基于多轴附加运动优化的成形磨削修形齿面扭曲消减方法

针对齿向修形斜齿轮成形磨削时产生的齿面扭曲误差,提出一种基于多轴附加运动优化的齿面扭曲误差消减方法。基于五轴联动数控成形磨齿机建立成形砂轮与齿轮的空间啮合坐标系,求解理论修形齿面及实际修形齿面在多个位置处的接触线;定量分析了x,y,c轴附加运动对齿廓斜率偏差的影响规律,以多轴附加运动代替常规x轴附加运动进行齿向修形,并借助遗传算法对各个位置处的多轴附加运动量进行联合优化,使实际修形齿面接触线与理论修形齿面接触线匹配,从而提高修形齿面的理论磨削精度。通过仿真分析及磨削实验证明,该方法可以有效消减齿面扭曲误差,提高修形齿面的成形磨削精度。     

斜齿轮成形磨削齿向修形齿面模型构造与误差评价

砂轮磨削带齿向修形的斜齿轮时,砂轮与齿轮之间的接触线时刻发生变化,其附加运动会使齿向一面产生“修形扭曲”,为此,提出一种高精度建立齿向修形齿面的方法。根据齿向修形原理,推导出成形磨齿的实际接触线方程;通过改变中心距的值,沿齿向得到多组接触线,使用NURBS曲面拟合,得到齿向修形齿面;对影响齿面精度的主要因素齿廓偏差和螺旋线偏差进行分析并提出误差评价模型。以鼓形修形斜齿轮为例,介绍齿向修形齿面构造全过程。磨齿实验验证了模型的准确性以及齿向修形齿面构造的高精度性。     

修形人字齿轮成形磨最大砂轮直径精确计算

提出了一种修形人字齿轮成形磨削时,最大砂轮直径的精确计算方法.建立齿廓为3段抛物线修形的修形曲面,根据砂轮和工件的啮合方程,推导了砂轮接触线方程.将砂轮接触线绕着工件轴线做螺旋运动,同时考虑砂轮中心距变动,实现了人字齿轮的双向修形.根据砂轮磨削齿面终止点时的几何条件,计算砂轮最大直径,并分析了齿轮基本参数、修形参数和工...     

一种提高成形磨齿齿向修形精度的接触线优化方法

为进一步提高成形磨齿的修形精度,根据空间啮合理论精确求解了空间接触线和砂轮截形,分别对齿向修形与瞬时接触线之间的关系、砂轮安装参数与接触线之间的关系进行了分析,得到调整砂轮安装偏转角度可以改善修形扭曲的结论。根据建立的成形磨齿齿向修形误差评价数学模型,提出一种基于调整砂轮和工件安装参数的接触线优化方法,并以一种鼓形修形齿轮为例对其进行了验证。实例分析结果表明,该方法可有效消除斜齿轮鼓向修形时齿面修形扭曲现象,减小齿向修形误差。     

拓扑修形齿轮齿面误差分析

齿轮拓扑修形采用成形法磨削加工时,齿廓修形是通过修整砂轮截形来实现的,而齿向修形则是通过添加砂轮或齿轮的附加运动实现。但是当齿轮或砂轮存在附加运动时,齿轮与砂轮之间的相对位置会发生变化,其表面的实际接触点也会发生相应变化,齿向修形与齿廓修形会发生干涉,因此,拓扑修形齿面与理论齿面存在一定误差。通过计算实例对拓扑齿面误差进行讨论分析,得出中心距变动量对拓扑齿面误差成线性关系。对齿轮的拓扑修形有一定的指导作用。     

基于KISSsoft软件的人字齿轮传动修形设计研究

基于KISSsoft软件对人字齿轮副修形参数设计进行设计研究,以传递误差曲线、法向线载荷和齿面载荷分布等性能指标为修形参数优劣判断依据,给出修形评价指标与齿轮设计参数之间的关系;考虑轴线平行度偏差和转矩等因素的影响,研究人字齿轮齿廓修形和齿向修形参数的设计,给出基于KISSsoft软件的人字齿修形参数设计流程。以1对工业界实际的人字齿轮副参数为对象,针对原修形参数下存在的传递误差大、齿面载荷分布集中和法向线载荷较大等问题,对修形参数进行重新设计,获得优化的修形参数。优化后的修形参数与原修形参数相比,降低了齿轮传递误差、降低了齿向载荷分布集中程度、减小了法向线载荷。研究表明,使用KISSsoft软件优化人字齿轮修形参数避免了传统通过滚检获得接触区域、反复调整修形设计与验证的繁琐复杂的设计制造流程。     

