高性能非零正变位弧齿锥齿轮的加工参数设计

对于非零变位设计的弧齿锥齿轮副,可利用局部综合法进行高重合度加工参数设计.这种设计方法可以弥补非零正变位设计由于啮合角增大而使得重合度降低的不足.本文通过举例,利用轮齿加载接触仿真分析的过程,将2种不同设计齿轮副的设计重合度、齿面载荷分布、加载接触印痕与传动误差、齿根弯曲应力进行对比.结果显示,高重合度正变位设计的齿轮副载荷分布合理,具有更小的齿根弯曲应力.     

泵用齿轮副根切重合度的公式创建

为满足外啮合齿轮泵根切齿轮副的设计需要,基于滚齿加工原理,由创建根切半径的计算公式起,推导出一套完整的根切重合度计算公式,据此分析了基本参数对该根切重合度的影响,所得结果由根切齿轮副的三维虚拟模型加以验证。结果表明,根切会使主动齿轮的齿顶点可能进入不了啮合,目前常用齿顶重合度代替根切重合度的计算方法不可靠;除模数外的其它齿形基本参数对根切重合度均有影响,其中变位系数的影响最大;采用齿条刀具的最佳齿顶圆角半径,可以保证根切重合度等于齿顶重合度;当实际的根切重合度过大时,通过降低齿条刀具齿顶圆角半径,可以改善齿轮副的传动质量等。所得根切重合度公式也能为其他常规的根切齿轮副设计,提供一种新的方法。     

突端刀具的最大刀尖圆角半径的计算

为了提高弧齿锥齿轮的弯曲强度,避免小轮的轮齿根部与大轮的轮齿顶部发生干涉,本文讨论用突端刀具切制弧齿锥齿轮时刀具的最大刀尖圆角半径的计算办法,并给出了计算公式.     

泵用无困油无根切齿廓及其轴向超低恒脉动结构

针对外啮合齿轮泵困油现象和流量脉动大的结构性问题,基于渐开线齿轮的传动优势和成形原理,提出一种以重合度为1和齿廓根点位于基圆上为限制条件,齿数为唯一设计构造参数的无困油无根切齿廓的逆向构造方法。通过设计新的轴向双齿轮副结构,解决原有单一齿轮副流量脉动大的结构性问题。结果表明：逆向设计构造方法简单、精准;单副重合度为1可确保无困油现象;齿根点位于基圆上及变位滚切加工可确保无根切现象;单副0.375、双副0.094的恒流量脉动系数与齿数无关,利于在最小齿数为6时采用高容积利用系数0.35,且泵轻量化效果较好;双副轴向180°/齿数的错位间隔装配易于实现,综合重合度为2可确保传动平稳性等。     

小模数弧齿锥齿轮设计与加工的新方法

传统的小模数弧齿锥齿轮是在专用的小模数铣齿机上进行加工的,采用小尺寸整体普通双面刀盘,大小轮均采用双面法铣齿加工,齿面啮合质量难以控制,从根本上限制了其传动性能的提高。提出了"小轮采用双面法铣齿加工,大轮采用模具法成形加工"的小模数弧齿锥齿轮的加工新方法,并讨论了该加工方法的实施工艺及应用理论基础。结果表明:该方法的实施将有助于大幅度提高小模数弧齿锥齿轮的加工效率,降低能耗,并能取得良好的经济效益与社会效益。     

球面渐开线弧齿锥齿轮参数化建模

基于球面渐开线形成原理,推导出了球面渐开线的参数化方程。根据纵向齿形是弧齿锥齿轮的齿面与节锥交线的性质,建立了齿向曲线参数化方程。齿根曲线和齿顶曲线分别是齿根圆弧和齿顶圆弧,由此分别建立了齿根参数化曲线和齿顶参数化曲线方程。齿面和齿根的过渡圆角部分,通过倒角圆方法进行优化处理。针对弧齿锥齿轮轮齿端面特征,给出了精确划分轮齿有限元网格的方法。对某弧齿锥齿轮副,在MATLAB环境下获得了含齿根过渡曲面的精确轮齿有限元模型,为齿轮啮合的应力分析和修形提供了精确的数字模型。     

