剃齿加工仿真及齿形中凹误差机理研究

摘要

在齿轮加工工艺中，剃齿作为一种齿轮精加工的方法，因其效率高，齿形精度好，因而在齿轮加工中得到了广泛的应用。剃削齿轮时，通常会因留剃余量过大等因素而出现齿顶干涉或齿根台阶的问题，且在剃削一些大模数少齿数的齿轮时，被剃齿轮的节圆附近经常会出现齿形中凹的现象，给齿轮加工带来了很大的麻烦。针对这两个问题，本文先对剃齿加工过程进行了动态仿真，实现了对齿顶干涉和齿根台阶的检验；接着从刀齿间各接触点的载荷入手，着重对剃齿过程中各瞬时的变形量进行了分析计算，揭示齿形中凹的成因，并且得出重合度的大小与剃齿的中凹误差成反比，为改善中凹问题提供了理论依据和工程方法，具有重要的理论意义和生产实用价值。
　　 本文的研究内容包括：
　　 ①通过介绍剃齿加工原理，剃齿工艺，剃齿刀分类，剃齿方法分类以及剃齿中凹误差的成因等内容对剃齿加工进行详细的阐述。
　　 ②利用齿轮啮合的基本原理以及SolidWorks二次开发，通过滚刀和剃齿刀的参数分别对被剃齿轮和剃齿刀进行参数化三维建模，对剃齿过程进行三维的加工仿真，实现对齿顶干涉或齿根台阶等问题的检验。
　　 ③根据空间齿轮啮合原理，通过剃齿刀和被剃齿轮的旋向以及螺旋角，建立直角坐标系，推导出剃齿刀和齿轮的啮合方程，啮合线方程等，对两者啮合时的瞬时接触情况进行详细的计算。运用简化的力学模型，分析其瞬时受力大小。利用弹性力学中的赫兹理论，计算每个瞬时的接触变形；运用材料力学计算各瞬态的弯曲变形，并对两种变形进行深入分析探讨。
　　 ④针对不同的齿轮参数对载荷和变形进行对比计算，分析齿轮参数对剃齿中凹误差的影响。