莘中科技大學

博士學位論文

共軛曲面的數(shù)字化方法及共軛鼓形齒聯(lián)軸器傳動研究

學位申請人：肖來元

學科專業(yè)：機械設計及理論

指導教師：廖道訓 教授

副指導教師：

摘要

隨著數(shù)字化設計和加工技術的發(fā)展，解析曲面的共軛理論已不能滿足現(xiàn)代設計與加工技術的需要，因此，迫切需要研究基于離散形式的共軛曲面的數(shù)字化方法，建立共軛曲面的數(shù)字化方法體系，為數(shù)字化曲面的展成加工奠定理論基礎。

本文提出的其軛曲面的數(shù)字化方法和求解理論，是對傳統(tǒng)解析共軛理論的突破和發(fā)展，其特征就在于拋開傳統(tǒng)共軛曲面理論的繁瑣推導與變換，僅借用其共軛條件的構架關系，利用數(shù)字方法，借助于計算機即可解決共軛曲面理論中的各種問題，實現(xiàn)了“全數(shù)字化”的求解過程，使得已知曲面的坐標點測量、共軛曲面求解和共軛曲面的數(shù)控加工成為一個銜接緊密的有機整體。

本文采用Visual C++完成數(shù)據(jù)的初始處理和人機界面，用MATLAB完成共軛曲面求解中的計算問題，即采用前臺VC、后臺MATLAB的工作方式，首次開發(fā)出了數(shù)字化共軛曲面求解軟件Conjugater1.0，應用該軟件可求到與任意數(shù)字母曲面Σ₁相共軛的數(shù)字曲面Σ₂。該系統(tǒng)具有較強的適應性，通過修改輸入?yún)��?shù)就可以實現(xiàn)多種形式的共軛計算，由此可提高共軛曲面設計的自動化程度，拓寬其適用范圍。

鼓形齒聯(lián)軸器是一種性能優(yōu)良的可移式剛性聯(lián)軸器，是機械傳動的重要部件，它能夠補償兩軸間徑向、軸向、角度及其綜合位移，在冶金、采礦、化工、起重、運輸?shù)葯C械設備中具有廣泛的應用前景。但鼓形齒聯(lián)軸器缺乏系統(tǒng)的理論和可靠的設計依據(jù)，因此，從理論和實驗兩方面對該傳動件進行全面深入地綜合研究，具有很強的理論意義和實用價值。

本文根據(jù)共軛曲面理論和嚙合原理，創(chuàng)立了共軛鼓形齒聯(lián)軸器的傳動理論和分析策略。對鼓形齒聯(lián)軸器傳動的多齒嚙合狀態(tài)、靜力學、動力學、接觸強度和彎曲強度等力學特性進行了全面研究；利用自行設計的鼓形齒聯(lián)軸器專用臺架實驗裝置，進行了鼓形齒聯(lián)軸器多齒嚙合實驗和齒面裂紋破壞預警實驗。通過理論與實驗研究，首次得到了該傳動裝置的一些有價值的結論，這些結論將對該傳動件今后的設計思想產(chǎn)生較大的影響和作用。

關鍵詞：數(shù)字化曲面 共軛曲面 共扼運動 鼓形齒聯(lián)軸器 傳動

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