浏览全部资源
扫码关注微信
基于精确齿廓建模的内啮合齿轮参数化设计
Parametric Design of Internal Gears Based on Accurate Tooth Profile Modeling
- 机械传动 2023年47卷第9期 页码：66-73
- 作者机构：
庆安集团有限公司， 陕西 西安 710077
- 作者简介：
曹东江（1972— ），男，河北泊头人，博士，工程师；研究方向为齿轮传动动力学；726679818@qq.com。
- 基金信息：
DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2023.09.010
中图分类号：纸质出版日期：2023-09-15，
收稿日期：2022-06-17，
修回日期：2022-07-07，
扫 描 看 全 文
曹东江,尚鹏,崔宏涛等.基于精确齿廓建模的内啮合齿轮参数化设计[J].机械传动,2023,47(09):66-73.
Cao Dongjiang,Shang Peng,Cui Hongtao,et al.Parametric Design of Internal Gears Based on Accurate Tooth Profile Modeling[J].Journal of Mechanical Transmission,2023,47(09):66-73.
曹东江,尚鹏,崔宏涛等.基于精确齿廓建模的内啮合齿轮参数化设计[J].机械传动,2023,47(09):66-73. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2023.09.010.
Cao Dongjiang,Shang Peng,Cui Hongtao,et al.Parametric Design of Internal Gears Based on Accurate Tooth Profile Modeling[J].Journal of Mechanical Transmission,2023,47(09):66-73. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2023.09.010.
摘要
针对当前内啮合齿轮参数化设计和开发过程中普遍存在的建模精度不足及设计校验计算效率低的问题，使用Matlab GUI开发了基于精确齿廓建模的内啮合齿轮参数化设计系统。依据齿轮展成原理，生成内啮合齿轮渐开线齿廓；应用齿廓法线法，建立内齿轮齿根过渡曲线方程，实现了内啮合齿轮的全齿廓精确建模；计算内啮合齿廓过渡点压力角
<math id="M1"><mi>α</mi></math>
https://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=47832718&type=
https://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=47832713&type=
2.20133328
2.62466669
M
、
<math id="M2"><mi>α</mi></math>
https://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=47832718&type=
https://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=47832713&type=
2.20133328
2.62466669
N
，通过参数化设计程序完成内啮合齿轮设计参数的几何计算及干涉校验等工作，其中，过渡曲线干涉校验部分，利用齿廓过渡点压力角
<math id="M3"><mi>α</mi></math>
https://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=47832718&type=
https://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=47832713&type=
2.20133328
2.62466669
M
、
<math id="M4"><mi>α</mi></math>
https://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=47832718&type=
https://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=47832713&type=
2.20133328
2.62466669
N
，在加工刀具任意齿顶圆角（或非特定圆角）情况下，计算出内啮合齿轮副过渡曲线干涉的校验公式。最后，将设计目标齿轮副全齿廓数据导入Catia界面中，建立了齿轮副三维实体模型，为后续齿轮系统的应力分析及动力学性能检测等研究奠定基础。
Abstract
Aiming at the problems of insufficient modeling accuracy and low efficiency of design verification and calculation in the current parametric design and development of internal gears
a parametric design system of internal gears based on accurate tooth profile modeling is developed by using Matlab GUI. According to the principle of gear generating machining theory
the involute tooth profile of internal gears is generated. The tooth profile-normal method is used to establish the tooth root transition curve equation of internal gears
realizing the accurate modeling of the whole tooth of internal gears
and the pressure angles
α
M
and
α
N
at the transition point of the internal gear profile are calculated. The geometric calculation and interference verification of the design parameters of internal gear pairs are completed through the parametric design program. In the transition curve interference verification part
using the pressure angles
α
M
and
α
N
of the tooth profile transition point
the verification formula of the transition curve interference of the internal gear pair is calculated under the condition of any size tooth top fillet (or unspecified fillet) of the cutter. Finally
the whole tooth profile data of the designed target gear pairs is imported into the Catia interface
and the three-dimensional solid model of the gear pairs is established
which lays a foundation for the subsequent research on the stress analysis and dynamic performance detection of the gear system.
