准双曲面齿轮研磨运动模型研究

分析准双曲面齿轮研磨原理,建立V/H与齿面啮合关系的数学模型。通过对齿面的接触印痕仿真与滚检试验。证明,所建之模型能对齿面研磨中研磨点的位置、移动方向、齿侧间隙进行准确的控制,为螺旋锥齿轮的研磨提供了理论指导。     

Ease-off拓扑修正的准双曲面齿轮齿面修形方法

为了提升驱动桥准双曲面齿轮传动的啮合性能,针对准双曲面齿轮刀倾半展成法(HFT)提出一种Ease-off拓扑修正方法。在建立齿面共轭啮合数学模型的基础上,推导出小轮基准齿面方程,通过计算小轮实际齿面与基准齿面之间的偏差,构建出Ease-off拓扑。借助二阶多项表达式对Ease-off拓扑分解,计算出齿面失配系数,通过调整齿面失配系数构建出修正Ease-off拓扑。通过比较当前Ease-off拓扑与修正Ease-off拓扑,消除小轮当前齿面与修正齿面之间的偏差,反求出小轮加工参数。最后以一对准双曲面齿轮为例进行齿面拓扑修形与磨齿加工,实际齿面印痕与仿真结果一致,验证了齿面拓扑修形方法的有效性。齿面加载接触分析结果表明,修形后齿面接触应力分布得到了改善,实际载荷下齿面接触重合度增加,从而验证了修形方案的合理性。     

基于轮齿接触分析的弧齿锥齿轮齿面磕碰点检测方法研究

提出一种齿轮副齿面磕碰点检测方法,用于确定弧齿锥齿轮齿面磕碰点位置。建立准双曲面齿轮副啮合模型,通过改变接触区偏移量,调整啮合参数V、H、J,从而得到规划路径下的TCA接触区位置,V、H、J调整结果用于指导滚检试验。在YX-HTT600齿轮综合误差测量及分析试验机上进行滚检试验,得到了准双曲面齿轮副正常齿面与存在磕碰点的齿面两种情况下的传动误差测量结果。通过对两种传动误差测量结果的对比,验证了提出的齿面点测量方法的可行性。试验结果表明,运用提出的齿面检测方法可实现弧齿锥齿轮全齿面检测,检测结果可反映齿面磕碰点位置,从而为进一步改善弧齿锥齿轮啮合性能奠定基础。     

机床调整参数误差对小轮齿面误差影响规律的理论研究

研究机床调整参数误差对变性法加工的准双曲面齿轮小轮齿面误差的影响规律.基于齿轮啮合原理建立准双曲面齿轮小轮的理论齿面方程和误差齿面方程,推导机床调整参数误差作用下的齿面任一点法向误差的解析表达式,提出机床调整参数误差对齿面法向误差的影响系数概念,依此判断各项机床调整参数误差对齿面误差的影响程度.通过理论齿面和误差齿面的比较,确定各项机床调整参数误差作用下齿面节点处法向误差的变化规律,以及全齿面法向误差的变化规律.由解析法和非线性迭代法求解共同确定了准双曲面齿轮加工过程中对齿面误差影响较大的调整参数误差项.研究内容和方法可为准双曲面齿轮齿面误差补偿修正提供理论依据和实践指导.     

准双曲面齿轮真实齿面研磨位置控制研究

为改善准双曲面齿轮副的研齿效果,提出了一种基于真实齿面的齿面研磨位置控制方法。对准双曲面齿轮真实齿面进行测量,并用非均匀有理B样条(NURBS)曲面对实测点进行拟合,采用真实齿面接触分析方法,分析了研磨运动参数V/H/J与齿面接触位置变化的数学关系,建立了齿面研磨点位置和移动方向的齿面研齿控制模型。数控滚检试验结果表明,该方法可精确实现准双曲面齿轮副的全齿面研磨。     

