寸驱动为特征。
在参数化设计中采用参数化模型，设计者可以通过调整参数来修改和控制几何形状，实现产品的精确造型，而不必在设计时专注于产品的具体尺寸。
参数化设计方法存储了设计的全过程，能设计出一系列而不是单一的产品模型；对己有设计的修改，只需变动相应的参数，而无需运行产品设计的全过程。
因此，参数化设计更符合工程设计的习惯，极大地提高了设计效率，缩短了设计周期，减少了设计过程中信息的存储量，降低了设计费用，从而增强了产品的市场竞争力。
1.1.1 参数化技术发展过程参数化是在实际应用中提出的技术。
参数化技术的研究工作可以追溯Sutherland 在60年代开发的Sketchpad系统，在此软件系统中，Sutherland提出了利用几何约束来进行图形修改的思想。
根据参数化设计方法在不同时期的主要特点，可以将参数化的研究分为以下几个阶段：(1)60－70年代中的萌芽时期这一阶段以Sutherland为代表，他在sketchpad系统中提出利用约束作为辅助手段进行零件的生成，但没有使用约束定义和修改几何模型，对模型的修改只是一个单向过程，一旦模型生成后约束不能反过来限制模型。
面齿轮传动的设计软件的开发
面齿轮传动的设计软件的开发摘要面齿轮与圆柱齿轮能够成传动装置，在工业领域有着广泛的应用。
本文设计一种软件，能够参数化的对面齿轮进行，建模，有限元分析和MATLAB优化，达到计算机辅助设计的功能，用VC编辑窗口，要求实现几级菜单，多种面齿轮的力学分析（直齿、斜齿、弧齿等）用Visual C++对系统的代码进行编写，实现了ANSYS软件与本参数化建模与数值分析平台之间的数据传递，解决了调用程序等接口技术方面。
利用ansys软件进行建模有限元分析，通过接口，让vc调用此分析，在窗口中实现调用齿数、压力角、模数、齿顶高系数和齿隙系数五个关键尺寸参数作为独立参数，对齿轮外形和尺寸进行限制和设计。
在利用ANSYS二次开发的功能时，对参数变化时生成齿轮的APDL 命令流文本进行调用。
实现了参数化建模数据和数值分析数据的可视化处理功能。
用matlab软件进行优化分析，让vc通过接口调用此优化，力学分析中，在Visual C++对ANSYS软件进行二次开发的环境中，通过结合软件自身的APDL语言，实现了一对齿轮的三维实体数据、网格数据、变形数据、应力数据、应变数据和各种动力学数据可视化并可画出相应的图形(网格划分图、变形图、应力云图等)。
通过不同类型、不同大小的齿轮模型的参数化建模，验证了本参数化建模和数值分析软件系统的有效性。
通过建立一对齿轮的参数化模型，然后网格划分和设定边界条件等，最后可根据实际传动情况在静力学界面和模态分析界面输入了相应的约束条件和载荷扭矩条件等边界条件，对齿轮进行了静力分析、模态分析等，分析了一对齿轮的网格划分图、变形图、应力云图和模态振型图等，进一步验证了本软件系统的有效性。
关键词:面齿轮设计，Vc程序设计，有限元分析, MATLAB优化,数据分析软件ABSTRACTThe surface and cylindrical gear can be a transmission device, and it has a wide application in the industrial field. This paper designs a kind of software, can face gear parametric modeling, finite element analysis and optimization of MATLAB, computer aided design, editing window with VC, required to achieve several menu, a variety of mechanical analysis of face gear (spur, helical, bevel etc.) with Visual C++ on the system the code was written, achieved between the ANSYS software and the parametric modeling and numerical analysis