关键词
内啮合齿轮参数化设计精确齿廓建模齿根过渡曲线过渡曲线干涉齿廓过渡点
Keywords
Internal gearParametric designAccurate tooth profile modelingTooth root transition curveTransition curve interferenceTooth profile transition point
references
廖坤明，张斌，张志强.基于精确模型的齿轮参数化设计［J］.机械设计与制造，2010（1）：171-172.
LIAO Kunming，ZHANG Bin，ZHANG Zhiqiang.Gear parametric design based on accurate model［J］.Machinery Design & Manufacture，2010（1）：171-172.
刘洋，乔领干，陈启军.基于APDL的渐开线直齿轮参数化建模与接触分析［J］.机械设计与制造，2013（3）：4-6．
LIU Yang，QIAO Linggan，CHEN Qijun.Parametric modeling and contact analysis of involute spur gear based on APDL［J］.Machinery Design & Manufacture，2013（3）：4-6.
田美霞.基于Pro/E内齿轮传动参数化设计及运动仿真［J］.制造业自动化，2013，35（4）：100-102.
TIAN Meixia.Parametric design and motion simulation of internal gear transmission based on Pro/E［J］.Manufacturing Automation，2013，35（4）：100-102.
施火结.渐开线变位齿轮参数化精确造型与齿根应力分析的研究［D］.福州：福建农林大学，2007：3-6.
SHI Huojie.Research on parametric accurate modeling and root stress analysis of involute modified gears［D］.Fuzhou：Fujian Agriculture and Forestry University，2007：3-6.
施火结，张翔.变位渐开线齿轮的特征参数化建模研究［J］.机械设计，2008（1）：39-41.
SHI Huojie，ZHANG Xiang.Research on feature parametric modeling of modified involute gear［J］.Journal of Machine Design，2008（1）：39-41.
陈奇，赵韩，黄康.变位齿轮的齿根过渡曲线精确计算及在CATIA中工程图的快速实现［J］.工程图学学报，2010，31（5）：163-168.
CHEN Qi，ZHAO Han，HUANG Kang.Accurate calculation of tooth root transition curve of modified gear and rapid realization of engineering drawing in CATIA［J］.Journal of Engineering Graphics，2010，31（5）：163-168.
吴平安.基于滚齿加工误差齿轮参数化建模的研究［D］.太原：太原理工大学，2016：27-33.
WU Ping'an.Research on gear parametric modeling based on hobbing error［D］.Taiyuan：Taiyuan University of Technology，2016：27-33.
张奎晓.基于时变啮合刚度的齿轮非线性动力学的研究［D］.沈阳：东北大学，2013：15-18.
ZHANG Kuixiao.Research on gear nonlinear dynamics based on time-varying meshing stiffness［D］.Shenyang：Northeastern University，2013：15-18.
蒋孝煜，高维山.有限元法在齿轮弯曲应力计算中应用［R］.北京：清华大学科学报告，1979：2-22.
JIANG Xiaoyu，GAO Weishan.Application of finite element method in gear bending stress calculation［R］.Beijing：Tsinghua University Science Report，1979：2-22.
付永涛，谷立臣，李亮，等.基于UG二次开发的变位斜齿轮参数化建模研究［J］.机械传动，2014，38（1）：62-66.
FU Yongtao，GU Lichen，LI Liang，et al.Research on parametric modeling of modified helical gear based on UG secondary development［J］.Journal of Mechanical Transmission，2014，38（1）：62-66.
轩亮，丁海春，雷蕾，等.机车牵引齿轮参数化建模与有限元仿真研究［J］.机械传动，2018，42（10）：91-95．
XUAN Liang，DING Haichun，LEI Lei，et al.Parametric modeling and finite element simulation of locomotive traction gear［J］.Journal of Mechanical Transmission，2018，42（10）：91-95.
