莘中科技大学

博士学位论文

共轭曲面的数字化方法及共轭鼓形齿联轴器传动研究

学位申请人：肖来元

学科专业：机械设计及理论

指导教师：廖道训 教授

副指导教师：

摘要

随着数字化设计和加工技术的发展，解析曲面的共轭理论已不能满足现代设计与加工技术的需要，因此，迫切需要研究基于离散形式的共轭曲面的数字化方法，建立共轭曲面的数字化方法体系，为数字化曲面的展成加工奠定理论基础。

本文提出的其轭曲面的数字化方法和求解理论，是对传统解析共轭理论的突破和发展，其特征就在于抛开传统共轭曲面理论的繁琐推导与变换，仅借用其共轭条件的构架关系，利用数字方法，借助于计算机即可解决共轭曲面理论中的各种问题，实现了“全数字化”的求解过程，使得已知曲面的坐标点测量、共轭曲面求解和共轭曲面的数控加工成为一个衔接紧密的有机整体。

本文采用Visual C++完成数据的初始处理和人机界面，用MATLAB完成共轭曲面求解中的计算问题，即采用前台VC、后台MATLAB的工作方式，首次开发出了数字化共轭曲面求解软件Conjugater1.0，应用该软件可求到与任意数字母曲面Σ₁相共轭的数字曲面Σ₂。该系统具有较强的适应性，通过修改输入参数就可以实现多种形式的共轭计算，由此可提高共轭曲面设计的自动化程度，拓宽其适用范围。

鼓形齿联轴器是一种性能优良的可移式刚性联轴器，是机械传动的重要部件，它能够补偿两轴间径向、轴向、角度及其综合位移，在冶金、采矿、化工、起重、运输等机械设备中具有广泛的应用前景。但鼓形齿联轴器缺乏系统的理论和可靠的设计依据，因此，从理论和实验两方面对该传动件进行全面深入地综合研究，具有很强的理论意义和实用价值。

本文根据共轭曲面理论和啮合原理，创立了共轭鼓形齿联轴器的传动理论和分析策略。对鼓形齿联轴器传动的多齿啮合状态、静力学、动力学、接触强度和弯曲强度等力学特性进行了全面研究；利用自行设计的鼓形齿联轴器专用台架实验装置，进行了鼓形齿联轴器多齿啮合实验和齿面裂纹破坏预警实验。通过理论与实验研究，首次得到了该传动装置的一些有价值的结论，这些结论将对该传动件今后的设计思想产生较大的影响和作用。

关键词：数字化曲面 共轭曲面 共扼运动 鼓形齿联轴器 传动

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