人字齿轮直线型对角修形设计及成形磨原理

为了降低承载传动误差波动产生的振动激励，提出了成形磨人字齿轮直线型对角修形优化设计。根据ISO对角修形定义，计算齿顶、齿根修形起始线在旋转投影面上的螺旋角，将修形曲线设计为直线型，给定最大修形量，确定对角修形的齿面方程。利用齿面接触分析和轮齿承载接触分析，以工作载荷下人字齿轮承载传动误差波动量最小为优化目标，采用遗传算法优化对角修形参数。确定以目标修形齿面法向偏差的平方和最小的目标函数，以螺旋角、模数、压力角为设计变量，采用遗传算法分别对齿顶和齿根修形区域进行逼近，从而实现对角修形的成形磨加工。结果表明，人字齿轮直线型对角修形可以将承载传动误差波动量降低到36.65%；采用三截面砂轮成形磨的理论误差控制在1μm以内，获得较高的齿面精度；试验人字齿小轮齿的检测结果控制在4级精度以内，并进行了齿轮副的滚检试验，从而验证该方法的有效性。     

基于瞬时接触线的齿向修形刀位优化方法

针对传统的附加径向运动进行斜齿轮齿向修形时的修形扭曲问题,提出一种调整瞬时接触线的刀位优化方法。从成形磨削的本质出发,基于位形空间的啮合理论,求解得到砂轮与工件之间精确的空间动态接触曲线;对瞬时接触线包络出的修形齿面与理论齿面进行误差分析,并基于啮合区域误差平方和最小原理对实时的径向刀位进行优化;以一种齿向鼓形修形齿轮为例对该方法进行了验证。模拟及实验结果表明,该方法可有效消除节圆处的修形误差,并可降低整个啮合区域的修形误差。     

内斜齿轮拓扑修形与传动误差仿真研究

为提高内斜齿轮传动副的啮合性能,提出一种内斜齿轮拓扑修形方法。根据齿廓、螺旋线修形原理推导得出内斜齿轮修形齿面方程;预置齿廓、螺旋线修形系数,运用齿轮啮合原理构建内斜齿轮副的接触分析(TCA)模型,得出在不同的修形系数下的传动误差;通过有限元仿真分析,得出在不同的修形系数、不同载荷下的传动误差。结果表明,在不同的工况条件下应选择不同的修形系数才能满足使用要求,该方法对成形磨削的拓扑修形内斜齿轮设计提供了参考。     

齿向修形斜齿轮成形磨削齿面原理性误差分析

齿向修形斜齿轮的成形磨削存在齿面原理性加工误差,为提高磨削精度,在分析齿面原理性误差产生机理的基础上,建立齿面误差模型,并提出误差控制方法。采用点矢量族数字包络方法建立了齿向修形斜齿轮的接触线计算模型,并组合砂轮磨削轨迹上的接触线得到仿真齿面,进而通过齿面仿真实例对齿面误差进行评定。从接触线形态及X轴、C轴附加运动3个方面对修形齿面原理性误差产生机理进行分析,建立齿面误差计算模型,并与仿真实例结果进行对比验证了误差计算模型的正确性。为了控制齿面误差,提出砂轮安装角及砂轮廓形的联合优化方法。通过齿向修形齿面磨削仿真实例,验证了所提误差控制方法的有效性。     

含扭曲误差的鼓形斜齿轮接触分析

基于修形齿面的扭曲误差产生机理,推导出含扭曲误差的鼓形斜齿轮齿面数学方程;建立含扭曲误差的主动轮鼓形齿与未修形从动轮的轮齿接触分析(Tooth contact analysis, TCA)模型;并从计算齿面扭曲量的公式中选取螺旋角和修形量两个主要设计参数,分析其对传动误差和接触椭圆的影响规律。结果表明：齿向修形斜齿轮的修形量和螺旋角越大,齿面扭曲现象越严重;修形量和螺旋角增大使得传动误差幅值增大,影响传动平稳性;修形量对接触椭圆面积的影响小,而螺旋角增大,接触椭圆面积减小,使得接触应力增大,通过有限元分析验证螺旋角和修形量对齿面接触应力的影响;通过调整修形量和螺旋角可以控制扭曲量、传动误差幅值和接触椭圆面积,这对齿向修形斜齿轮的优化设计有较大的参考价值。     