platform for data transfer, to solve the calling program interface technology. Using ANSYS software modeling and finite element analysis, through the interface, make VC calls this analysis, the call number of teeth, modulus, pressure angle, tooth top as independent parameters of five key parameters of high coefficient and tooth gap coefficient in the window, and to limit the size and shape of the gear design. When using the function of the two development of ANSYS, the APDL command stream text that generates the gear when the parameter changes is called. The visual processing function of parameterized modeling data and numerical analysis data is realized. Optimization analysis is carried out with MATLAB software, let VC call through the interface to the optimization, mechanical analysis, two development environment of ANSYS software in Visual C++, through a combination of software APDL language, realized on the gear 3D data, grid data and deformation data, the stress and strain data and data all kinds of dynamic data visualization and can draw the corresponding graphics (mesh map, deformation, stress etc.). Through parameterized modeling of different types and different sizes of gear models, the validity of the parameterized modeling and numerical analysis software system is verified. Through the parametric model of a gear, and the meshing and setting of boundary conditions, finally according to the actual situation of the corresponding transmission constraints and load torque conditions. The boundary conditions in the static input interface and modal analysis of the gear interface, static analysis, modal analysis, mesh map, a pair of gears the deformation, stress nephogram and modal vibration map analysis, further validation of the software system..Key word：Face gear design, Vc