[發(fā)明專利]基于冪函數(shù)的修形齒輪數(shù)字化建模方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410185197.0
• 申請(qǐng)日: 2014-05-04
• 公開（公告）號(hào): CN103942397B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬元節(jié);周金宇;孫奎洲;李樸義
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇理工學(xué)院
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50;G06T17/00
• 代理公司: 北京三聚陽光知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11250
• 代理人: 張建綱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及齒輪建模與加工領(lǐng)域，尤其是一種基于冪函數(shù)的修形齒輪數(shù)字化建模方法。

背景技術(shù)

數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)是一門綜合了CAD/CAM技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)、人機(jī)工程技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、圖形顯示技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、逆向工程、工業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)、數(shù)控加工技術(shù)于一身的多學(xué)科交叉的高新技術(shù)。數(shù)字化設(shè)計(jì)主要包括用于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD、數(shù)字化仿真及其相應(yīng)文檔的設(shè)計(jì)，其主要支持產(chǎn)品開發(fā)全過程、產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)、產(chǎn)品相關(guān)數(shù)據(jù)管理、企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)流程與優(yōu)化等。由于CAE及其與CAD集成技術(shù)的研究的發(fā)展，使得通過模擬仿真預(yù)知產(chǎn)品加工中遇到的問題成為可能。因此，產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造的目的不僅僅是為了縮短產(chǎn)品的研發(fā)周期，提高生產(chǎn)效率和降低成本，同時(shí)也是是對(duì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)與制造的一次徹底的革命。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷提高以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普遍應(yīng)用，CAD、CAM、CAE、PDM等技術(shù)也獲得了長足的發(fā)展。目前來看數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展趨勢有：

(1)單項(xiàng)技術(shù)趨于完善化：CAD技術(shù)的新發(fā)展包括曲面建模技術(shù)、曲面與實(shí)體集成技術(shù)、實(shí)體建模技術(shù)、大型組件設(shè)計(jì)技術(shù)等。

(2)PDM與CAD、CAE、CAPP技術(shù)的集成：當(dāng)今和今后的一段時(shí)期內(nèi)主要集中在封裝、接口和集成技術(shù)。

(3)數(shù)字化設(shè)計(jì)與虛擬制造的無縫連接：基于CAD技術(shù)和以計(jì)算機(jī)作支撐的仿真技術(shù)形成了虛擬制造過程，從而大大縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，提高一次成功率。

(4)數(shù)字化設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)化：網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使得并行協(xié)同一地設(shè)計(jì)成為可能，必將極大的擴(kuò)展強(qiáng)化數(shù)字化設(shè)計(jì)的功能。以三維實(shí)體建模技術(shù)為核心的CAD技術(shù)、虛擬樣機(jī)技術(shù)、有限元技術(shù)為核心的CAE技術(shù)已日益成熟，并被極大的應(yīng)用到機(jī)械產(chǎn)品的數(shù)字化設(shè)計(jì)進(jìn)程中。其中CAD軟件比較側(cè)重于三維實(shí)體設(shè)計(jì)但分析能力較弱，而CAE軟件工程分析能力強(qiáng)大而建模能力偏弱，這些特點(diǎn)在一定程度上影響了軟件的功能發(fā)揮。現(xiàn)如今CAD軟件和CAE軟件之間的無縫連接功能促進(jìn)了CAD/CAE集成仿真技術(shù)的發(fā)展，使得兩者的功能都能得到充分的發(fā)揮，協(xié)同仿真的作用更為突出。用于數(shù)字化設(shè)計(jì)的三維CAD主流支撐軟件有Unigraphics

(UG)、Pro/Engineer、CATIA、SolidWorks等。現(xiàn)有上述三維建模軟件中，部分商用軟件缺乏基本的標(biāo)準(zhǔn)齒輪生成模塊，剩余軟件中雖帶有齒輪建模模塊但是只能生成標(biāo)準(zhǔn)齒輪，修形齒輪數(shù)字化設(shè)計(jì)模塊更是一片空白。為了完成修形齒輪建模只能采用在草圖環(huán)境中逐條畫線并約束生成修形齒輪齒廓的方法，且出現(xiàn)修形曲線函數(shù)規(guī)律不能準(zhǔn)確控制的現(xiàn)象，修形建模效果很不理想且重復(fù)性操作很多。因此，現(xiàn)有三維軟件在處理修形齒輪建模方面的能力非常有限而且效率低下，嚴(yán)重影響后續(xù)齒輪分析與齒輪加工工作。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：為用戶提供了一種基于冪函數(shù)的修形齒輪數(shù)字化建模方法，用戶只需輸入齒輪設(shè)計(jì)參數(shù)與修形參數(shù)即可快速生成修形齒輪的數(shù)字化模型。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種基于冪函數(shù)的修形齒輪數(shù)字化建模方法，包括如下步驟：

步驟一、根據(jù)工況選取合適的修形齒輪設(shè)計(jì)參數(shù)與修形參數(shù)，所述齒輪設(shè)計(jì)參數(shù)包括齒輪模數(shù)、齒數(shù)、分度圓壓力角、修形齒輪寬度，所述修形參數(shù)包括修形長度、最大修形量、修形指數(shù)；

步驟二、選取滿足冪函數(shù)規(guī)律的修形曲線，推導(dǎo)修形曲線冪函數(shù)規(guī)律中相關(guān)未知系數(shù)；

步驟三、基于三維建模軟件的二次開發(fā)平臺(tái)，利用二次開發(fā)語言在記事本中編寫生成源文件，再經(jīng)編譯、鏈接生成能夠在三維軟件環(huán)境下運(yùn)行的文件，建立修形齒輪基本參數(shù)的輸入界面，輸入修形齒輪設(shè)計(jì)參數(shù)與修形參數(shù)，完成三維修形齒輪的數(shù)字化造型。

所述修形長度和最大修行量采用Aeecstokes公式或ISO-R53MaagNFE23-011公式。