汽车传动齿轮修形优化分析

分析了齿廓误差和齿向误差对齿轮振动噪声的影响,以及齿廓修形和齿向修形的理论方法.以汽车变速箱中一对斜齿轮为研究对象,利用KISSsoft齿轮专业软件,通过设置基本参数,模拟真实工况条件,确定修形优化方案,对齿轮进行传递误差分析》齿面接触力分析》齿面接触温度分析等,研究了鼓形量对齿面法向接触力的影响,不同齿廓修形曲线对传递误差的影响.结果表明,修形可大幅降低最大齿面接触温度,改善胶合;鼓形修形可有效改善偏载现象;齿廓修形可有效降低齿面最大接触应力;修形曲线选择方面长修形曲线优于短修形曲线.为齿轮减振降噪修形研究提供一定的参考借鉴.     

修形齿轮成形磨削误差仿真分析

为进一步提高成形磨齿的齿形修形精度,提出了渐开线齿轮修形齿形通用算法模型。在齿轮齿廓法线方向上进行修形,建立了齿廓修形齿形一般数学模型。齿形修形后齿轮齿面变为非标准渐开线螺旋面,根据齿轮啮合原理,推导出针对修形齿轮磨削的成形砂轮截形的一般数学式。针对某型数控成形磨齿机床,以加工右旋斜齿轮为实例进行仿真加工分析。结果表明:所提齿形修形算法正确可行;由机床各轴间联动实现齿轮加工运动,磨削过程中由于存在齿轮磨削主导面,齿轮右侧齿槽误差分布情况优于左侧齿槽;齿轮齿形最大误差位于修形齿廓齿根过度区域。     

制造的斜齿轮齿向修形曲线的优化分析

蜗杆砂轮磨削是中小模数齿轮批量精密加工的主要工艺,其在加工齿向修形斜齿轮时,存在原理性误差,产生齿面扭曲,影响齿轮的传动性能。为此,分析了蜗杆砂轮磨削齿向修形斜齿轮齿面扭曲的产生机理,建立了齿向修形量与齿面扭曲量间的关系模型。从减小制造原理误差的角度,提出一种齿向鼓形修形曲线的优化方法。以某齿向修形齿轮蜗杆砂轮磨削为例,计算了齿向修形曲线优化前后齿面的扭曲量,分析了齿面接触应力以及载荷分布,证明了该优化方法的可行性。     

修形人字齿轮传动系统动态特性分析

利用抛物线代替齿条刀具切削刃上的部分直线,实现人字齿轮齿高修形;通过预控抛物线型传动误差,结合刀具切削刃的方程,推导齿条刀具与轮齿的啮合方程,实现人字齿轮齿向修形。建立人字齿轮弯-扭耦合动力学模型和系统的振动微分方程。根据人字齿轮轮齿接触分析方法(TCA)求出齿高修形和齿向修形齿轮的传动误差,并作为误差激励代入人字齿轮动力学方程中,进行修形人字齿轮的动特性研究。通过计算得出预控抛物线传动误差修形可以降低人字齿轮传动的动载系数,从而更有效地达到减振降噪的目的。     

等基圆齿锥齿轮啮合性能分析

为了分析和改善等基圆齿锥齿轮在实际工况下的承载能力、传动性能,对其进行齿面接触分析(TCA)模拟锥齿轮齿面接触印痕和传动误差。在不考虑安装误差的情况下对锥齿轮同时进行齿线和齿廓修形,分析齿线和齿廓修形参数的改变对锥齿轮传动误差以及齿面接触区域变化的影响,通过调整修形参数改善齿轮的啮合特性,实现较好润滑性能和传动平稳性的目的。通过一对修形后的等基圆锥齿轮的加工和滚检,验证了TCA修形程序的正确性,为该型齿轮的啮合性能分析提供了理论依据和实验基础。     