奥利康摆线齿准双曲面齿轮轮齿接触分析及试验验证

通过分析奥利康制摆线齿准双曲面齿轮的齿面展成过程,建立了包括工作齿面以及齿根过渡曲面在内的全齿面模型,并据此生成了轮齿三维模型;针对过去轮齿接触分析(Tooth Contact Analysis,TCA)数学模型中接触椭圆的计算需借助于对两配对齿面主曲率和相对曲率的复杂推导,提出了一种改进的TCA模型,对于接触椭圆的计算只需要知道两配对齿面的方程并且无需齿面二次逼近,因而避免了复杂的齿面曲率计算且能更真实的反映齿面瞬时接触区特性。最后基于此模型,编制了奥利康制摆线齿准双曲面齿轮的全齿面生成以及TCA程序,并通过与克林贝格KIMo S5设计软件以及滚检试验结果的对比分析,验证了此方法的可行性,为后续轮齿承载接触分析和应力分析打下了基础。     

准双曲面齿轮的修正节锥设计方法及切齿试验

为了提高准双曲面齿轮的强度和耐磨性,提高准双曲面齿轮的使用寿命,提出准双曲面齿轮的修正节锥设计方法。在不改变大轮外径和中点工作齿高的的情况下,令大轮的齿顶高系数fa≤ ,从而可以导出新的节锥参数,此时新的节锥与面锥重合或在准双曲面齿轮实体之外。利用齿面接触分析(TCA)、齿面承载接触分析(LTCA)和有限元法(FEM),分析齿轮副的啮合性态、齿面接触应力、齿根最大拉伸应力和齿根最大压缩应力。计算机模拟显示,采用修正节锥设计方法设计的准双曲面齿轮的齿面接触应力、齿根最大拉伸应力和齿根最大压缩应力显著减少,采用修正节锥设计方法设计的准双曲面齿轮在加工过程中可用一般的刀具,不需要特殊的工具。     

弧齿锥齿轮和准双曲面齿轮的齿面接触分析计算原理

用电子计算机计算分析弧齿锥齿轮和准双曲面齿轮齿面的接触传动过程,是近代设计制造这类齿轮的一项先进技术,它可提供选订最佳切齿调整参数和设计参数的决定性判据。M、L、Baxter首次介绍了这种方法,称为“齿面接触分析（TCA）”[2]。本文论证导出“齿面接触分析”各项计算公式的数学过程;阐明各部分计算的共轭啮合原理;写计算齿面接触斑点、V-H调整值和运动图的基本公式。     

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。     

加工参数调整对螺旋锥齿轮齿面接触的影响

齿面接触分析(TCA)可以直接反应准双曲面齿轮的啮合质量,运用TCA研究不同加工调整参数对齿轮啮合的影响,得到其影响规律,为实际生产加工参数调整提供理论依据。     

面齿轮磨削齿面齿形误差修正

以面齿轮齿面的形状误差为研究对象,建立了面齿轮齿面数学方程,通过三坐标测量仪（CMM）对面齿轮齿面进行了误差测量。为提高面齿轮齿面的精度,提高其理论和工程的应用价值,提出了一种基于序列二次规划（SQP）的面齿轮齿面误差评定方法。建立了齿面误差的识别方程,应用序列二次规划算法对机床加工参数进行优化求解,并与最小二乘优化法进行对比,应用修正后的机床调整参数,再次通过三坐标测量仪对修正后的齿面误差进行检测,验证了该方法的可行性。     

准双曲面齿轮准静态接触分析和试验研究

建立了精确的准双曲面齿轮的轮齿面和过渡曲面数学模型;选择用平均接触椭圆长半轴、接触线方向角和传动误差曲线交点来评价齿面接触斑点和传动误差;以一个准双曲面齿轮副为计算实例,建立了适合准静态齿面接触分析的准双曲面齿轮传动系统有限元分析模型;通过准静态加载齿面接触特性分析,得到齿根弯曲应力、接触应力和传动误差的变化规律,分析载荷的影响情况,并比较了有限元结果与经验公式计算结果。开发了准双曲面齿轮试验台,进行齿面接触斑点和齿根弯曲应力检测,试验结果与仿真结果的一致性较好。     