program design, finite element analysis, MATLAB optimization, data analysis software目录第一章绪论 (4)1、1本文的研究意义和研究内容 (4)1、2本文课题的国内外研究现状和未来发展趋势 (5)1、3本文的主要内容 (7)第二章软件的设计框架及功能实现 (7)2.2平台运行 (9)2.2.1运行的条件 (9)2.2.2平台中ANSYS分析的步骤 (9)2.2.3软件平台中与MATLAB调用优化 (9)第三章基于VC的系统界面设计 (9)3.1V ISUAL C++6.0介绍 (9)3.2面齿轮设计软件人机交互界面开发 (10)3.2.1用户页面设计 (10)3.2.2用户主菜单界面 (11)3.2.3设计过程界面 (11)3.2.4ansys接口设计界面 (24)3.2.5MATLAB接口设计界面 (25)第四章ANSYS软件进行建模有限元分析 (36)4.1ANSYS简介 (36)4.2ANSYS数值计算平台的选择与验证。
非圆齿轮机构运动轨迹微分几何研究
齿 轮的模数 ｍ、齿数
ｚ 、
椭 圆齿 轮 长 轴 ａ 、 行 连 杆相 对 于行 星 架
星架 的初 始 安 装 角 度
。、
④主法线 ｐ ＝ ｒ （ ｔ 。 ） ＋ Ａ ［ （ ｒ ・ ｒ ） 一 （ ｒ ・ ， ， ） ｒ ］ ⑤法平面 （ Ｐ — ｒ （ ｔ 。 ） ） ・ ｒ ｔ （ ｆ 。 ） ＝ ０ ⑥密切平面 （ Ｐ — ｒ （ ｔ 。 ） ） ・ ［ ｒ ｔ （ ） × ／ （ ｆ 。 ） ］ ＝ ０ ⑦从切平面
ｆ ｛ Ｘ ＝ Ｘ （ ｔ ） ） ， （ ｆ ）
Ｉ ｚ ＝ ｚ （ ￡ ）
可令 ： ｒ － ＝ ｒ （ ｔ ） ＝ （ （ ｆ ） ， ） ， （ ｆ ） ， ｚ （ ｆ ） ） ， 且ｔ Ｅ Ｅ （ ０ ， ｂ ） 又设ｐ ｏ （ ｔ 。 ） ， ｐ （ ｔ ） 为 曲线上 两点 ， 则：
２ 运 动学 关 系
Ｊ ～ ｉ ＝ ０ Ｊ Ｎ Ｉ ．ｆ 【 ０ 一 ０ ｌ Ｂ Ｊ
Ｂ ｊ
（ ３ ２ ）
连 杆 的相对 坐标 方程 为 ：
设 切线 方 向与 水平 轴夹 角 为 ， 坐标 原 点距 切 线距 离
ｆ 。 ｏ ｓ
连 杆 的绝 对 坐标 方程 为 ：
』 ＿
（ ３ １ （ ）
所以：
１ 一
１ － ｅ ２
（ １ ５）
③ 曲线的 Ｆ ｒ ｅ ｎ ｅ ｔ 公式
ｆ 』 Ｔ ． １ ｆ ｆ ０ ， ｃ
０ １ ｆ Ｔ ］
因 此 ｚ 可 求 ： Ｊ 。 Ｕ ［ １ 一 ｌ 一 ／ ｐ ｎ ｍ ｐ ‘ ］ Ｈ （ １ ６ ）
（ １ ９ ）
的机构进行仿真 ，关键位置点的参数可以按照文中所述
非圆齿轮传动
齿轮传动是机械传动中最普遍的,已有着上千年的历史。
齿轮是机器和仪器中广泛应用的传动件之一,用来传递两轴间的回转运动,其传动比可以是常数(定传动比),也可以是变数(变传动比)[1]。
长期以来,广泛应用于生产的是圆齿轮,即节曲线为圆形、传动比为定值的齿轮(如圆柱齿轮、圆锥齿轮)。
然而,在某些场合需要机构作为变速比传动,传统的圆齿轮已不能满足这一要求。
于是人们突破圆齿轮的局限,提出了非圆齿轮的概念。
非圆齿轮传动以其特有的非匀速比传动,满足了实际需求。
非圆齿轮主要运用在两轴变速比传动中,可实现主动机构与从动机构的非线性关系。
它的节曲线形状是按运动要求设计的,和其它能得到非匀速的机构相比,具有明显的优点[2]。
非圆齿轮机构可以实现主动件和从动件转角问的非线形关系，在仪器和机器制造业愈来愈多地采用非圆齿轮机构来替代凸轮机构、连杆机构和其它运动机构。
已广泛地应用于自动机械、运输、仪器仪表、泵类、流量计等工业装置中[3]。
非圆齿轮机构具有结构紧凑、传动精确、平稳、容易实现动平衡等优点,因此对非圆齿轮的动力学分析的研究也变得日益重要[4]。
目前对于圆齿轮的动力学问题，国内外已经有了相对成熟的研究结果,建立了包括齿轮啮合动态激励基本原理、齿轮振动分析模型、齿轮系统参数振动学、齿轮系统间隙非线性动力学等较为成熟的系统理论和方法。
对于非圆齿轮这种特殊的齿轮动力学问题的研究，也已有了一定的进展。
而对于非圆齿轮的动态特性的研究却不够成熟。
