有關齒輪加工的圖形學仿真知識

齒輪是重要的機械基礎傳動部件，其加工時需要復雜的刀具。用傳統方法設計齒輪刀具，計算量大，周期長，而復雜刀具智能CAD軟件可以根據用戶的需求，快速設計出所需的刀具。必須檢驗設計出的刀具的齒形參數，防止加工齒輪時發生根切等不良現象；如果把刀具制造出來，通過試切來檢驗，容易造成浪費，加長生產周期。為此，利用計算機仿真技術，結合計算機圖形學技術，對齒輪刀具加工齒輪，形成齒廓的過程進行動態圖形仿真，幫助刀具設計者檢驗刀具齒形參數，減少甚至避免試切。本文研究了共軛齒廓的形成、齒輪加工建模、刀具建模及加工仿真核心算法—基于OpenGL的布爾減算法。

主要內容如下：

(1)研究了包絡原理，并根據包絡原理，詳細推導了求任意齒廓的共軛齒廓的方法；根據齒廓成形原理和齒輪加工的運動規律建立了展成法加工齒輪的數學模型。

(2)利用面向對象的方法和可視化建模語言UML，對齒輪加工仿真軟件進行了詳細的系統設計及用戶界面設計。

(3)研究了齒輪刀具齒形，建立了簡化的齒形數學模型。利用該模型，可以在加工仿真時對齒輪刀具進行參數化造型。

(4)用OpenGL對齒輪毛坯和齒輪刀具造型，研究了利用OpenGL的模板緩沖區實現加工仿真的核心算法—布爾減算法。

(5)對全文做了總結，并展望了下一步的工作。