准双曲面齿轮的三维建模方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种准双曲面齿轮的三维建模方法及装置，其中，方法包括：建立机床坐标系，并获取机床坐标系的刀盘切削圆锥面方程；根据机床坐标系和刀盘切削圆锥面方程得到准双曲面齿轮的齿面方程；根据准双曲面齿轮的齿面方程获取准双曲面齿轮的齿面离散点；根据准双曲面齿轮的齿面离散点对准双曲面齿轮进行三维建模。该建模方法可以准确的获取准双曲面齿轮的凹凸齿面的齿面方程，从而避免齿面离散点中奇异点的出现，缩短离散点求解时间，提高建模效率，并且提高建模的准确性。

3D modeling method and device for Hypoid Gear

The invention discloses a three-dimensional modeling method and device for the quasi hyperbolic surface gear, in which the method includes: establishing the machine tool coordinate system, obtaining the conical surface equation of the tool plate of the machine tool coordinate system, and obtaining the tooth surface equation of the quasi hyperbolic gear according to the machine coordinate system and the cutter plate cutting the conical surface equation; and according to the hypoid gear gear. The tooth surface equation is used to obtain the discrete points of the hypoid gears, and the three dimensional modeling of the hypoid gears based on the discrete points of the hypoid gears is carried out. The modeling method can accurately obtain the tooth surface equation of the concave and convex tooth surface of the hypoid gear, thus avoiding the appearance of the singular point in the discrete point of the tooth surface, shortening the time of solving the discrete point, improving the modeling efficiency and improving the accuracy of the modeling.

【技术实现步骤摘要】
准双曲面齿轮的三维建模方法及装置
本专利技术涉及汽车
，特别涉及一种准双曲面齿轮的三维建模方法及装置。
技术介绍
准双曲面齿轮的复杂性使其无法用经典数学模型表示。相关技术中，依据假想平顶产形轮原理外对准双曲面齿轮参数化的研究主要包括：1、按照结构参数构造的参数化齿面，构造时需要增加两个定义结构参数的非线性方程，并把它们与切齿啮合方程联立起来进行网格节点位置参数的求解；2、给出了齿面接触分析图，接触椭圆及其斑点时均采用了以线段来代替椭圆、以线段长度来代替椭圆大小、以线段方向来指示椭圆长轴方向的简化方式；3、虽然给出了接触椭圆的形状，但是在结构参数的参数域中给出的，所以也只能表示出接触椭圆的基本意义，没有将齿面上的实际接触椭圆以可视化的方法展示出来。然而，由于受到齿面参数域的限制和理论齿面上奇异点的影响，相关技术中的求解过程不稳定，并且极易出现循环迭代、跳出参数域或者无法找到精确坐标值的现象，而且求解时间长，尤其是网格节点倍数增加时，需要更长的时间。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种准双曲面齿轮的三维建模方法，该方法可以提高建模效率，并且提高建模的准确性。