弧齿锥齿轮硬齿面刮削加工技术综述

为了降低弧齿锥齿轮传动噪声,改善齿轮副的啮合质量,修正轮齿热处理后产生的变形以提高齿轮的工作精度,硬齿面弧齿锥齿轮精加工技术是一广受行业关注的研究对象。根据弧齿锥齿轮切削加工近年来的研究成果,分析了硬齿面弧齿锥齿轮精加工方面已经取得的进展,对弧齿锥齿轮硬齿面精加工方法进行了综述,对我国弧齿锥齿轮硬齿面刮削加工中应注意的问题进行了阐述,结合运用刮削技术进行硬齿面加工的实例,对弧齿锥齿轮硬齿面刮削过程中加工工艺的制定、刮削余量的控制、机床的选定、基准的加工等方面进行了详细分析,并对今后刮削技术在刀具材料的优化、刀盘造型的设计、数控机床的应用等方面的研究进行了展望,展现了硬齿面刮削加工技术在弧齿锥齿轮精加工中应用的广阔前景,以便为后来的齿轮工作者进行弧齿锥齿轮硬齿面刮削技术的研究提供思路。     

用优化方法选择提高齿面强度的最佳变位参数

国内长期以来为提高齿面强度在选择变位参数时,不考虑齿轮制造精度、完全忽略重合度对齿面强度影响的作法是不完善的。通过分析啮合角,重合度和单齿对啮合点曲率半径等因素对齿面强度的综合影响,建立最大齿面强度的最佳变位参数的数学模型,并应用优化计算方法,提出了以提高齿面强度为目标的,适用于高精度、直齿,外啮合圆柱齿轮传动的最佳变位参数的线图和拟合计算公式最     

逆向工程与精确设计

通过对轿车摇窗机扇形齿轮的设计，说明逆向工程与精确计算相结合，同时也介绍了扇形齿轮的冲压工艺、模具及数控线切割加工方法。通过测量扇形齿轮实样可以直接得到齿顶圆直径、齿根圆直径和公法线长度。测量轿车摇窗机总成可以得到齿轮传动中心距，结合供货方提供的啮合电动机小齿轮精确参数，有渐开线直齿圆柱齿轮模数、齿数、变位系数和压力角，推算出扇形齿轮的其他齿轮参数；扇形齿轮复杂形状的其他尺寸数据均由常规逆向工程方法测量确定，说明精确计算与常规逆向工程相结合能够获得更高的制造精度。     

基于ROMAX的斜齿轮齿面修形优化设计

针对建筑用施工升降机减速器输出轴齿轮出现齿面偏载而导致振动噪声过大的现象,以某建筑用施工升降机为研究对象,考虑综合因素对输出轴斜齿轮副偏载现象的影响,通过理论计算确定修形量范围,然后基于ROAMX用全因子法以齿向修形量、螺旋线修形量及齿顶修缘量为设计变量,以齿面接触载荷分布系数和齿根弯曲载荷分布系数为优化目标进行参数优化设计,经计算得到最佳修形量组合结果。对修形后的齿轮进行动力学仿真分析,结果表明：经过修形的齿轮齿面接触载荷和齿根弯曲载荷分布更均匀,齿面最大单位长度载荷降低了58.2%。对修形后的齿轮动力学性能进行评估,结果表明：修形后的齿轮传动误差激励减小了75.5%,箱体表面的加速度响应最大降低了47.8%。     

高接触比螺旋锥齿面修形方法及动态特性研究

为抑制高接触比螺旋锥齿轮传动的振动,提出一种新的高阶齿面修形方法。根据高接触比螺旋锥齿轮的啮合特点,提出一种新的修形曲线,采用辅助齿面修形方法生成高阶修形螺旋锥齿轮。在考虑齿变形的情况下,计算了高阶修正弧齿锥齿轮传动的载荷传递误差和啮合冲击,在此基础上建立了降低高接触比螺旋锥齿轮传动的载荷传递误差和啮合冲击的优化模型。仿真结果表明：与二阶修形弧齿锥齿轮相比,高阶齿面修形方法不仅可以有效降低高接触比螺旋锥齿的载荷传递误差、啮合冲击和动态负载系数,而且可以提高其在全速范围内的动态性能。     

