面齒輪工作過程、面齒輪成型原理概述目錄TOC\o"1-3"\h\u17573面齒輪工作過程、面齒輪成型原理概述 )則在MATLAB中編寫如下代碼生成過渡曲面：i=1;forx_f=-174:-1:-196xlf(i)=x_f;[phis_f,fval,exitflag_f]=fsolve(@(phis)-rbs*(sin(m2s*phis)*(sin(phis+thetaos+thetas_x)-thetas_x*cos(phis+thetaos+thetas_x))+cos(m2s*phis)/(m2s*cos(phis+thetaos+thetas_x)))-x_f,0);exitflagf(i)=exitflag_f;ylf(i)=rbs*(cos(m2s*phis_f)*(sin(phis_f+thetaos+thetas_x)-thetas_x*cos(phis_f+thetaos+thetas_x))-sin(m2s*phis_f)/(m2s*cos(phis_f+thetaos+thetas_x)));zlf(i)=-rbs*(cos(phis_f+thetaos+thetas_x)+thetas_x*sin(phis_f+thetaos+thetas_x));i=i+1;endxrf=xlf;yrf=-ylf;zrf=zlf;取x范圍為-174到-196，分別對(duì)三個(gè)分量循環(huán)計(jì)算，得出左半過渡曲面點(diǎn)陣。由于面齒輪兩齒面在空間上具有對(duì)稱性，故對(duì)稱生成左半過渡曲面點(diǎn)陣。整合過渡曲面和面齒輪齒面方程，通過Z軸判斷是否為齒根過渡曲面，以此生成整體的面齒輪齒面點(diǎn)陣。MATLAB編寫代碼如下：i=1;forx_l=-174:-1:-196j=1;forz_l=-60:-0.1:-68xl(i,j)=x_l;zl(i,j)=z_l;ifz_l>zlf(i)f1=@(x)[(-rbs*(sin(m2s*x(2))*(sin(x(2)+thetaos+x(1))-x(1)*cos(x(2)+thetaos+x(1)))+cos(m2s*x(2))/(m2s*cos(x(2)+thetaos+x(1)))))-x_l;-rbs*(cos(x(2)+thetaos+x(1))+x(1)*sin(x(2)+thetaos+x(1)))-z_l];[x,fval,exitflagl]=fsolve(f1,[00]);exit_flag1(i,j)=exitflagl;%thetasl(i,j)=x(1);%phisl(i,j)=x(2);yl(i,j)=rbs*(cos(m2s*x(2))*(sin(x(2)+thetaos+x(1))-x(1)*cos(x(2)+thetaos+x(1)))-sin(m2s*x(2))/(m2s*cos(x(2)+thetaos+x(1))));elsef2=@(x)[-x(1)*cos(m2s*x(2))-rbs*sin(m2s*x(2))*sin(x(2))*(cos(thetas_x+thetaos)+thetas_x*sin(thetas_x+thetaos))-rbs*sin(m2s*x(2))*cos(x(2))*(sin(thetas_x+thetaos)-thetas_x*cos(thetas_x+thetaos))-x_l;rbs*sin(x(2))*(sin(thetas_x+thetaos)-thetas_x*cos(thetas_x+thetaos))-rbs*cos(x(2))*(cos(thetas_x+thetaos)+thetas_x*sin(thetas_x+thetaos))-z_l];[x,fval,exitflag2]=fsolve(f2,[-x_l-0.2]);exit_flag2(i,j)=exitflag2;yl(i,j)=rbs*cos(m2s*x(2))*cos(x(2))*(sin(thetas_x+thetaos)-thetas_x*cos(thetas_x+thetaos))-x(1)*sin(m2s*x(2))+rbs*cos(m2s*x(2))*sin(x(2))*(cos(thetas_x+thetaos)+thetas_x*sin(thetas_x+thetaos));endj=j+1;endi=i+1;endxr=xl;yr=-yl;zr=zl;同理由對(duì)稱性取得右半部分整體齒廓點(diǎn)陣。編寫以下代碼生成打印結(jié)果將齒面可視化:fork=1:1:(i-1)figure(1)plot3(xl(k,:),yl(k,:),zl(k,:),'*-b','linewidth',1);holdon;plot3(xr(k,:),yr(k,:),zr(k,:),'*-r','linewidth',1);holdon;endfork=1:1:(j-1)figure(1)plot3(xl(:,k),yl(:,k),zl(:,k),'-b','linewidth',1);holdon;plot3(xr(:,k),yr(:,k),zr(:,k),'-r','linewidth',1);holdon;endaxisequal;gridon;MATLAB計(jì)算運(yùn)行后結(jié)果輸出如圖1.5所示：圖1.5MATLAB面齒輪計(jì)算結(jié)果圖Fig.1.5Matlabfacegearcalculationresults圖中XYZ軸分別表示齒長(zhǎng)、齒寬和齒高。