本专利技术的另一个目的在于提出一种准双曲面齿轮的三维建模装置。为达到上述目的，本专利技术一方面实施例提出了一种准双曲面齿轮的三维建模方法，包括以下步骤：建立机床坐标系，并获取所述机床坐标系的刀盘切削圆锥面方程；根据所述机床坐标系和所述刀盘切削圆锥面方程得到准双曲面齿轮的齿面方程；根据所述准双曲面齿轮的齿面方程获取所述准双曲面齿轮的齿面离散点；根据所述准双曲面齿轮的齿面离散点对所述准双曲面齿轮进行三维建模。本专利技术实施例的准双曲面齿轮的三维建模方法，通过机床坐标系和刀盘切削圆锥面方程得到准双曲面齿轮的齿面方程，从而获取准双曲面齿轮的齿面离散点，实现准双曲面齿轮的三维建模的目的，不但可以准确的获取准双曲面齿轮的凹凸齿面的齿面方程，从而避免齿面离散点中奇异点的出现，而且缩短离散点求解时间，提高建模效率，并且提高建模的准确性。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述机床坐标系包括大轮切齿坐标系和小轮加工坐标系，其中，所述根据所述机床坐标系和所述刀盘切削圆锥面方程得到准双曲面齿轮的齿面方程，进一步包括：根据所述大轮切齿坐标系的第一刀盘切削圆锥面方程及其法线方程得到所述准双曲面齿轮的大轮齿面方程；根据所述小轮加工坐标系的第二刀盘切削圆锥面方程及其法线方程得到所述准双曲面齿轮的小轮齿面方程。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述大轮齿面方程为：r2(u2,θ2)＝M2M*MMc*rc(u2,θ2)，其中，u2为刀尖平面至切削点的距离，θ2为第一刀盘切削角度，MMc为第一齐次坐标变换矩阵，M2M为第二齐次坐标变换矩阵，rc为所述第一刀盘切削圆锥面方程。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述小轮齿面方程为：其中，θ为第二刀盘切削角度，为摇台转角。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述根据所述准双曲面齿轮的齿面方程获取所述准双曲面齿轮的齿面离散点，进一步包括：在定义域范围内选择满足预设条件的初值；代入所述初值，以得到所述齿面离散点。为达到上述目的，本专利技术另一方面实施例提出了一种准双曲面齿轮的三维建模装置，包括：建立模块，用于建立机床坐标系，并获取所述机床坐标系的刀盘切削圆锥面方程；获取模块，用于根据所述机床坐标系和所述刀盘切削圆锥面方程得到准双曲面齿轮的齿面方程；计算模块，用于根据所述准双曲面齿轮的齿面方程获取所述准双曲面齿轮的齿面离散点；建模模块，用于根据所述准双曲面齿轮的齿面离散点对所述准双曲面齿轮进行三维建模。本专利技术实施例的准双曲面齿轮的三维建模装置，通过机床坐标系和刀盘切削圆锥面方程得到准双曲面齿轮的齿面方程，从而获取准双曲面齿轮的齿面离散点，实现准双曲面齿轮的三维建模的目的，不但可以准确的获取准双曲面齿轮的凹凸齿面的齿面方程，从而避免齿面离散点中奇异点的出现，而且缩短离散点求解时间，提高建模效率，并且提高建模的准确性。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述机床坐标系包括大轮切齿坐标系和小轮加工坐标系，其中，所述获取模块具体用于根据所述大轮切齿坐标系的第一刀盘切削圆锥面方程及其法线方程得到所述准双曲面齿轮的大轮齿面方程，并且根据所述小轮加工坐标系的第二刀盘切削圆锥面方程及其法线方程得到所述准双曲面齿轮的小轮齿面方程。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述大轮齿面方程为：r2(u2,θ2)＝M2M*MMc*rc(u2,θ2)，其中，u2为刀尖平面至切削点的距离，θ2为第一刀盘切削角度，MMc为第一齐次坐标变换矩阵，M2M为第二齐次坐标变换矩阵，rc为所述第一刀盘切削圆锥面方程。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述小轮齿面方程为：其中，θ为第二刀盘切削角度，为摇台转角。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述计算模块还用于在定义域范围内选择满足预设条件的初值，并且代入所述初值，以得到所述齿面离散点。