摆线齿螺旋锥齿轮的磨齿加工方法研究

摘要

螺旋锥齿轮因其传动比大、传动平稳、使用寿命长等特点而被广泛使用于非平行轴之间的传动中。螺旋锥齿轮中有弧线齿和摆线齿两种齿制，其中摆线齿螺旋锥齿轮由于其连续分齿的加工机理，在一次装夹中可以完成齿轮全部齿面的加工，使其具有加工方式更为高效，传动性能更强的优势。但摆线齿锥齿轮同时也具有不能磨齿的劣势，其齿面精度通常会在热处理后被一定程度的破坏而无法精确修正齿形，使其优势难以完全体现。　　本文针对摆线齿无法磨齿的情况，利用端面滚齿法的基本加工原理分析摆线齿齿面形态，运用微分几何学分析了其磨齿加工在数学上的可行性，并根据连续分齿运动的原理对实现方法进行了研究探索，旨在得到一种不破坏摆线齿自身形面，具有高精度及批量生产适应性，对于不同成形方式的齿面均能利用单次走刀加工整个齿面的磨齿方法。本文完成的研究内容如下：　　1. 通过对端面滚齿加工的连续分齿运动原理的分析，推导了摆线齿螺旋锥齿轮齿面方程和齿面离散点坐标的求解方法，在此基础上可进行齿面几何特征的分析以及建立齿轮三维模型。　　2. 按照成形法摆线齿齿面生成的原理，提出成形法摆线齿磨齿加工的实现方法，进行了砂轮设计参数的计算，并对磨齿加工时的工作面和非工作面分别进行了干涉分析计算，实现了根据干涉情况对砂轮进行扩口处理的修正参数的求解方法。　　3. 根据弧线齿锥齿轮单齿分齿的思想及优化计算，利用空间中一回转体对端面滚齿展成法加工产形轮进行了低误差替代，计算了替代后的单齿分齿加工运动相关参数。利用全数控螺旋锥齿轮机床加工柔性，引入高阶运动参数对磨齿运动进行修改，求解了能有效降低替代偏差的各加工参数，在此基础上计算生成全齿面理论偏差情况，实现了对替代齿面偏差的控制。　　4. 研究了传统机械机床下刀位点的计算方法，以及将左、右旋构件坐标系分别转化至全数控机床结构下的刀位变换方法，在仿真软件中构建了机床及刀具实体三维模型，进行了磨齿仿真实验，验证了加工运动控制方法的正确性。

目录

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第一章 绪论

1.1 课题来源

1.2 课题的研究目的与意义

1.3 国内外研究现状

1.4 研究内容

第二章 摆线齿螺旋锥齿轮的加工运动系统及齿面求解

2.1 引言

2.2端面滚齿加工基本原理

2.3 端面滚齿加工成形方式的分类

2.4 端面滚齿法加工运动系统

2.5 摆线齿螺旋锥齿轮齿面方程

2.6 摆线齿螺旋锥齿轮齿面方程求解方法

2.7 小结

第三章 成形法摆线齿螺旋锥齿轮的磨齿加工方法研究

3.1 引言

3.2 成形法摆线齿螺旋锥齿轮的磨齿加工思路

3.3 砂轮类型及砂轮参数的求解

3.4 成形法摆线齿螺旋锥齿轮磨齿加工过程中的干涉计算分析

3.5 砂轮形态的修正和设计推荐值计算

3.6 本章小结

第四章 展成法摆线齿螺旋锥齿轮的磨齿加工方法研究

4.1 引言

4.2 展成法摆线齿螺旋锥齿轮的磨齿加工思路

4.3 替代磨削锥面的建立及优化计算

4.4 替代磨削锥面的加工参数提取及加工方式转化

4.5 磨齿高阶运动

4.6 磨齿高阶运动下的加工参数优化计算

4.7 全数控机床下的磨齿刀位点计算

4.8 本章小结

第五章 算例及磨削仿真实验

5.1 引言

5.2 砂轮参数计算

5.3 高阶运动优化计算实例

5.4 磨削加工运动仿真

5.5 小节

第六章 结论与展望

6.1 全文总结

6.2 展望

致谢

参考文献

个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果