弧齿锥齿轮齿顶倒棱锥形砂轮加工方法研究

为了实现弧齿锥齿轮齿顶倒棱高效加工,提出一种基于锥形砂轮的倒棱方法。建立弧齿锥齿轮和锥形砂轮的实体模型,以砂轮沿垂直于面锥方向切入最大深度为原则,采用实体接触分析方法,确定砂轮与齿轮的空间运动关系。基于空间运动关系完成倒棱仿真加工,仿真结果表明:该方法可同时加工两侧齿顶,加工效率较高且在通用五轴加工中心上即可实现。为了评价倒棱效果,提出一种倒棱效果的定量测量方法,在倒棱仿真模型上选定的多个测量位置,测量倒棱效果并与理论模型进行比较,依据比较结果可确定砂轮锥角的优化值。     

基于自助法的弧齿锥齿轮齿面修正

为了降低弧齿锥齿轮在批量加工制造中存在的齿面偏差,提出一种基于自助法的弧齿锥齿轮齿面修正方法。以同一批次小样本弧齿锥齿轮作为研究对象,在自助法统计齿面偏差检测数据的基础上,得到大量的齿面偏差数据;利用NURBS曲面拟合方法构建齿面的均值差曲面,将它作为实际加工齿面,建立齿面偏差的数字化预控补偿模型,对它进行优化求解,得到批量齿面数控加工的机床修正参数,然后不断调整机床加工参数,实现齿面的预控修正补偿;最后对修正前、后齿面偏差作对比分析。结果表明：小轮齿面偏差比修正前降低了76.66%,验证了自助法齿面修正理论的有效性,对指导弧齿锥齿轮批量齿面修正提供了理论依据。     

上传主动锥齿轮断裂分析

发动机返厂检查发现上传主动锥齿轮的一个轮齿发生断裂。通过对断裂齿轮进行断口宏微观分析、金相组织和硬度检查，分析认为锥齿轮的断裂性质为弯曲疲劳，疲劳断裂的原因是齿根弯曲应力过大。对齿轮齿厚、齿根圆角进行测量，对齿根圆角过渡情况进行检查，并运用有限元分析方法对锥齿轮断齿受力进行模拟分析。结果表明:齿根弯曲应力过大是因为齿厚超差导致齿轮啮合位置偏离，同时齿轮在加工过程中齿根存在加工接刀尖边导致齿根应力分布改变，出现应力集中。后续采取改进齿轮的加工工艺及加强对齿轮的制造质量控制等措施，避免该类故障再次发生。     

采煤机销轨轮强度分析及齿形优化设计

基于齿轮啮合原理,利用坐标变换方程推导出销轨轮与销排啮合的齿廓方程,根据齿廓方程构建销轨轮的实体模型,并利用有限元软件ANSYS计算出齿轮根部的弯曲应力,找出销轨轮齿廓的应力敏感部位。应用ANSYS中的优化设计功能,以销轨轮齿根部弯曲应力最小为目标,对两组不同设计变量下的目标函数进行优化设计,获得了销轨轮最佳齿廓形状和齿形参数。     

成形法螺旋锥齿轮硬齿面高速铣削的可行性研究

由于成形法螺旋锥齿轮的大轮具有直齿廓且齿数多,磨齿加工的效率低,因此,考虑对其采用高速切削加工的方法.经论证表明,选择合适的夹具、机床与刀具可以实现成形法螺旋锥齿轮硬齿面的高速铣削,实现＂以铣代磨＂,可提高加工效率.     

主动螺旋伞齿轮双向镦挤精密成形试验

为实现主动螺旋伞齿轮精密成形,并克服现有工艺存在的轮齿角隅填充欠饱满、模具结构复杂、成形力大等不足,根据"积极摩擦"原理采用了一种双向镦挤闭塞模锻新工艺。以一种齿数为10的主动螺旋伞齿轮为研究对象,分析了成形工艺特点并创建了三维模型,利用Deform-3D对成形过程进行数值模拟,得到载荷-行程曲线,结果表明,变形过程可划分为自由变形、大变形、充满3个阶段。与单向镦挤对比,双向镦挤的大、小端载荷值分别降低了14%和30%;并对所获等效应力、等效应变等信息进行了分析,为模具设计优化提供了依据。通过物理模拟试验,得到了无飞边、齿形充填饱满、轮廓清晰、无折叠和开裂等缺陷的铅质主动螺旋伞齿轮。