高精度齿轮渐开线样板的装置精化及磨削实验研究

摘要

齿轮是量大面广的关键机械基础件，尤其是渐开线齿轮，几乎应用在国民经济各个领域。为使我国成为制造业强国，必须全面提升齿轮等机械基础件的制造水平。精密制造，计量先行。用于渐开线齿轮量值传递基准的实体标准器件，其精度高低是衡量齿轮制造水平的关键。目前，我国已经掌握了齿轮国际标准ISO1328-1:2013(E)中1级精度(最高精度)标准齿轮的加工与测试技术。然而，对于基准级齿轮渐开线样板的研究相对比较滞后。 为了解决1级精度齿轮渐开线样板的加工技术难题，本文建立了基圆盘安装偏心和导轨凸度对齿轮渐开线样板齿廓偏差的映射关系，优化了两基圆盘的偏心相位差与有效展角相位范围，得出两基圆盘的偏心相位差为180°，展角在160°~200°之间时，对齿轮渐开线样板的齿廓偏差的影响最小。针对高精度平面的精化，提出了一种平面局部高点去除的精密研磨装置，可用于导轨、基圆盘端面和轴套端面的精化；针对基圆盘内孔的精化，提出了一种液涨式精密内孔研磨装置，可用于基圆盘基准内孔和齿轮渐开线样板基准内孔的精化；针对基圆盘外圆柱面的精化，提出了一种盘类零件外圆柱面精密加工装置及其锥度误差调整方法，可用于基圆盘外圆柱面的精化。最后本文完成了高精度齿轮渐开线样板加工装置的结构优化、导轨精化、基圆盘精化、芯轴精化和轴套精化，搭建了一套满足1级精度齿轮渐开线样板加工的装置。精化后导轨的直线度误差小于0.15μm，基圆盘一的偏心量为0.13μm，基圆盘二的偏心量为1.38μm；芯轴上安装基圆盘一、基圆盘二和齿轮渐开线样板的位置偏心分别为：0.32μm、0.10μm、0.26μm；轴套端面的平面度误差为0.1μm。 应用精化的渐开线样板磨削装置，对基圆半径为100mm的齿轮渐开线样板试件进行了精密磨削实验。结果表明：在展长为70mm的评价区间内，齿轮渐开线样板试件的齿廓总偏差为0.51μm，齿轮渐开线样板试件的齿廓形状偏差为0.45μm，齿轮渐开线样板试件的齿廓倾斜偏差为0.19μm，满足GBT6467-2010中最高等级(1级精度)齿轮渐开线样板的加工要求。1级精度齿轮渐开线样板的成功研制，对建立我国齿轮渐开线的溯源与量值传递基准体系有重要的科学意义和研究价值。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景与研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 渐开线的成型方法

1.3.1 电子展成法

1.3.2 成型法

1.3.3 机械展成法

1.4 本文的研究内容

2 导轨弧型误差和基圆盘偏心对齿轮渐开线样板齿廓偏差的影响规律

2.1 导轨弧型误差对齿轮渐开线样板齿廓偏差的影响

2.1.1 导轨弧型误差对齿轮渐开线样板齿廓偏差影响的数学模型

2.1.2 导轨弧型误差对齿轮渐开线样板齿廓偏差影响的分析

2.2 基圆盘偏心对齿轮渐开线样板齿廓偏差的影响

2.3 本章小结

（1）导轨弧型误差对齿轮渐开线样板齿廓偏差的影响。

（2）利用MATLAB得出单独的基圆盘偏心对齿轮渐开线样板齿廓偏差影响的精确模型。

3 高精度渐开线样板加工装置的精化

3.1 结构优化

3.2 导轨精化

3.2.1 平面局部高点去除的精密研磨装置

3.2.2 导轨精化前的准备

3.2.3 导轨的测量

3.3 基圆盘精化

3.3.1 一种液胀式精密内孔研磨装置

3.3.2 基圆盘的精测

3.4 芯轴精化

3.4.1 芯轴的研磨

3.4.2 芯轴精测

3.5 轴套精化

3.5.1 轴套精化前的准备

3.5.2 轴套精测

3.6 本章小结

4 高精度齿轮渐开线样板加工装置的安装

4.1 轴系的安装与测量

4.1.1 基圆盘安装的误差补偿分析

4.1.2 偏心密珠轴套的制作

4.1.3 轴系安装后的精测

4.2 砂轮的平衡调节

4.2.1 砂轮的静平衡实验

4.2.2 砂轮的动平衡实验

4.3 轴承座与电机的调整

4.3.1 轴承座的调整

4.3.2 电机的调整

4.4 本章小结

5 高精度齿轮渐开线样板磨削和测量实验

5.1 精密磨削实验

5.1.1 磨削实验准备

5.1.2 磨削相关参数及磨削工艺

5.1.3 磨削注意事项

5.2 相关测量实验

5.2.1 测量实验前的准备

5.2.2 测量过程

5.2.3 测量结果与分析

5.3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

已发表论文

已授权与已公开专利

致谢

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