展成修形梳齿刀适应性设计原理及CAD方法研究

摘要

渐开线圆柱齿轮在新的技术革命浪潮中正朝着高承载、高速度、高效率、低噪音的方向发展。为使高速重载齿轮运转能较为平稳，减少由齿轮受载变形和热变形引起啮合冲击，并改善齿面的润滑状况及获得较为均匀的载荷分布，需在高速重载渐开线圆柱齿轮的设计中引入现代动态设计方法，采用齿轮修形技术。目前齿轮修形一般基于热变形、接触变形理论和实际效果，由于计算分析方法复杂，试验周期较长，且齿轮修形工艺存在一些缺陷，在生产实践中难以广泛应用。
　　本文主要针对上述问题进行了研究。主要研究内容包括如下几个方面：（1）在分析齿轮噪音产生的原因及齿廓修形机理的基础上，按“目标修形”原则，将齿廓修形分为基于弹性变形的齿廓修形和基于啮合冲击的齿廓修形两大类，并分类进行修形量的分析研究；（2）将梳齿加工运用到齿廓修形中，提出用分段渐开线来拟合修形曲线，推导出各段渐开线的齿形角，设计出修形梳齿刀廓形；（3）针对齿廓修形齿轮的节圆半径发生了改变，如果无法准确得出梳齿刀的节线位置，设计出来的修形梳齿刀廓形就可能会出现反折尖点，梳齿刀就会对被加工齿轮产生顶切或根切，故本文提出梳齿节线位置应是动态可调的，在反求修形梳齿刀廓形后，仿真包络展成过程，通过评价切齿效果，微调节圆半径及梳齿节线位置参数，从而精确设计出修形梳齿刀廓形；（4）进一步推导修形梳齿刀法向廓形及线切割加工廓形重要参数，完成展成修形梳齿刀的适应性设计研究；（5）基于MATLAB开发了修形梳齿刀适应性设计CAD程序；笔者利用修形梳齿刀适应性设计CAD程序设计出修形梳齿刀，并加工出修形齿轮，检测修形齿轮的精度误差，验证梳齿修形工艺的可行性与优越性。
　　展成修形梳齿刀的适应性设计及CAD方法研究为齿廓修形开辟了一条切实可行、适应性好、响应速度快、成本低廉、生产效率高的新途径。

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第一章 绪论

1.1 课题研究的目的和意义

1.2 国内外研究现状及发展趋势

1.3 本文研究内容

1.4 本章小结

第二章 齿廓修形理论与工艺

2.1 齿廓对齿轮噪声的影响

2.2 齿廓修形机理

2.3 修形齿廓的三种形式

2.4 基于目标的齿廓修形分类

2.5 现行齿廓修形工艺

2.6 梳齿修形的可行性

2.7 本章小结

第三章 修形齿形K框图的制定

3.1 齿廓修形的判断依据

3.2修形齿形K框图的设计原理

3.3 各修形点位置的设计计算

3.4 修形量的设计计算

3.5 修形齿形K框图的参数设计计算

3.6 本章小结

第四章 修形梳齿刀廓形的适应性设计

4.1 分段渐开线的提出

4.2 分段渐开线齿形角的设计计算

4.3 基于分段渐开线的展成齿条的适应性设计

4.4 修形梳齿刀刀廓的设计

4.5 本章小结

第五章 修形梳齿刀适应性设计的MATLAB实现

5.1修形梳齿刀的适应性检验的必要性

5.2 梳齿包络展成原理

5.3 基于MATLAB修形梳齿刀的适应性检验

5.4基于MATLAB修形梳齿刀适应性设计程序的开发

5.5 本章小结

第六章 修形梳齿刀适应性设计的应用

6.1 修形梳齿刀的适应性设计

6.2梳齿修形的应用

6.3 梳齿修形工艺效果的检验

6.4 本章小结

总结与展望

参考文献

附 录

致谢