正交面齿轮阿基米德蜗杆磨齿原理的研究

摘要

面齿轮传动是近些年来倍受关注的一种新型齿轮传动方式，具有体积小、重量轻、传动比大、分流——汇流特性好等优点，在航空齿轮传动尤其是军用直升机传动系统中具有很好的应用前景。面齿轮的齿面形状复杂，加工困难，成本高昂，高精度面齿轮加工技术是面齿轮传动在航空领域应用的关键。本文简述了面齿轮的发展历程和加工技术现状，以正交面齿轮传动为研究对象，重点研究了用阿基米德蜗杆磨齿加工正交面齿轮的原理。
　　研究了正交面齿轮的齿面生成原理，通过基本的插齿加工法得到了面齿轮齿面方程；对正交面齿轮的根切和齿顶变尖现象进行了研究，确定了限制面齿轮齿宽的主要因素，拟合了面齿轮不发生根切的最小内半径、不出现齿顶尖化的最大外半径和最大齿宽的近似计算公式。根据齿面方程和齿宽限制条件，运用 MATLAB 和Pro/E等软件构建了面齿轮的三维实体模型。
　　面齿轮加工成本高昂的一个重要原因是专用加工刀具的研发和制造，论文采用包络加工法，用常见的阿基米德蜗杆磨削加工正交面齿轮，可以降低面齿轮的加工成本。从阿基米德蜗杆齿面成形过程出发，建立了磨齿加工面齿轮的坐标系和相应的齐次坐标变换矩阵，得到了阿基米德蜗杆的共轭曲面族；用运动法推导了磨削加工的啮合方程，并以包络法加以验证；结合面族方程和啮合方程得到了面齿轮的齿面方程，建立了磨削加工所得正交面齿轮的几何模型。将磨削所得的面齿轮齿形和插齿所得的面齿轮齿形进行了对比，结果表明用阿基米德蜗杆磨削面齿轮的方法是可行的。
　　针对磨齿过程中存在的根切问题，计算得到了对应的根切界限线，以根切界限线为依据，用限制蜗杆螺旋齿圈数和采用鼓形蜗杆外轮廓两种方法对阿基米德蜗杆刀具进行了修形。从磨料、粒度、结合剂、硬度、组织、形状尺寸等参数的选择确定了阿基米德蜗杆砂轮的型号，并对比了砂轮磨损后的常见修整方法，选择车削法修整砂轮。

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第1章 绪 论

1.1 课题背景及意义

1.2 面齿轮传动的发展现状

1.3 面齿轮加工技术现状

1.4 课题的主要研究内容

第2章 正交面齿轮齿面生成原理及几何建模

2.1 引言

2.2 面齿轮传动的基本概念

2.3 正交面齿轮的齿面生成过程

2.4正交面齿轮齿面方程

2.5正交面齿轮齿宽约束条件

2.6正交面齿轮几何建模

2.7本章小结

第3章 正交面齿轮磨齿加工方法研究

3.1 引言

3.2选择磨削方案

3.3磨齿加工正交面齿轮齿面生成

3.4磨齿加工所得正交面齿轮几何建模

3.5磨齿加工与插齿加工所得齿形对比

3.6本章小结

第4章 阿基米德蜗杆修形与砂轮修整

4.1引言

4.2磨齿加工奇异点研究

4.3阿基米德蜗杆的修形

4.4基蜗杆砂轮参数的选择

4.5基蜗杆砂轮的修整

4.6本章小结

结论

参考文献

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