【CN109887079A】螺旋锥齿轮三维建模方法【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910217747.5

(22)申请日 2019.03.21

(71)申请人 中南大学

地址 湖南省长沙市岳麓区麓山南路932号

中南大学新校区机电工程学院

(72)发明人 唐进元　宋碧芸　周元生　王圣晖　

(74)专利代理机构 长沙永星专利商标事务所

(普通合伙) 43001

代理人 邓淑红

(51)Int.Cl.

G06T 17/00(2006.01)

G06F 17/50(2006.01)

(54)发明名称螺旋锥齿轮三维建模方法(57)摘要本发明公开了一种螺旋锥齿轮三维建模方法，包括以下步骤：步骤一、确立螺旋锥齿轮二维齿坯图；步骤二、对二维齿坯图中的齿面区域进行离散，生成若干均匀分布的样本点；步骤三、根据齿面点映射关系和螺旋锥齿轮齿面的显式表达，求得各样本点对应的真实齿面点；步骤四、将二维齿坯和真实齿面点导入三维建模软件，将二维齿坯绕齿轮轴线旋转生成三维齿坯，将各真实齿面点连线生成单个齿面；步骤五、以齿轮轴线为基准对单个齿面进行环形阵列，得到所有齿面，并与三维齿坯进行修剪即完成建模。利用齿面的显示表达,快速优化求解齿面点，简化计算过程；并且求得的解无论是否为完全精确解，一定会是真实齿面上的一个点，不会影响到最终的

齿面建模精度。权利要求书1页 说明书4页 附图3页CN 109887079 A 2019.06.14

C N 109887079

A

1.一种螺旋锥齿轮三维建模方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、确立螺旋锥齿轮二维齿坯图；

步骤二、对二维齿坯图中的齿面区域进行离散，生成若干均匀分布的样本点；

步骤三、根据齿面点映射关系和螺旋锥齿轮齿面的显式表达，求得各样本点对应的真实齿面点；

步骤四、将二维齿坯和各真实齿面点导入三维建模软件，将二维齿坯绕齿轮轴线旋转生成三维齿坯，将各真实齿面点连线生成单个齿面；

步骤五、以齿轮轴线为基准对单个齿面进行环形阵列，得到所有齿面，并与三维齿坯进行修剪即完成建模。

2.如权利要求1所述的螺旋锥齿轮三维建模方法，其特征在于：在所述步骤一中，查阅螺旋锥齿轮设计手册选取齿坯参数，确定螺旋锥齿轮二维齿坯图。

3.如权利要求1所述的螺旋锥齿轮三维建模方法，其特征在于：在所述步骤二中，齿面区域的边界为四边形，离散时离散区域选为包含齿面区域的相似四边形。

4.如权利要求1所述的螺旋锥齿轮三维建模方法，其特征在于，在所述步骤三中对于任意一个样本点q，其绕齿轮轴线旋转后的轨迹与齿面两侧的交点为预设真实齿面点，求解步骤如下：

首先，建立坐标系s g，其原点O g为锥齿轮节锥顶点，Z g轴与锥齿轮轴线重合，X g轴在二维齿坯平面上与Z g轴垂直，Y g由右手定则确定；

其次，选取任一样本点q，在坐标系s g中根据齿坯参数可知该点坐标为(R q,0,Z q)；

然后，假设预设真实齿面点的坐标为别为(S x,S y,S z),根据齿面点映射关系，有

：

接着，根据螺旋锥齿轮齿面的显式表达可将每个齿面点表达为一个包含两个变量h与的函数，则有：

该公式为一个非线性方程组，可以转化为述优化问题进行求解

即

即可求解h与的值，

设为h*与

将h*与代入齿面的显式表达式即得到了样本点q

对应的真实齿面点坐标(S x*,S y*,S z*)求得样本点q对应的真实齿面点；

最后重复该步即可得到各样本点对应的真实齿面点；

其中R q＝(Ao-f)·sinΓ+d·cosΓ，Z q＝(Ao-f)·cosΓ+d·sinΓ，0≤f≤F，-b f≤d≤a f；F为齿面宽，A o是在O g和A之间测量的外锥距离；a f和b f分别是与参数f对应的q点到齿顶和齿根的距离。

5.如权利要求1所述的螺旋锥齿轮三维建模方法，其特征在于，在所述步骤四中将各真实齿面点导入三维建模软件，以点连线，线连面的方式生成单个齿面。

权　利　要　求　书1/1页

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