本课题针对非圆齿轮传动问题,首先基于非对称渐开线齿轮的啮合理论,对非对称渐开线齿轮传动的啮合特性进行分析,推导出有关非圆齿轮传动的基本设计参数的计算公式和齿廓曲线方程。
其次,采用三维实体建模软件PRO/E建立非圆齿轮的三维实体模型,并探讨非圆齿轮传动的运动学与动力学模型、用Simulink对非圆齿轮的啮合情况进行仿真分析,研究非圆齿轮的运动学与动力学特性；采用有限元分析软件ANSYS对非圆齿轮进行有限元模态分析,对非圆齿轮振动特性进行分析研究。
非圆齿轮机构
非圆齿轮机构
非圆齿轮机构是一种广泛应用于机械传动系统中的重要装置，它通过不同形状的齿轮来实现传递动力和运动的功能。
与常见的圆齿轮机构不同，非圆齿轮机构的齿轮齿面并非圆形，而是具有特定的非圆曲线形状，这使得其在特定的工程应用中具有独特的优势和特点。
在传统的机械传动系统中，圆齿轮机构被广泛应用于实现转速变换和扭矩传递。
然而，由于圆齿轮的齿面为圆弧形状，在传动过程中会产生一定的噪音和振动，同时也存在着齿面磨损和传动效率不高的缺点。
为了克服这些问题，工程师们提出了非圆齿轮机构的设计理念，通过采用特定的曲线形状来替代圆形齿轮，实现更加高效、平稳和静音的传动效果。
非圆齿轮机构的设计原理是基于曲线的几何特性和运动学规律，通过合理选择曲线形状和齿轮参数，实现不同轴间的速比变换和运动传递。
在非圆齿轮机构中，常见的曲线形状包括椭圆曲线、摆线、双曲线等，每种曲线形状都具有特定的传动特性和运动规律，可根据具体的传动要求进行选择和应用。
非圆齿轮机构在工程实践中具有广泛的应用领域，例如汽车变速箱、机床传动、航天器件等。
通过合理设计非圆齿轮机构，可以实现高扭矩、高精度和低噪音的传动效果，提高机械系统的工作效率和可靠性。
同时，非圆齿轮机构还可以实现多轴联动、不等速传动和特定运动轨迹的要求，满足复杂工程任务的需求。
总的来说，非圆齿轮机构作为一种新型的传动装置，在机械制造领域具有重要的意义和应用前景。
通过深入研究和不断创新，相信非圆齿轮机构将在未来的机械设计中发挥越来越重要的作用，为工程技术的发展和进步做出更大的贡献。
粉末冶金非圆齿轮的数字化设计与虚拟样机技术研究
粉末冶金非圆齿轮的数字化设计与虚拟样机技术研究摘要：粉末冶金是一种先进的金属制造技术，通过将金属粉末压制成型并进行烧结处理，可以制备出具有复杂形状和优异性能的零件。
非圆齿轮作为一种重要的粉末冶金产品，其数字化设计和虚拟样机技术研究具有重要的实际意义和应用价值。
本文针对粉末冶金非圆齿轮的数字化设计和虚拟样机技术进行了深入研究，探讨了其原理、方法和应用，并提出了相关的优化方案。
1. 引言粉末冶金技术作为一种高效、环保的金属加工技术，在工业领域得到了广泛应用。
而非圆齿轮作为粉末冶金产品的重要组成部分，其数字化设计和虚拟样机技术对于提高产品质量和降低生产成本具有重要作用。
本文旨在通过对粉末冶金非圆齿轮的数字化设计和虚拟样机技术进行研究，为相关领域的技术发展提供指导和支持。
2. 粉末冶金非圆齿轮的数字化设计2.1 设计要求粉末冶金非圆齿轮的数字化设计首先需要明确产品的设计要求。
根据产品使用条件和性能要求，确定非圆齿轮的模数、齿数、压力角等参数。
同时，还需要考虑产品的材料选择、表面处理等方面的要求。
2.2 设计流程在粉末冶金非圆齿轮的数字化设计中，设计流程是关键。
首先，进行产品的三维建模，通过CAD软件绘制出非圆齿轮的几何图形。
然后，根据产品的材料和工艺要求，进行有限元分析，评估产品的性能和强度。
最后，根据分析结果进行优化设计，并生成三维模型。
2.3 数字化设计的优势相比传统的手工设计，粉末冶金非圆齿轮的数字化设计具有明显的优势。
首先，数字化设计可以提高设计效率，减少重复工作和错误。
其次，数字化设计可以通过有限元分析等方法，预测产品的性能和强度。
此外，数字化设计可以实现对产品设计过程的可视化，提供更直观的设计结果。
3. 虚拟样机技术在粉末冶金非圆齿轮设计中的应用3.1 虚拟样机技术概述虚拟样机技术是一种通过计算机模拟和仿真来预测产品性能的技术。
在粉末冶金非圆齿轮的设计中，虚拟样机技术可以用于评估产品的运动性能、几何匹配等方面，并优化设计方案。
非圆齿轮的仿真加工及分析