轮齿接触分析的分解算法与试验验证

目前广泛采用的轮齿接触分析算法需要分别建立齿面接触和边缘接触分析数学模型;确定瞬时啮合点需要求解含5个非线性方程的方程组,计算量大、求解性差。基于此,提出了轮齿接触分析新算法——分解算法,建立了统一的齿面接触和边缘接触分析数学模型,求解非线性方程的个数减少为2个,算法简单、有效,适用于各种齿轮副的性能分析。以弧齿锥齿轮副为例,分解算法与Gleason软件的齿面接触、传统算法的边缘接触分析结果对比表明:齿面印痕一致,传动误差在啮合转换点处幅值仅相差0.29″;边缘接触印痕有少许差异。磨削加工的弧齿锥齿轮副在滚检机上滚检,滚检印痕验证了新算法的正确性。     

螺旋锥齿轮批量加工通配方法的研究

分析了螺旋锥齿轮通配中存在的关键理论和技术问题,利用齿轮设计分析软件对基本加工参数进行设计计算和齿面接触TCA分析,利用CNC齿轮测量中心对加工后的齿轮进行齿面误差测量并进行反调和修正.通过切齿试验结果表明:经过测量和反调,所加工的齿轮与标准理论齿轮基本一致,滚检后的接触区与理论仿真接触区也基本吻合,齿轮副可以进行互换,为螺旋锥齿轮批量加工的通配问题提供了一种解决途径.     

基于非特征分块插值技术的准双曲面齿轮数字化真实齿面建模方法

针对含磨损情况的准双曲面齿轮真实齿面数字化模型构造问题,提出基于非特征分块插值技术的准双曲面齿轮数字化齿面构造方法。基于非特征的离散数据分块技术对三坐标测量仪测量获得的真实齿面离散数据进行分块,判断出的齿面磨损区域。再结合插值改进算法对齿面磨损区域进行局部插值。对传统离散数据点光顺算法进行改进,提高插值构造齿面的光顺性。通过实例比较,本方法不仅减少插值算法计算量,提高齿面插值数据点的精度,改善数字化齿面的光顺性。为含磨损情况的准双曲面齿轮动态性能预测打下基础。     

全工序法准双曲面齿轮建模与有限元分析

研究了全工序法准双曲面齿轮,即大轮成形法、小轮螺旋成形法加工的齿面建模、加工切削仿真和有限元分析。借助坐标变换和空间啮合理论,推导小轮齿面方程;根据机床调整参数,在CATIA中模拟刀盘和轮坯的展成运动,进行切削加工仿真,建立高精度的齿轮副实体模型;利用有限元软件Abaqus对齿轮副进行接触分析,计算并提取整个啮合过程的齿根弯曲应力和齿面接触应力,为准双曲面齿轮的强度设计提供参考。     

准双曲面齿轮运动参数和曲率特性的研究

文中根据机床加工调整参数,推导了准双曲面齿轮的齿面数学表达式,建立了准双曲面齿轮的三维模型,并通过数值迭代方法求解了准双曲面齿轮点接触弹流润滑分析所需的相对运动速度、卷吸速度以及瞬时接触椭圆长短轴方向的曲率等参数,为准双曲面齿轮弹流润滑分析奠定了基础。     

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。     

弧齿准双曲面齿轮加工工艺对策的研究分析

结合现场实际，针对弧齿准双曲面齿轮的切齿参数、定位尺寸加工精度及装配工艺方法，对影响齿面接触质量问题进行了讨论，并提出保证齿面接触质量的相应对策。     

弧齿锥齿轮螺旋变性展成法切齿原理与仿真分析

传统加工方法加工弧齿锥齿轮副会使其接触区呈现对角线接触的不良现象,针对该现象,提出一种新型螺旋锥齿轮加工方法——螺旋变性展成法。为揭示螺旋变性展成法的切齿原理,根据机床、刀具和工件间的运动位置关系,以微分几何和齿轮啮合原理为基础,运用矢量分析法,以齿面中点为计算点建立切齿数学模型,分析推导机床调整参数计算公式;以一对弧齿锥齿轮为例进行了几何参数、刀具参数及机床调整参数的计算,建立弧齿锥齿轮三维虚拟仿真加工模型并进行齿面接触分析;最后,基于以上参数在数控铣齿机上进行切齿试验,齿面接触分析与滚检试验结果说明了螺旋变性展成法消除对角线接触的有效性。