基于磨齿机的螺旋锥齿轮小轮齿形误差的在机测量

为了在国产数控螺旋锥齿轮磨齿机上实现齿形误差的精密测量,对螺旋锥齿轮小轮齿形误差的在机测量技术进行了研究。根据H350G型数控磨齿机的机床结构和机床坐标系,利用标定块标定了测球球心在机床坐标系中的坐标。建立了小轮齿形误差的在机测量方法,通过将理论齿面各离散点旋转到机床坐标系XZ平面,并将小轮绕轴线相对于参考点位置旋转一定角度,同时控制机床各数控轴的运动,使测头沿理论齿面各离散点法矢方向逼近实际齿面,根据测头触发时测球球心的坐标,运用曲面拟合技术和最优化算法,计算了实际齿面相对于理论齿面的齿形误差。通过比对在机测量和齿轮测量中心的齿形误差测量结果,验证了小轮齿形误差在机测量方法的正确性。     

螺旋锥齿轮齿面离散点空间坐标及法矢的计算

根据螺旋锥齿轮的切齿加工方法和齿轮啮合原理,运用矢量运算的方法建立了大轮成形法加工和小轮刀倾法加工的理论齿面方程并规划了齿面计算网格点区域.运用Visual Studi0 2008编程环境,编写了理论齿面各离散点空间坐标及法矢的计算软件,通过该软件可计算得到螺旋锥齿轮理论齿面各离散点在齿轮坐标系中的坐标值和单位法矢.将得到的理论齿面坐标点及法矢导入到三坐标测量机中进行测量获得各离散点的齿形误差,然后将获得该理论齿面坐标点及法矢的参数输入到CNC3906齿轮测量中心进行齿形误差测量,获得齿面上各离散点的齿形误差.将两组齿形误差测量数据进行对比分析,论证了所开发的计算软件的正确性,为螺旋锥齿轮齿面偏差的测量以及螺旋锥齿轮数字化闭环制造提供了正确的理论齿面数据.     

基于展成原理的大规格螺旋锥齿轮在机测量

对大规格螺旋锥齿轮齿形误差的在机测量方法进行了研究.分析了齿轮测量中心和CMM测量齿形误差的原理及其存在的问题.根据螺旋锥齿轮齿面的数学模型,运用矢量运算的方法,给出了齿面各离散点在其展成位置时径矢和法矢的计算方法.根据YK20100型数控螺旋锥齿轮磨齿机在机测量系统的模型,提出了基于展成原理的齿形误差测量方法,可以采用较小直径的球形测头无干涉地完成全齿面的测量.基于AutoCAD的二次开发功能,编制了在机测量仿真系统,仿真测量结果与实际磨齿加工后经M&M Sigma 7齿轮测量中心检测得到的结果一致,验证了在机测量方法的正确性.     

整体式刀盘加工的摆线齿锥齿轮齿面方程及其应用

针对整体式刀盘加工的Klingelnberg齿制摆线齿锥齿轮,基于齿轮啮合原理以及摆线齿锥齿轮的切齿加工原理,根据切齿过程中产形轮、齿坯、刀具之间的相对位置关系和相对运动关系,运用矢量运算的方法建立了摆线齿锥齿轮的齿面方程。在轮齿的旋转投影面内,对轮齿齿面进行了离散化,计算了各离散点在齿轮坐标系中的空间坐标及单位法矢。利用齿轮测量中心对实际加工的摆线齿锥齿轮的齿形误差进行了测量,验证了摆线齿锥齿轮齿面方程的正确性。论文的研究内容为实现摆线齿锥齿轮的数字化闭环制造奠定了基础。     

弧齿锥齿轮基于比例修正参数的齿形误差修正

对弧齿锥齿轮齿形误差的修正方法进行了研究。根据弧齿锥齿轮齿面的数学模型,对齿面进行离散化处理并给出齿面离散点的径矢和法矢,建立修正齿面在离散点处相对于理论齿面的齿形误差表达式。根据实际齿面齿形误差的测量数据,得到弧齿锥齿轮的差曲面。在建立差曲面特征参数与比例修正参数之间关系的基础上,根据弧齿锥齿轮切齿计算得到的比例修正参数以及实际齿面在各离散点处的齿形误差值,建立一种基于比例修正参数的齿形误差修正方法。运用最优化算法可得到各种比例修正参数的修正倍数,进而得到机床调整参数的修正量。由修正后的机床调整参数可实现轮齿齿形误差的修正。通过实际的磨齿加工和齿形误差测量,验证了齿形误差修正方法的正确有效性。     