非圆齿轮的仿真加工及分析张健;鲁骏;起雪梅;饶鹏;郑彬【摘要】非圆齿轮是指节曲线为非圆的齿轮,其结合了齿轮和凸轮的优点,能够实现变传动比运动,但其结构复杂,设计加工困难.为保证非圆齿轮模型的设计精度,采用解析法建立模型.首先,基于数值计算软件Matlab建立非圆齿轮的齿廓曲线,并导入至Pro/E软件平台,通过对非圆齿轮的齿廓曲线进行拉伸得到非圆齿轮的三维实体模型;其次,利用Pro/E软件中的Pro/E中的NC模块对建立的非圆齿轮三维模型进行线切割仿真加工和后置处理;最后通过查看log日志和过切检查,验证了加工程序的正确性和加工的可行性.结果表明:通过结合Matlab和Pro/E软件平台,有效地解决了非圆齿轮设计及加工困难的问题,为非圆齿轮的设计和加工提供了设计方法和理论依据.【期刊名称】《机械研究与应用》【年(卷),期】2017(030)006【总页数】3页(P103-105)【关键词】非圆齿轮;Matlab;Pro/E;仿真加工【作者】张健;鲁骏;起雪梅;饶鹏;郑彬【作者单位】攀枝花学院交通与汽车工程学院,四川攀枝花 617000;攀枝花学院交通与汽车工程学院,四川攀枝花 617000;攀枝花学院交通与汽车工程学院,四川攀枝花 617000;攀枝花学院交通与汽车工程学院,四川攀枝花 617000;攀枝花学院交通与汽车工程学院,四川攀枝花 617000【正文语种】中文【中图分类】TG610 引言随着计算机技术的发展，非圆齿轮在三维建模方面的研究发展迅速，如基于Matlab的非圆齿轮设计[1-2]、基于UG的非圆齿轮设计[3]等。
目前齿轮的加工方法主要有插齿、滚齿及线切割[4]等，随着线切割技术的发展，线切割因其加工过程无切削力、对材料硬度无要求，能加工极其复杂、精密、高硬度的零件，在加工非圆齿轮方面有着很大的优势，但线切割非圆齿轮生成程序有一定难度[5-7]。
利用Matlab生成齿廓结合Pro/E得到非圆齿轮的三维模型，能够较齿形折算法保证非圆齿轮模型的设计精度[8-9]。
齿轮啮合原理 非圆齿轮讲解
非圆齿轮的有限元静力学计算第二步：对三位模型进行网格划分。
选取两个体，设定单元类型为六面体单元，单元大小为0.5mm，然后进行网格划分。
得到的结果如图所示
非圆齿轮的有限元静力学计算第三步：施加约束和轲荷。
在主动轮（图中左侧的齿轮）的内圈施加转矩，大小为2000Nm，并约束除了切向以外的位移；对从动轮的内圈施加所有方向的唯一约束。
约束完成后进行计算。
非圆齿轮的有限元静力学计算在Solution选项中添加位移和等效应力的计算并查看结果。
谢谢。
非圆齿轮滚切最简数学模型及其图形仿真
非圆齿轮滚切最简数学模型及其图形仿真 !
谭伟明
（佛山科学技术学院工学院机电系 佛山 528000）
胡赤兵
（甘肃工业大学）
摘要
冼伟杰
区
衍
（佛山科学技术学院）
推导非圆齿轮滚切加工的最简数学模型并作图形仿真验证。以切削点处工件和刀具的切向速度相等 （即滚
刀节曲线和非圆齿轮节曲线保持相互纯滚动） 为基本依据， 推导出坐标轴联动控制的一组方程式。对该组方程式 进一步简化便获得滚切加工的最简数学模型， 它是一个 3 坐标联动的结构。根据最简数学模型， 利用计算机图形 仿真的方法， 动态地演示出齿形的形成过程及结果。利用图形仿真的结果， 可以初步分析判断所加工齿轮齿形的 各种特征， 从而为设计和制造的顺利进行提供了有力的支持。 叙词： 非圆齿轮 滚齿 数学模型 TG6l2 图形仿真 中图分类号： THl32.424 TP39l.9
2 2
"
0
2
计算机图形仿真
采用计算机图形来显示非圆齿轮的节曲线和齿
即
"
0
2 c !r 2 +（ c r / c ）
rcr / c km = 2 2 2 r +（ c r / c ） !
轮齿部的形成过程， 未进行加工前便可以大致判断 加工能否正确进行， 是否存在根切现象等， 可以预计 设计结果的正确性， 从而为设计制造的顺利进行提 供有力的支持。 图形仿真的目的在于显示节曲线和齿部的形成 过程及结果， 并非对滚切过程进行逼真的再现。因 此， 可以对滚刀和工件的相对运动关系作合理的调 整， 以方便图形的显示。本文设定工件图形固定， 使 滚刀节曲线和滚刀截面图形围绕工件相对运动， 简 化了图形显示的计算机程序设计。 #"! 非圆齿轮节曲线的形成 滚刀节曲线是一条直线， 其显示问题容易处理。 如图 2 所示， 坐标系 Oxy 固结在工件上。切点 （ r cos ， 的切线即为滚刀节曲线， 其斜率为 P r sin ） 方程为 tan ， y - r sin = tan （ x - r cos ）