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为根据本专利技术实施例的准双曲面齿轮的三维建模方法的流程图；图2为根据本专利技术一个实施例的大轮切齿坐标系的示意图；图3为根据本专利技术一个实施例的加工凸面和加工凹面的圆锥面示意图；图4为根据本专利技术一个实施例的机床与刀具坐标系的示意图；图5为根据本专利技术一个实施例的带刀倾机构的刀具坐标系示意图；图6为根据本专利技术一个实施例的机床与工件坐标系示意图；图7为根据本专利技术一个实施例的MATLAB中大轮离散点示意图；图8为根据本专利技术一个实施例的准双曲面齿轮的三维模型示意图；以及图9为根据本专利技术实施例的准双曲面齿轮的三维建模装置的结构示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。下面参照附图描述根据本专利技术实施例提出的准双曲面齿轮的三维建模方法及装置，首先将参照附图描述根据本专利技术实施例提出的准双曲面齿轮的三维建模方法。图1是本专利技术实施例的准双曲面齿轮的三维建模方法的流程图。如图1所示，该准双曲面齿轮的三维建模方法包括以下步骤：在步骤S101中，建立机床坐标系，并获取机床坐标系的刀盘切削圆锥面方程。需要说明的是，准双曲面齿轮齿面是复杂的空间曲面，不仅与齿轮的几何设计参数有关还与实际加工过程中机床的调整参数有关，无法用初等函数方程表示，由于准双曲面的实际加工过程可以理解为一对准双曲面的啮合过程，齿面与切削平面是一对共轭曲面，因此基于实际加工过程建立机床摇台、刀具、齿轮坯等各运动部件的空间几何关系，并且建立机床坐标系下的刀具切削方程。在步骤S102中，根据机床坐标系和刀盘切削圆锥面方程得到准双曲面齿轮的齿面方程。其中，在本专利技术的一个实施例中，机床坐标系包括大轮切齿坐标系和小轮加工坐标系，其中，根据机床坐标系和刀盘切削圆锥面方程得到准双曲面齿轮的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种准双曲面齿轮的三维建模方法，其特征在于，包括以下步骤：建立机床坐标系，并获取所述机床坐标系的刀盘切削圆锥面方程；根据所述机床坐标系和所述刀盘切削圆锥面方程得到准双曲面齿轮的齿面方程；根据所述准双曲面齿轮的齿面方程获取所述准双曲面齿轮的齿面离散点；以及根据所述准双曲面齿轮的齿面离散点对所述准双曲面齿轮进行三维建模。

【技术特征摘要】
1.一种准双曲面齿轮的三维建模方法，其特征在于，包括以下步骤：建立机床坐标系，并获取所述机床坐标系的刀盘切削圆锥面方程；根据所述机床坐标系和所述刀盘切削圆锥面方程得到准双曲面齿轮的齿面方程；根据所述准双曲面齿轮的齿面方程获取所述准双曲面齿轮的齿面离散点；以及根据所述准双曲面齿轮的齿面离散点对所述准双曲面齿轮进行三维建模。2.根据权利要求1所述的准双曲面齿轮的三维建模方法，其特征在于，所述机床坐标系包括大轮切齿坐标系和小轮加工坐标系，其中，所述根据所述机床坐标系和所述刀盘切削圆锥面方程得到准双曲面齿轮的齿面方程，进一步包括：根据所述大轮切齿坐标系的第一刀盘切削圆锥面方程及其法线方程得到所述准双曲面齿轮的大轮齿面方程；根据所述小轮加工坐标系的第二刀盘切削圆锥面方程及其法线方程得到所述准双曲面齿轮的小轮齿面方程。3.根据权利要求2所述的准双曲面齿轮的三维建模方法，其特征在于，所述大轮齿面方程为：r2(u2,θ2)＝M2M*MMc*rc(u2,θ2)，其中，u2为刀尖平面至切削点的距离，θ2为第一刀盘切削角度，MMc为第一齐次坐标变换矩阵，M2M为第二齐次坐标变换矩阵，rc为所述第一刀盘切削圆锥面方程。4.根据权利要求2所述的准双曲面齿轮的三维建模方法，其特征在于，所述小轮齿面方程为：其中，θ为第二刀盘切削角度，为摇台转角。5.根据权利要求1-4任一项所述的准双曲面齿轮的三维建模方法，其特征在于，所述根据所述准双曲面齿轮的齿面方程获取所述准双曲面齿轮的齿面离散点，进一步包括：在定义域范围内选择满足预设条件的初值；...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨曼，杨秋胜，吴永彬，
申请(专利权)人：宝沃汽车中国有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11