摆线齿锥齿轮成形法大轮齿形误差修正算法的研究

针对奥利康(Oerlikon)制摆线齿锥齿轮成形法大轮齿形误差修正问题,使用矢量运算法建立了大轮齿面几何模型,对齿面进行离散化处理,计算了齿面各离散点的坐标及法矢;基于齿形误差修正原理,由实际齿面与理论齿面之间的齿形误差和反调参数敏感系数矩阵,建立了齿形误差修正方程组,使用吉洪诺夫(Tikhonov)正则化和L曲线优化算法求解线性方程组,得到机床调整参数的修正量;使用Fortran语言开发了齿面坐标计算及齿形误差反调修正软件。通过实验,验证了齿形误差反调修正算法的正确性,实验工件的齿形误差最大值由37.5μm减小到5.2μm。     

基于三维扫描式测头的弧齿锥齿轮测量与误差处理方法

针对一维测头测量弧齿锥齿轮存在的测量效率低以及测量大螺旋角齿轮存在较大原理性误差的问题,研究了基于三维扫描式测头的弧齿锥齿轮齿形及齿距测量方法。首先,建立了在齿轮测量中心坐标系下的弧齿锥齿轮理论测量模型;其次,根据已建立的理论测量模型规划了齿形及齿距测量路径;进一步,根据三维扫描式测头特点建立数学表达式对齿形和齿距测量点数据进行分析处理,得到齿形及齿距偏差值;最后,进行弧齿锥齿轮齿形及齿距测量实验。实验表明,三维扫描式测头测量弧齿锥齿轮可简化测量操作,提高测量效率及准确性。     

基于齿面点坐标测量值的弧齿锥齿轮齿面建模

依据弧齿锥齿轮齿面数学模型,对齿面进行了离散化处理,根据弧齿锥齿轮齿面离散点三维坐标测量方法,采用CNC3906齿轮测量中心对一给定参数的弧齿锥齿轮齿面离散点进行了三维坐标测量。依据图象旋转不变距特性,对三维坐标测量结果进行了旋转处理,利用NURBS方法建立了弧齿锥齿轮齿面的三维曲面模型,可以为弧齿锥齿轮齿面离散点加工误差的评定提供模型参考依据。     

基于实体造型的直齿锥齿轮测量理论齿面数据提取

针对目前基于齿轮测量中心的直齿锥齿轮齿面误差测量结果包含修形误差和加工误差的现状,提出一种基于直齿锥齿轮实体造型数据来获取齿面误差测量所必需理论数据的方法。根据齿轮结构设计,依据安装距确定实体造型坐标系原点位置,建立基准面,根据计算得到的平面网格节点,建立旋转投影线模型,将一系列点变换到齿面上,结合UG Open编程技术,在齿面上对点进行分析,可提取到齿面测量点的坐标和单位法矢量,从而为基于齿轮测量中心的直齿锥齿轮齿面误差测量提供了新的途径。     

基于端面滚切法加工的锥齿轮齿面测量研究

针对端面滚切法加工的锥齿轮齿形精度问题,在国产齿轮测量中心上对齿面偏差测量方法进行了研究.分析了测量原理,规划了测量区域和测量路径,建立了锥齿轮端面滚切法切齿数学模型,计算出了理论齿面.对测头半径和测杆变形进行了坐标补偿,通过齿轮与浏量机坐标转换,得到了控制测量动作的测头中心理论位置,根据实际测量值建立了齿面偏差方程....     

对数螺旋锥齿轮建模优化与加工检测

为了提高对数螺旋锥齿轮三维精确模型的精确性和准确性,提出了基于MATLAB和Pro/E的对数螺旋锥齿轮离散化建模方法。首先,根据对数锥齿轮的形成原理建立齿面方程;然后,根据齿轮的具体参数计算齿面边界条件;接着利用MATLAB计算出齿面离散坐标点,将这些坐标点导入到三维建模软件Pro/E中,利用其逆向工程模块建立齿面的离散模型。以Pro/E为二次开发平台,运用C语言编程建立只需要输入相应参数即可自动完成锥齿轮创建的程序,为后续锥齿轮的静力学分析、动力学分析和齿面修形奠定了基础。     

螺旋锥齿轮参数化精确建模

以齿轮啮合原理为基础,阐述了球面渐开线螺旋锥齿轮齿廓的形成机理,建立了螺旋锥齿轮齿面点坐标参数方程,构建了格里森制螺旋锥齿轮数学模型.利用基于Pro/E参数化建模方法,创建了螺旋锥齿轮单齿齿形,用阵列操作,建立了完整的螺旋锥齿轮三维实体造型,并通过运动仿真验证了该建模的精确性,为螺旋锥齿轮设计与制造研究提供了一种参数化设计方法.     