非圆齿轮制造标准化方案——EMAGKOEPFER滚齿机
非圆齿轮制造标准化方案——EMAGKOEPFER滚齿机EMAG KOEPFER 滚齿机：非圆齿轮制造标准化方案加工过程使用完全同步和动态的数控轴，滚刀完全遵从非圆工件的轮廓运动非圆形齿轮在许多应用领域取得进展：在机器、发动机和泵中，它们确保完美调谐不规则的动力传输。
这允许更换昂贵的直接驱动器，用于以电子方式控制动力传输的变化。
然而，要求生产非圆形部件确实提出了挑战。
目前使用的方法，包括EDM或成型加工，通常相对昂贵。
关键问题是，如何更灵活、更高效地生产组件？位于德国施文宁根的EMAG子公司KOEPFER的齿轮滚齿专家有一个创新的答案。
他们的新工艺使得在标滚齿机床上进行数学上可定义的非圆轮廓齿轮加工，以显著降低生产成本。
圆形齿轮并不总是机器或发动机中传输功率的最佳解决方案，相反：在某些应用领域，产生的定期动力传输甚至会导致问题或不良副作用。
例如，在深拔工件时，拔拉运动需要非常不规则：拔拉动作必须非常慢，但拔拉前后的动作应尽可能快。
这样可以保证生产部件的质量，同时缩短生产周期。
非圆形齿轮产生这种持续重复的不规则运动相对容易，最重要的是，是高精度的理想选择。
成品齿轮的质量与标准圆形齿轮相当，即使是特别复杂的形状也可以加工1.对汽车行业也实用非圆形齿轮的另一个实际应用，可以在汽车行业找到。
它们用于发动机的正时组件，以防止或补偿不必要的振荡。
他们通过在系统中产生一种反振荡来做到这一点。
早在20世纪80年代，椭圆形自行车链环在踩踏时就改善了动力传动。
举另一个例子，泵电机还受益于非圆形齿轮，它们有助于使泵送的流体流完全适应整个系统。
随着其受欢迎程度的提高，对非圆形齿轮制造有效方法的探索正在加速进行。
目前，复杂的几何形状通常仍由EDM、烧结或成形制造。
但是，这会产生相对较高的成本，尤其是在中小型单位数量方面，例如，由于需要新工具。
这些方法也相对不灵活。
用户正在寻找能够快速响应齿轮生产不断变化的要求的解决方案，从圆形齿轮到非圆形齿轮，然后返回圆形齿轮加工。
非圆齿轮的计算机辅助设计与制造的开题报告
非圆齿轮的计算机辅助设计与制造的开题报告
一、选题背景
非圆齿轮是指不具有标准圆弧齿形的齿轮，例如橄榄球齿轮、渐开线齿轮、双曲面齿轮等。
这些非圆齿轮由于具有独特的几何形态和优异的动力性能，在工业生产和
机械设计领域中得到了广泛的应用。
但与标准圆弧齿轮相比，非圆齿轮的计算机辅助
设计与制造技术相对较为困难，需要对非常规的齿面曲线进行建模和分析，并设计出
适用于非圆齿轮的数控加工工艺，因此研究非圆齿轮的计算机辅助设计与制造技术显
得尤为重要。
二、研究内容
本课题拟研究非圆齿轮的计算机辅助设计与制造的技术，具体研究内容如下：
1. 非圆齿轮的建模方法：针对不同类型的非圆齿轮，研究其几何形态特征和运动性能，提出适用于这些轮齿的建模方法，如渐开线齿轮的参数化建模、橄榄球齿轮的
三维建模等。
2. 非圆齿轮的齿面设计方法：根据非圆齿轮的运动要求，采用数学方法计算出其齿面曲线，设计出适合于非圆齿轮的齿面形状，包括等距齿轮、非等距齿轮等。
3. 数控加工工艺的设计：根据非圆齿轮的齿面曲线和设计要求，研究非圆齿轮的数控加工工艺，包括数控切削路径的设计、加工参数的确定等。
4. 非圆齿轮的检测方法：针对非圆齿轮的特殊形态和复杂结构，研究其检测方法，包括齿形误差检测、径向跳动测量等。
三、研究意义
非圆齿轮具有独特的几何形态和优异的运动性能，在航空、航天、汽车、机床等领域中得到了广泛的应用，研究非圆齿轮的计算机辅助设计与制造技术对于推动产业
升级、提高产品质量和加快技术进步都具有重要意义。
此外，本课题还可以为非圆齿
轮的实际制造提供理论支持和技术指导，提高非圆齿轮制造的效率和精度。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Approved for public release; distribution unlimited.