张俊，焦阳，宋轶民.斜齿轮行星传动参数化有限元建模方法［J］.安徽工业大学学报（自然科学版），2014，31（3）：279-285．
ZHANG Jun，JIAO Yang，SONG Yimin.Parametric finite element modeling method for helical gear planetary transmission［J］.Journal of Anhui University of Technology （Natural Science），2014，31（3）：279-285．
晁永生，孙文磊.基于Web服务的齿轮参数化设计重用研究［J］.机械设计与制造，2020（2）：138-140.
CHAO Yongsheng，SUN Wenlei.Research on parameterization design of gear based on Web service［J］.Machinery Design & Manufacture，2020（2）：138-140.
苑明杰，胡赤兵，赵家黎，等.基于MATLAB的椭圆类齿轮参数化设计［J］.兰州理工大学学报，2014（2）：15-20.
YUAN Mingjie，HU Chibing，ZHAO Jiali，et al.Parametric design of elliptical gears based on MATLAB［J］.Journal of Lanzhou University of Technology，2014（2）：15-20.
曹东江，尚鹏，肖立宁，等.基于MATLAB GUI渐开线变位直齿轮参数化全齿廓建模分析［J］.机械研究与应用，2022，35（2）：24-30.
CAO Dongjiang，SHANG Peng，XIAO Lining，et al.Analysis of parameterized full tooth profile modeling of involute modified spur gear based on MATLAB GUI［J］.Mechanical Research & Application，2022，35（2）：24-30.
傅则绍.微分几何和齿轮啮合原理［M］.东营：石油大学出版社，1999：94-97.
FU Zeshao.Differential geometry and gear meshing principle［M］.Dongying：Petroleum University Press，1999：94-97.
张临潼.内齿轮插齿刀齿顶圆弧的确定［J］.工具技术，1991，25（11）：7-9.
ZHANG Lintong.Determination of addendum arc of internal gear shaper cutter［J］.Tool Engineering，1991，25（11）：7-9.
SAEED B NIKU.机器人学导论——分析、控制及应用［M］.2版.孙富春，朱纪洪，刘国栋，等，译.北京：电子工业出版社，2013：29-31.
SAEED B NIKU.Introduction to robotics—analysis，control and application［M］.2nd ed. SUN Fuchun，ZHU Jihong，LIU Guodong，et al.，Jr.Beijing：Publishing House of Electronics Industry，2013：29-31.
孟玲茹，沙玉章，丁士伟.论内啮合齿轮副加工时的干涉［J］.沈阳工业学院学报，1998，17（2）：96-99.
MENG Lingru，SHA Yuzhang，DING Shiwei.On interference in machining internal gear pair［J］.Journal of Shenyang Institute of Technology，1998，17（2）：96-99.
成大先.机械设计手册：第15篇［M］.6版.北京：化学工业出版社，2020：40-41.
CHENG Daxian.Mechanical design manual：chapter 15［M］.6th ed.Beijing：Chemical Industry Press，2020：40-41.
张展，朱景梓，秦立高.渐开线内啮合圆柱齿轮传动［M］.北京：国防工业出版社，1991：51-54.
ZHANG Zhan，ZHU Jingzi，QIN Ligao.Involute internal meshing cylindrical gear transmission［M］.Beijing：National Defense Industry Press，1991：51-54.
0
浏览量
19
下载量
0
CSCD
- 网络PDF下载
- Meta-XML下载
- BibTeX下载
- Endnote下载
- RefMan 下载
- NoteExpress下载
- NoteFirst下载
关联资源
相关文章
相关作者
相关机构
- 技术支持由北京北大方正电子有限公司提供 豫ICP备05013835号-5
京公网安备11010802024621 - 本系统建议在Chrome、 IE9+ 以上版本浏览器阅读本站内容，360浏览器请切换至极速模式
- Cookies帮助我们提供服务并提供个性化体验。使用本网站，即表示您同意我们使用Cookies