磨前齿轮滚刀齿形优化设计

摘要

由于磨前齿轮滚刀能够使得被加工齿轮轮齿根部产生一定量根切，所以被广泛用作高精度硬齿面齿轮的粗加工刀具。被加工齿轮齿根的根切量主要由磨前滚刀的齿形参数决定，粗加工时齿轮根切过深或过浅都对齿轮的磨后性能不利，所以有必要对磨前滚刀齿形进行优化设计以得到合理的被加工齿轮的根切量。 本文利用滚齿和曲线包络原理，建立磨前滚刀滚切渐开线圆柱齿轮的数学模型，求出被加工齿轮的齿廓方程；采用减材料法对磨前滚刀的齿形参数进行优化，从而设计出了合理的磨前滚刀齿形，以保证齿轮磨后渐开线与磨前齿廓的齿根过渡曲线光滑连接、齿轮轮齿磨齿后具有符合要求的有效渐开线长度以及齿轮根部危险截面的曲率半径尽可能大等；最后使用Natiab软件编制了磨前滚刀齿形的计算机辅助设计程序。 本文对于磨前齿轮滚刀的设计和使用具有一定借鉴意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章序言

1.1磨前齿轮滚刀在齿轮加工中的应用

1.2磨前齿轮滚刀的结构及其齿廓特点

1.3磨前滚刀的发展现状

1.4课题研究意义

1.5本文主要内容

1.6小结

第二章滚齿加工及共轭曲线原理

2.1齿轮齿形形成原理

2.1.1成形法原理

2.1.2范成法原理

2.2滚齿加工原理

2.2.1滚刀加工直齿轮

2.2.2滚刀加工斜齿轮

2.3滚刀齿形计算方法

2.4求包络线的微分几何法

2.4.1平面曲线以参数方程给出

2.4.2平面曲线以显函数给出

2.4.3平面曲线以隐函数给出

2.5坐标系的建立

2.6本章小结

第三章滚刀的齿廓参数及被加工齿轮的廓线方程

3.1磨前滚刀轴截面齿廓形式

3.2磨前滚刀齿廓参数的确定

3.3滚刀各段廓线方程求解

3.3.1主切削刃的方程

3.3.2副切削刃的方程

3.3.3刀顶圆弧方程

3.3.4刀顶刃方程

3.4转换矩阵

3.5被加工齿轮的齿廓方程

3.5.1主渐开线方程

3.5.2副渐开线方程求解

3.5.3齿轮轮齿根部过渡曲线方程求解

3.5.4齿轮齿根圆方程求解

3.6平面啮合的两类界限点

3.6.1根切界限点

3.6.2啮合界限点

3.7齿轮磨前齿廓的相交问题

3.7.1主副渐开线的相交

3.7.2副渐开线的根切

3.8小结

第四章磨前滚刀齿形参数优化

4.1参数优化时需满足的要求

4.2减材料法介绍

4.3理论渐开线高度计算

4.4有效渐开线高度计算

4.4.1求交点法

4.4.2利用齿轮啮合原理的方法

4.5最大刀顶圆弧半径的求解

4.5.1齿轮齿根过渡曲线的曲率半径与滚刀刀顶圆弧半径的关系

4.5.2齿轮齿根计算应力的计算公式

4.5.3刀顶圆角半径的最大值

4.6一把滚刀可以加工的齿轮的齿数范围

4.7对于减材料方法的修正

4.8被加工齿轮啮合时不干涉的条件

4.9磨前滚刀基本齿廓参数的确定

4.10小结

第五章用Matlab进行磨前滚刀齿形设计

5.1引言

5.2Matlab软件简介

5.3用Matlab软件进行磨前滚刀齿形设计的优越性

5.4磨前滚刀齿形设计程序的流程图

5.5齿轮的磨前齿形与滚刀齿形参数的关系

5.5.1齿轮的磨前齿形

5.5.2齿轮磨前齿形与滚刀刀顶圆角的关系

5.5.3齿轮磨前齿形与滚刀副切削刃齿形角的关系

5.6齿轮磨后齿形与磨前齿形的位置关系

5.7修正后的齿轮磨后齿形与磨前齿形的位置关系

5.8被加工齿轮啮合时的干涉分析

5.9被加工齿轮齿廓图形处理

5.9.1齿轮轮齿对侧齿廓的绘制

5.9.2齿轮全部轮齿齿廓的绘制

5.10实例分析及分析结果

5.10.1实例分析

5.10.2磨前滚刀齿形参数优化结果

5.11小结

第六章总结与展望

6.1本文总结

6.2展望

参考文献

攻读学位期间发表论文

附录

致谢