摆线齿锥齿轮磨齿齿形偏差控制及匹配

摘要

摆线齿锥齿轮的加工方法为连续分度加工的端面滚齿法，在一个切齿加工循环中可以同时加工出齿的两面。该方法加工精度和效率较高，且易实现干切削，在大批量生产中应用越来越广泛。但是，由于成型原理的决定，摆线齿锥齿轮热处理后无法对其磨齿。弧线齿锥齿轮采用的加工方法为单齿分度的端面铣齿法，在一次加工过程中只能完成单颗齿的加工，但是弧线齿锥齿轮便于磨齿。采用弧线齿锥齿轮的产形面近似替代摆线齿锥齿轮的产形面，使利用弧线齿锥齿轮的磨齿方法对摆线齿锥齿轮进行磨齿成为一种可能。由于两者的产形曲面不同，在对摆线齿产形面近似替代后，会产生理论偏差，若该偏差控制不合理，则磨齿后的齿轮副接触性能较差，更为严重时直接报废。　　本文针对这一问题研究了摆线齿锥齿轮磨齿齿形偏差控制方法，同时考虑到在小轮齿形偏差控制不理想时，通过改变大轮的齿形匹配小轮磨齿齿面的方法，从而获得较好传动性能的磨齿齿轮副。齿面的形状决定于第一产形面的形状和两者的相对运动，可以通过改变第一产形面的形状或调整相对运动进行修正齿形偏差，故本文主要的研究内容如下:　　1.通过分析端面滚齿法的加工原理，建立了摆线齿锥齿轮的理论齿面方程数学模型。分析了端面铣齿法的加工原理，建立了弧线齿锥齿轮直刃和圆弧刃砂轮磨齿齿面方程数学模型。在此基础上，建立了摆线齿锥齿轮磨齿齿形偏差计算模型。　　2.分析了直刃砂轮和圆弧刃砂轮的磨齿偏差，确定了磨齿砂轮的几何形状，并分析了砂轮的几何参数对齿形偏差的影响。分析了各机床调整参数及其高阶系数对磨齿偏差的修正影响，并确定了机床调整参数的高阶系数。　　3.建立了齿轮接触特性求解数学模型，建立了以接触特性为目标的展成法摆线齿（小轮）磨齿偏差目标优化函数。建立了齿轮共轭齿面求解模型，采用共轭差曲原理以齿轮副的齿面接触特性为目标，建立了成形法或展成法（大轮）的匹配目标优化函数。　　4.采用全展成法齿轮副对上述理论方法进行了实例化，并采用了有限元分析方法对该实例齿轮副磨齿后的接触区进行了分析验证。建立了全数控磨齿刀位计算模型，并在VERICUT软件中建立了磨齿仿真平台，对实例齿轮副进行了磨齿仿真实验，验证了磨齿刀位计算模型的正确性。　　通过本文的研究，初步可以实现对摆线齿锥齿轮磨齿齿形偏差的控制以及误差匹配，获得较优的摆线齿锥齿轮磨齿参数，齿轮副在该磨齿参数下磨齿具有较好的接触传动性能。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 论文来源

1.2 研究目的及意义

1.3 国内外研究现状

1.3.1 螺旋锥齿轮国内外研究现状

1.3.2 国内外螺旋锥齿轮磨齿研究现状

1.4 研究内容

1.5 本章小结

第二章 摆线齿锥齿轮磨齿齿形偏差

2.1 引言

2.2 展成法摆线齿锥齿轮磨齿替代原理

2.3 摆线齿锥齿轮的齿面建模

2.4 直线刃砂轮磨齿齿面模型

2.5 圆弧刃砂轮磨齿齿面模型

2.6 摆线齿磨齿替代偏差求解

2.7 本章小结

第三章 摆线齿锥齿轮磨齿齿面偏差控制

3.1 引言

3.2 磨齿砂轮类型对磨齿偏差的影响

3.3 砂轮几何参数对磨齿齿形偏差的影响

3.4 机床调整参数对磨齿齿形偏差的修正影响

3.5 机床调整参数高阶系数对磨齿齿形偏差的修正影响

3.5.1 磨齿机床调整参数高阶系数的阶次

3.5.2 机床调整参数高阶系数的修正影响

3.5.3 机床调整参数高阶系数阶次的简化

3.6 摆线齿锥齿轮理论齿面接触特性求解

3.6.1摆线齿理论齿面接触迹线求解

3.6.2摆线齿理论齿面瞬时接触椭圆求解

3.7 小轮磨齿齿形偏差控制优化目标函数

3.8 本章小结

第四章 摆线齿锥齿轮磨齿齿面偏差匹配

4.1 引言

4.2 摆线齿锥齿轮磨齿齿面共轭曲面的求解

4.3 成型法大轮磨齿齿形偏差匹配目标函数

4.4 展成法大轮磨齿齿形偏差匹配目标函数

4.4.1 展成法大轮磨齿齿形偏差匹配流程

4.4.2 大轮磨齿齿形偏差匹配目标优化函数

4.5本章小结

第五章 算例及仿真实验

5.1 引言

5.2 算例

5.3 动态接触区验证

5.4 磨齿仿真实验

5.4.1全数控磨齿机刀位计算

5.4.2全数控磨齿仿真实验

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

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