高阶非圆齿轮的CAD、CAM及仿真研究.pdf

高阶非圆齿轮是指那些齿廓不是标准圆形的齿轮，它们在机械传动中有着独特的应用，因为它们的传动比可以是变化的，而不是像标准齿轮那样是恒定的。这种齿轮特别适合于需要变速传动的场合，例如在某些机床的进给机构中。由于非圆齿轮的形状和运动规律较为复杂，因此传统的设计和建模方法往往比较繁琐。本文通过使用现代的计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM）技术，尝试对高阶非圆齿轮进行参数化设计，以简化设计和制造过程。 文章首先利用MATLAB软件进行高阶非圆齿轮节曲线的绘制。节曲线是齿轮啮合时接触点所形成的曲线，对于非圆齿轮来说，这条曲线是非规则的，且曲率半径也在变化。作者介绍了如何根据齿轮的齿数、模数、阶数以及偏心率等参数来计算节曲线，并绘制出来。 接着，文章讨论了如何利用UG（Unigraphics）软件进行高阶非圆齿轮的齿廓设计。齿廓即齿轮的轮廓形状，包括齿顶曲线和齿根曲线等。作者详细阐述了通过UG的草绘功能、参数表达式以及规律曲线工具来绘制非圆齿轮的齿廓，并利用UG进行运动仿真，以展示传动的位移、速度和加速度变化。 在参数化设计方面，高阶非圆齿轮的设计通过编写程序或使用软件内置的数学建模工具来实现，可以显著提高设计的效率和精确度。参数化设计的核心是通过改变参数来快速修改和优化齿轮的设计。在本文中，作者指出了通过程序计算出的齿轮各个点的曲率半径对于设计非圆齿轮齿廓的重要性，并提供了基于这些计算结果的参数化建模方法。 仿真分析是现代机械设计中不可或缺的一部分，通过仿真可以对齿轮在实际运行中的性能进行预测和分析。文章展示的仿真不仅仅局限于静态的模型检查，还包括了齿轮啮合过程中的运动性能分析，如位移、速度和加速度等参数的变化情况，这对于优化齿轮设计具有重要意义。 文章还提到了基金项目支持，说明了这项研究是在2016年国家级大学生创新训练项目和上海工程技术大学实践教学建设项目的资助下完成的。作者简介部分提供了参与研究人员的基本信息，包括姓名、性别、所属学校及职务等。 总体来看，本文所介绍的高阶非圆齿轮的CAD、CAM及仿真研究，为非圆齿轮的设计和制造提供了一种高效、精确的新方法，它不仅能够降低设计和加工的复杂度，还能通过仿真分析确保齿轮的运动性能满足实际应用的需求。随着计算机技术的不断进步，这种方法在未来的机械设计领域中将拥有广阔的应用前景。