机床调整参数误差对螺旋锥齿轮齿面形状误差影响的研究

通过齿面点离散的方法,评判机床调整参数误差对螺旋锥齿轮齿面误差的影响程度,进一步分析齿面形状变化趋势,指出了由于齿面误差引起啮合区位置偏移,从而导致的不良啮合状态,为机床误差补偿及提高螺旋锥齿轮的制造精度提供了依据.     

有误差的螺旋锥齿轮传动接触分析

以多体系统误差建模理论和齿轮啮合原理为基础,提出含有机床运动几何误差以及齿轮副安装误差的螺旋锥齿轮齿面接触分析(Error tooth contact analysis, ETCA)方法。以SGM法(大轮展成法加工,小轮变形法加工)加工的弧齿锥齿轮为例,通过ETCA分析,得到机床运动误差和安装误差对螺旋锥齿轮齿面加工质量影响的定量关系,对ETCA和TCA的结果进行对比分析,结果表明机床运动误差和安装误差对螺旋锥齿轮的齿面接触质量有较大的影响,为了通过齿面接触分析达到更准确的反调加工参数的目的,采用ETCA的分析结果指导加工参数反调更为合理。     

弧齿锥齿轮成形法数控加工仿真建模与实现技术

针对半滚切法加工的弧齿锥齿轮,根据机床、刀具和被加工工件之间的位置关系和切齿过程,由齿轮啮合原理和弧齿锥齿轮切齿原理推导出弧齿锥齿轮齿廓曲面方程。根据实际的弧齿锥齿轮参数,基于CAT IA曲面建模方法,运用上述数学方程,建立了锥齿轮三维实体模型,验证了该方法的有效性。     

格利森制弧齿锥齿轮的齿面曲率特性研究

根据弧齿锥齿轮加工过程,通过计算机仿真方法编程计算得出格利森制弧齿锥齿轮不同加工方法齿面的精确三维坐标点;对不同齿面坐标点进行NURBS参数化曲面拟合,得到了不同齿面的统一数学表达模型;并据此计算格利森制弧齿锥齿轮齿面的曲率,绘制了不同齿面的等平均曲率线图;并研究了加工参数调整与齿面等平均曲率线图变化之间的联系,证明了依据齿面等曲率图的变化实现对弧齿锥齿轮齿面加工误差调整以及对齿面曲率定量修正的可行性.     

Mathematical model and manufacture programming of loxodromic-type normal circular-arc spiral bevel gear

In this paper, loxodromic-type normal circular-arc spiral bevel gear is proposed as a novel application of the circular-arc tooth profile at the gear transmission with intersecting axes. Based on the principle of molding-surface conjugation, the study develops a mathematical model for the tooth alignment curve and the computational flow at the design stage to enable the generation of the tooth surface. Machining of the tooth surface is then carried out to determine the interference-free tool path of the numerical control (NC). Moreover, a pair of loxodromic-type normal circular-arc spiral bevel gears is manufactured on computer numerical control (CNC) machine tools. The proposed theory and method are experimentally investigated, and the obtained results primarily reflect the superior performance of the proposed novel gear.     

机床误差对圆弧齿线圆柱齿轮齿面误差影响规律的理论研究

机床误差是导致圆弧齿线圆柱齿轮齿面误差的主要原因,研究机床误差与齿面误差之间的关系将为机床加工参数反求、齿面误差修正等提供理论依据。基于圆弧齿线圆柱齿轮成型原理建立了齿轮机床结构模型,建立了机床坐标系体系。通过齿坯和刀盘位置误差、刀具形状误差对机床整体误差进行描述,基于啮合原理推导了理想情况下和包含机床误差的齿面方程。研究了齿轮误差曲面计算方法,采用二阶近似曲面和齿面平均误差影响系数分析不同机床误差下误差曲面,研究机床误差对齿面误差的影响规律。通过实例分析了被加工齿轮几何参数不变时和变化时,机床误差对圆弧齿线圆柱齿轮凹齿面误差影响规律。