有关齿轮加工的图形学仿真知识

齿轮是重要的机械基础传动部件，其加工时需要复杂的刀具。用传统方法设计齿轮刀具，计算量大，周期长，而复杂刀具智能CAD软件可以根据用户的需求，快速设计出所需的刀具。必须检验设计出的刀具的齿形参数，防止加工齿轮时发生根切等不良现象；如果把刀具制造出来，通过试切来检验，容易造成浪费，加长生产周期。为此，利用计算机仿真技术，结合计算机图形学技术，对齿轮刀具加工齿轮，形成齿廓的过程进行动态图形仿真，帮助刀具设计者检验刀具齿形参数，减少甚至避免试切。本文研究了共轭齿廓的形成、齿轮加工建模、刀具建模及加工仿真核心算法—基于OpenGL的布尔减算法。

主要内容如下：

(1)研究了包络原理，并根据包络原理，详细推导了求任意齿廓的共轭齿廓的方法；根据齿廓成形原理和齿轮加工的运动规律建立了展成法加工齿轮的数学模型。

(2)利用面向对象的方法和可视化建模语言UML，对齿轮加工仿真软件进行了详细的系统设计及用户界面设计。

(3)研究了齿轮刀具齿形，建立了简化的齿形数学模型。利用该模型，可以在加工仿真时对齿轮刀具进行参数化造型。

(4)用OpenGL对齿轮毛坯和齿轮刀具造型，研究了利用OpenGL的模板缓冲区实现加工仿真的核心算法—布尔减算法。

(5)对全文做了总结，并展望了下一步的工作。

在分析了齿轮加工工艺的基础上,针对齿轮加工车间生产调度问题进行研究,主要研究工作如下：

(1)在分析各种齿轮加工工艺和齿轮加工车间布局的的基础上,阐述了齿轮加工车间生产调度的理论。对齿轮加工中生产调度问题进行建模,并通过改进的启发式算法对齿轮加工生产调度模型进行求解,以满足实际生产需求。

(2)在加入各种实际生产要素的基础上,运用Flexsim仿真优化软件对设计好的模型进行虚拟仿真,验证其在生产加工中的可行性,并对各种调度方案进行评价。

(3)针对某齿轮厂的齿轮加工,通过和该企业的信息系统的集成,设计并开发一套符合其生产要求的调度系统。