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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109978993A(43)申请公布日2019.07.05(21)申请号201910217729.7(22)申请日2019.03.21(71)申请人中南大学地址湖南省长沙市岳麓区麓山南路932号中南大学新校区机电工程学院(72)发明人周元生邬远航唐进元王圣晖(74)专利代理机构长沙永星专利商标事务所(普通合伙)43001代理人邓淑红(51)Int.Cl.G06T17/00(2006.01)G06F17/50(2006.01)权利要求书3页说明书7页附图4页(54)发明名称渐开线斜齿面齿轮三维建模方法(57)摘要本发明公开了一种渐开线斜齿面齿轮三维建模方法,建模时先建立渐开线斜齿面齿轮的二维齿坯,确定齿面区域,并对齿面区域进行离散生成均布的样本点;其次在齿面区域内找出过渡曲线,过渡曲线将齿面区域分隔为工作区域和过渡区域,判定样本点属于工作区域或过渡区域;然后建立样本点与预设真实齿面点映射关系的数据模型以及齿面区域的显式表达;再将显示表达代入映射关系并转化为优化问题,解得的解代入显示表达得到样本点对应的真实齿面点;最后将各真实齿面点导入三维建模软件即可。利用显示表达简化了计算过程;并且求得的解无论是否为完全精确解,只会造成实际求取齿面点与预设齿面点存在一定误差,但一定会落在真实齿面上,不影响建模精度。CN109978993ACN109978993A权利要求书1/3页1.一种渐开线斜齿面齿轮三维建模方法,其特征在于:该方法包括以下步骤:步骤一、建立渐开线斜齿面齿轮的二维齿坯,确定齿面区域,并对齿面区域进行离散生成均布的样本点;步骤二、在齿面区域内找出过渡曲线,过渡曲线将齿面区域分隔为工作区域和过渡区域,判定样本点属于工作区域或过渡区域;步骤三、建立样本点与预设真实齿面点映射关系的数据模型以及齿面区域的显式表达;步骤四、将显示表达代入映射关系并转化为优化问题,采用通用优化算法求解后将得到的解代入齿面区域的显示表达得到样本点对应的真实齿面点;步骤五、将各真实齿面点导入三维建模软件即可完成建模。2.如权利要求1所述的渐开线斜齿面齿轮三维建模方法,其特征在于:在所述步骤一中,查阅渐开线斜齿面齿轮文献选取齿坯参数,确定二维齿坯和齿面区域,齿面区域为齿面线和齿根线所包围的矩形区域。3.如权利要求2所述的渐开线斜齿面齿轮三维建模方法,其特征在于:在所述步骤一中对齿面区域进行离散时;先建立坐标系Sg,以齿面线与齿轮轴的交点为原点Og,以齿面线为Zg轴,Xg轴在二维齿坯平面上与Zg轴垂直,Yg由右手定则确定;在Sg中任意样本点的坐标均可表示为:再将样本点的坐标qgy、qg进行均匀离散,即可得到均匀分布的样本点;Hf为渐开线斜齿面齿轮的齿高,L1和L2分别为渐开线斜齿面齿轮的内半径和外半径,其中qg是样本点沿yg轴的坐标,qgz对是样本点沿zg轴的坐标。4.如权利要求3所述的渐开线斜齿面齿轮三维建模方法,其特征在于:在所述步骤二中,过渡曲线为C,其上点沿对应yg轴的坐标为Cgy,对于离散后的样本点在坐标系Sg中,qgy大于等于Cgy则样本点属于工作区域,qgy小于Cgy则样本点属于过渡区域。5.如权利要求4所述的渐开线斜齿面齿轮三维建模方法,其特征在于:在所述步骤三中,首先,建立坐标系S2,其原点O2为插齿刀和斜齿面齿轮回转轴的交点,Z2为斜齿面齿轮回转轴,根据右手定则建立X2和Y2轴,S2与Sg之间的坐标转换矩阵为:然后,根据转换矩阵求得样本点在S2中的坐标,设为[q2x,q2y,q2z],q2x始终为0;则可得映射关系;工作区域,过渡区域,其中[rwx,rwy,rwz]为工作区域齿面点在S2的坐标,[rfx,rfy,rfz]为过渡区域齿面点在S2的坐标。6.如权利要求5所述的渐开线斜齿面齿轮三维建模方法,其特征在于:在所述步骤三2CN109978993A权利要求书2/3页中,建立插齿刀坐标系Ss,SS与S2坐标系的共原点,Zs位于插齿刀轴向中心线所在的直线上,朝向插齿刀,根据右手定则建立Xs和Ys轴,而齿面区域在S2中的隐式表达为M2S为插齿刀坐标系Ss到面齿轮坐标系S2的坐标变换,rS(u,θ)为插齿刀齿面在坐标系Ss下的表达式,其中rb与λb分别为基圆半径及导程角,均为需在设计阶段给出的设计参数,消除参数u得到工作区域的在坐标系S2中的显式表达式为显示表达为以θ与两个参数为变量的显示表达式,则可简写为7.如权利要求6所述的渐开线斜齿面齿轮三维建模方法,其特征在于:在所述步骤四中,对于任一样本点,将预设真实齿面点的显式表达代入映射关系;如果样本点在工作区域则如果样本点在过渡区域则转化为优化问题则有:如果样本点在工作区域则如果样本点在过渡区域则采用通用的优化算法即可求解,