[发明专利]基于幂函数的修形齿轮数字化建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及齿轮建模与加工领域，尤其是一种基于幂函数的修形齿轮数字化建模方法。

背景技术

数字化设计技术是一门综合了CAD/CAM技术、现代控制技术、人机工程技术、网络技术、图形显示技术、数据库技术、逆向工程、工业设计技术、数控加工技术于一身的多学科交叉的高新技术。数字化设计主要包括用于计算机辅助设计CAD、数字化仿真及其相应文档的设计，其主要支持产品开发全过程、产品创新设计、产品相关数据管理、企业产品开发流程与优化等。由于CAE及其与CAD集成技术的研究的发展，使得通过模拟仿真预知产品加工中遇到的问题成为可能。因此，产品数字化设计与制造的目的不仅仅是为了缩短产品的研发周期，提高生产效率和降低成本，同时也是是对传统设计与制造的一次彻底的革命。

随着计算机技术的不断提高以及互联网技术的普遍应用，CAD、CAM、CAE、PDM等技术也获得了长足的发展。目前来看数字化设计技术的发展趋势有：

(1)单项技术趋于完善化：CAD技术的新发展包括曲面建模技术、曲面与实体集成技术、实体建模技术、大型组件设计技术等。

(2)PDM与CAD、CAE、CAPP技术的集成：当今和今后的一段时期内主要集中在封装、接口和集成技术。

(3)数字化设计与虚拟制造的无缝连接：基于CAD技术和以计算机作支撑的仿真技术形成了虚拟制造过程，从而大大缩短产品开发周期，提高一次成功率。

(4)数字化设计的网络化：网络技术使得并行协同一地设计成为可能，必将极大的扩展强化数字化设计的功能。以三维实体建模技术为核心的CAD技术、虚拟样机技术、有限元技术为核心的CAE技术已日益成熟，并被极大的应用到机械产品的数字化设计进程中。其中CAD软件比较侧重于三维实体设计但分析能力较弱，而CAE软件工程分析能力强大而建模能力偏弱，这些特点在一定程度上影响了软件的功能发挥。现如今CAD软件和CAE软件之间的无缝连接功能促进了CAD/CAE集成仿真技术的发展，使得两者的功能都能得到充分的发挥，协同仿真的作用更为突出。用于数字化设计的三维CAD主流支撑软件有Unigraphics

(UG)、Pro/Engineer、CATIA、SolidWorks等。现有上述三维建模软件中，部分商用软件缺乏基本的标准齿轮生成模块，剩余软件中虽带有齿轮建模模块但是只能生成标准齿轮，修形齿轮数字化设计模块更是一片空白。为了完成修形齿轮建模只能采用在草图环境中逐条画线并约束生成修形齿轮齿廓的方法，且出现修形曲线函数规律不能准确控制的现象，修形建模效果很不理想且重复性操作很多。因此，现有三维软件在处理修形齿轮建模方面的能力非常有限而且效率低下，严重影响后续齿轮分析与齿轮加工工作。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为用户提供了一种基于幂函数的修形齿轮数字化建模方法，用户只需输入齿轮设计参数与修形参数即可快速生成修形齿轮的数字化模型。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于幂函数的修形齿轮数字化建模方法，包括如下步骤：

步骤一、根据工况选取合适的修形齿轮设计参数与修形参数，所述齿轮设计参数包括齿轮模数、齿数、分度圆压力角、修形齿轮宽度，所述修形参数包括修形长度、最大修形量、修形指数；

步骤二、选取满足幂函数规律的修形曲线，推导修形曲线幂函数规律中相关未知系数；

步骤三、基于三维建模软件的二次开发平台，利用二次开发语言在记事本中编写生成源文件，再经编译、链接生成能够在三维软件环境下运行的文件，建立修形齿轮基本参数的输入界面，输入修形齿轮设计参数与修形参数，完成三维修形齿轮的数字化造型。

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