靠近齒根處的曲線即為過渡曲線，在此曲線之上為漸開線齒廓，在此曲線之下為齒根過渡曲面。通過此圖可以直觀地了解到面齒輪齒寬并非不變，而是隨著遠(yuǎn)離面齒輪旋轉(zhuǎn)軸而逐漸變窄。編寫以下代碼導(dǎo)出點(diǎn)陣坐標(biāo)：forp=1:size(xl)fl=[xl(p,:);yl(p,:);zl(p,:)]';fr=[xr(p,:);yr(p,:);zr(p,:)]';fidl=fopen('fl.txt','a+');fidr=fopen('fr.txt','a+');forq=1:size(fl,1)fprintf(fidl,'%f\t%f\t%f\n',fl(q,:));fprintf(fidr,'%f\t%f\t%f\n',fr(q,:));q=q+1;endfclose(fidl);fclose(fidr);p=p+1;end生成fl.txt和fr.txt兩個(gè)文件夾分別儲(chǔ)存左右齒廓點(diǎn)陣的坐標(biāo)序列，導(dǎo)入數(shù)據(jù)并保存。如圖1.6所示，打開txt文件可以查看點(diǎn)陣坐標(biāo)：圖1.6面齒輪點(diǎn)陣坐標(biāo)導(dǎo)出Fig.1.6Derivationoffacegearlatticecoordinates兩個(gè)文件夾分別儲(chǔ)存1702組點(diǎn)坐標(biāo)。此步驟為后面UX建模提供數(shù)據(jù)。1.3面齒輪三維模型建立1.3.1UGNX軟件簡(jiǎn)介UG（UnigraphicsNX）是SiemensPLMSoftware公司開發(fā)的大型軟件系統(tǒng)，為用戶提供全面的工程方案，其具有的模塊功能包括模型設(shè)計(jì)、機(jī)電概念設(shè)計(jì)、沖壓生產(chǎn)線、生產(chǎn)線規(guī)劃、船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、圖紙繪制、布局方案、加工方案、邏輯布線等等工程問題，為工程師提供最直接的設(shè)計(jì)環(huán)境。UGNX幾乎擁有世界上最全面的產(chǎn)品設(shè)計(jì)應(yīng)用板塊，通過建模設(shè)計(jì)師可快速生成高精度高細(xì)節(jié)度的產(chǎn)品方案，同時(shí)可以靈活地設(shè)計(jì)、更改產(chǎn)品各個(gè)屬性。從產(chǎn)品的設(shè)計(jì)到加工整體方案可實(shí)現(xiàn)一體化、數(shù)字化、自動(dòng)化。本文將運(yùn)用UGNX軟件進(jìn)行精準(zhǔn)建模。此次仿真最為重要的部分即為模型構(gòu)建，模型精確度將直接影響仿真結(jié)果，故選擇UGNX和MATLAB軟件進(jìn)行交互。通過導(dǎo)入MATLAB中導(dǎo)出的點(diǎn)陣坐標(biāo)數(shù)據(jù)，通過UGNX進(jìn)行微曲面插補(bǔ)構(gòu)建模型。1.3.2UGNX面齒輪模型建立運(yùn)行并更新UGNX，進(jìn)入操作界面。新建模型項(xiàng)目，將項(xiàng)目命名為“面齒輪單齒模型”。點(diǎn)擊“菜單”-“插入”-“曲面”-“通過點(diǎn)”，系統(tǒng)彈出“通過點(diǎn)設(shè)置窗口”，其中行次數(shù)和列次數(shù)指UGNX插補(bǔ)算法的次方數(shù)，數(shù)字越大將會(huì)越貼近真實(shí)模型，但CPU負(fù)荷將增大。在這里選擇行次數(shù)和列次數(shù)為4。選擇文件中的點(diǎn)，打開MATLAB生成的fl.txt和fr.txt兩個(gè)文件，注意檢查文件中的坐標(biāo)格式，列與列之間用空格間隔。生成后出現(xiàn)如圖1.7A所示兩個(gè)齒面；如圖1.7B所示建立齒頂面。由于齒頂面為簡(jiǎn)單平面，故可通過直線拉伸生成平面。直線Z軸高度將小于文件中Z坐標(biāo)最大值；同理通過直線拉伸生成平面的方法將齒根面、兩個(gè)側(cè)面封閉，如圖1.7C所示；將多余的片體修剪去，此步驟一共有6步，分別對(duì)應(yīng)六個(gè)面。最后將所有面縫合形成整體得到面齒輪單齒模型，如圖1.7D所示：圖1.7單齒模型建立Fig.1.7Establishmentofsingletoothmodel再次新建一個(gè)模型項(xiàng)目，新建項(xiàng)目命名為“面齒輪齒坯模型”。新建基準(zhǔn)坐標(biāo)系并新建一個(gè)草圖，畫出兩個(gè)同心圓，分別代表齒坯外徑和通孔的大小，如圖1.8A所示；將草圖沿Z軸正方向拉伸成體，作為面齒輪齒坯的輪廓，如圖1.8B所示；在XY平面新建草圖，使草圖坐標(biāo)系與基準(zhǔn)坐標(biāo)系一致。繪制同心圓，半徑為齒坯外徑與齒長(zhǎng)的差值，如圖1.8C所示：將此草圖中的圓拉伸成為沉孔而使齒和齒槽部分突出，完成面齒輪齒坯模型建立，如圖1.8D所示：圖1.8面齒輪齒坯模型建立Fig.1.8Modelingoffacegearblank新建一個(gè)模型項(xiàng)目，新建項(xiàng)目命