13. SUPPLEMENTARY NOTES
david.stringer@
14. ABSTRACT
Circular gears are optimized to provide constant torque and speed ratio with low noise. In conventional automotive applications, a transmission provides the required power, torque, and speed settings using a finite arrangement of gear sets, which limits the range of transmission gear ratios, resulting in a loss of efficiency. However, other transmission configurations operate over a continuous range of gear ratios, providing a continuous range of output speeds while maintaining constant input shaft speed. Circular gears are not always practical for these configurations. One solution incorporates noncircular gears. The asymmetry of a noncircular gear pair results in instantaneously changing gear properties throughout gear rotation. This report presents a method for determining the required parameters to produce a noncircular gear pair of desired velocity and torque ratio distribution. Finally, to graphically depict the noncircular effects on gear motion, torque, and velocity distributions, a visualization model has been developed.
Army Research Laboratory
Cleveland, Ohio 44135
ARL-TR-5865
January 2012
Noncircular Gears: Geometry and Visualization MODEL Development
LTC David “Blake” Stringer, Ph.D.
iii
List of Figures
Figure 1. Velocity profile during one revolution. ...........................................................................2 Figure 2. Dimensionless gear radius during one revolution. ..........................................................4 Figure 3. Gear rotation angle comparison.......................................................................................5 Figure 4. Noncircular gear dimensions. ..........................................................................................6 Figure 5. Two-lobe driven gear. .....................................................................................................6 Figure 6. Three-lobe driven gear. ...................................................................................................7 Figure 7. Visualization model capture 1. ........................................................................................8 Figure 8. Visualization model capture 2. .........................................................................................8 Figure 9. Visualization model capture 3. .........................................................................................8 Figure 10. Visualization model capture 4. ......................................................................................8
9. SPONSORING/MONITORING AGENCY NAME(S) AND ADDRESS(ES)
ARL-TR-5865
10. SPONSOR/MONITOR’S ACRONYM(S)
11. SPONSOR/MONITOR'S REPORT NUMBER(S) 12. DISTRIBUTION/AVAILABILITY TATEMENT
15. SUBJECT TERMS
Noncircular gear, gear geometry, gear analysis
16. SECURITY CLASSIFICATION OF: a. REPORT b. ABSTRACT c. THIS PAGE 17. LIMITATION OF ABSTRACT 18. NUMBER OF PAGES 19a. NAME OF RESPONSIBLE PERSON
PLEASE DO NOT RETURN YOUR FORM TO THE ABOVE ADDRESS. 1. REPORT DATE (DD-MM-YYYY) 2. REPORT TYPE 3. DATES COVERED (From - To) 5a. CONTRACT NUMBER 5b. GRANT NUMBER 5c. PROGRAM ELEMENT NUMBER 6. AUTHOR(S) 5d. PROJECT NUMBER 5e. TASK NUMBER 5f. WORK UNIT NUMBER 7. PERFORMING ORGANIZATION NAME(S) AND ADDRESS(ES) 8. PERFORMING ORGANIZATION REPORT NUMBER
LTC David B. Stringer, PhD
19b. TELEPHONE NUMBER (Include area code)
UNCLASSIFIED
UNCLASSIFIED
UNCLASSIFIED
UU
20
(216) 433-8482
Standard Form 298 (Rev. 8/98) Prescribed by ANSI Std. Z39.18
January 2012
4. TITLE AND SUBTITLE
Final
Noncircular Gears: Geometry And Visualization MODEL Development
LTC David “Blake” Stringer, Ph.D.
Vehicle Technology Directorate, Army Research Laboratory ATTN: RDRL-VTP NASA Glenn Research Center Cleveland, Ohio 44135
Vehicle Technology Directorate, ARL
Approved for public release; distribution unlimited.
REPORT DOCUMENTATION PAGE
Form Approved OMB No. 0704-0188
Public reporting burden for this collection of information is estimated to average 1 hour per response, including the time for reviewing instructions, searching existing data sources, gathering and maintaining the data needed, and completing and reviewing the collection information. Send comments regarding this burden estimate or any other aspect of this collection of information, including suggestions for reducing the burden, to Department of Defense, Washington Headquarters Services, Directorate for Information Operations and Reports (0704-0188), 1215 Jefferson Davis Highway, Suite 1204, Arlington, VA 22202-4302. Respondents should be aware that notwithstanding any other provision of law, no person shall be subject to any penalty for failing to comply with a collection of information if it does not display a currently valid OMB control number.