拓扑修形齿轮附加径向运动成形磨削中的砂轮廓形优化方法

拓扑修形齿轮附加径向运动成形磨削时,砂轮与齿轮的接触线随时在变,基于齿轮任一截面齿形计算出的砂轮廓形都会引起较大的磨削误差,为此,提出一种减小磨削误差的砂轮廓形优化方法.依据空间啮合原理,采用抛物线附加径向运动轨迹,建立成形砂轮廓形求解数学模型;平行于齿轮端面等距截出多个平面齿廓,求解出以点表示的不同齿廓对应的砂轮廓形,再将各砂轮廓形投影到同一平面生成点云,通过区间划分,采用最小二乘法求解出每个区间点云的拟合点,连接各拟合点形成优化的砂轮廓形.为验证砂轮磨削效果,由砂轮与齿轮的啮合条件,建立由砂轮廓形求解齿轮齿形的反算数学模型,给出实际齿形与设计齿形的偏差计算公式.以一种齿向修形齿轮为例,进行成形磨轮廓形计算及优化,磨削误差分析结果表明该方法有效,可用于修形齿轮的成形磨轮廓形计算,并可有效降低修形齿轮的成形磨削误差.     

采用碟形砂轮的斜齿面齿轮磨齿技术研究

为了制造出高精度硬齿面斜齿面齿轮和获得抛物线传动误差并改善啮合性能,对采用碟形砂轮加工双向修形的斜齿面齿轮的磨齿方法进行了研究。设计了渐开线失配的碟形砂轮齿面,分析了碟形砂轮磨削斜齿面齿轮的展成原理,根据展成原理和用渐开线失配的碟形砂轮并改变砂轮的运动,推导出双向修形斜齿面齿轮的齿面方程。给出了双向修形斜齿面齿轮的齿面计算和接触分析实例,结果表明:理论齿面的最大齿面误差为5.98×10-4μm,采用碟形砂轮加工双向修形斜齿面齿轮的磨齿方法是可行的,获得了斜齿面齿轮抛物线传动误差,避免了边缘接触并改善了斜齿面齿轮的啮合性能。     

六轴数控蜗杆砂轮磨齿机磨削面齿轮的方法

建立六轴数控圆柱齿轮蜗杆砂轮磨齿机磨削面齿轮的理论模型。提出以初始设计蜗杆砂轮轴截面齿形为基本参数,并考虑齿廓抛物线修形来设计金刚滚轮,再用于修整椭球式蜗杆砂轮的方法。利用双参数啮合方程建立了面齿轮磨齿加工的齿面方程。齿面磨削仿真及轮齿接触分析表明,直接以蜗杆砂轮轴截面齿形作为金刚滚轮齿廓来修整砂轮,所磨削得到的面齿轮齿面压力角偏小,且传动误差为不连续的上凹形曲线。当给滚轮以抛物线修形设计之后,所磨削的面齿轮齿面偏差基本为负值,传动误差曲线为良好的连续上凸式抛物线形。承载接触分析表明新的设计可以减轻齿顶边缘接触,减小冲击振动。数值算例表明,采用该方法磨削加工的面齿轮可以获得较高的精度和良好的啮合性能,并给出了试验验证。     

摆线齿锥齿轮齿面修形仿真及高阶传动误差设计

以全展成法加工的摆线齿锥齿轮为研究对象,以获得中部较平坦的高阶传动误差曲线为目标,提出了一种齿廓修形方法,即将刀廓曲线设计为四阶曲线,而不改变切齿过程中产形运动关系,在传统的机械摇台式机床上即可实现齿廓修形.利用优化算法对修形齿面进行了数值计算,并进行了齿面修形数值仿真.在建立摆线齿锥齿轮啮合数学模型的基础上,对修形齿面进行了齿面接触分析.算例分析表明,通过合理选取各阶修形系数可以获得高阶传动误差曲线和所需的齿面接触印痕.与传统的抛物线形状传动误差相比,高阶传动误差曲线幅值小,转换点处两切线夹角大,能有效减少齿轮副在轻载运行下的振动和冲击、降低噪声.