小模数弧齿锥齿轮的切齿理论及铣齿试验研究

传统的小模数弧齿锥齿轮的加工方法为双重双面法铣齿加工,采用专用的小模数铣齿机。大、小轮均采用双面法铣齿加工,加工效率高,但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。针对双重双面法加工小模数弧齿锥齿轮接触区不良的情况,研究利用TCA技术,修正和优化齿轮加工参数,进而改善齿轮齿面的接触情况,提高齿轮副的啮合质量。这样既保证了使用双重双面法加工小模数弧齿锥齿轮的生产效率,又可以提高了齿轮副的啮合质量。     

从动弧齿锥齿轮的精锻工艺与精锻加工试验

在实际生产中,有很大一部分传动比大并且大轮的节锥角在60°以上的弧齿锥齿轮副,其从动大轮可以考虑采用精锻工艺生产,小轮采用常规铣齿工艺与大轮相配。根据以上加工方法,设计具有良好啮合性能的齿面加工参数,并根据该加工参数创建齿轮副的精确三维模型,本模型可以用于制作弧齿锥齿轮的精锻大轮模具。以一对弧齿锥齿轮为例,完成了大轮的精锻工艺试制,以及小轮的铣齿配对试验。试验结果表明,精锻大轮的齿距误差精度可以控制在7~8级,小轮通过铣齿加工与精锻大轮相配,齿面接触区良好。本工艺可以大幅度的提高弧齿锥齿轮的生产效率,降低能耗,增大齿轮副的整体强度,具有广阔的应用前景。     

小模数弧齿锥齿轮的精确建模与齿面接触仿真

双重双面法铣齿加工是小模数弧齿锥齿轮的主要加工方法,传统双重双面法的齿面啮合状况需要人工调整,过程繁琐且齿面接触质量难以保证.针对小模数弧齿锥齿轮双重双面法加工的特点,建立了双重双面法加工坐标系,按照齿面加工参数和刀具参数,由刀具的切削锥面方程,经过坐标变换推导被加工齿面的齿面方程,并计算得到齿面上关键点的坐标值,利用这些关键点坐标,可以创建理论齿面片的三维模型,进而创建了齿轮副的整体三维模型.利用计算机数值仿真技术,对齿轮副进行了齿面啮合仿真.根据仿真结果,可以调整齿面加工参数,以改善齿面的接触情况,减少目前齿面接触区要依靠人工调整的繁琐过程.在提升齿面啮合质量的同时,也提高了齿轮副的实际生产效率.     

基于UG的格里森弧齿锥齿轮建模

目前国内的齿轮加工专用机床无法加工一些尺寸超过其技术规格的齿轮副,而运用大型的数控加工中心加工弧齿锥齿轮副,齿轮副尺寸不再成为其制约因素.利用UG软件提供的UG/OPEN GRIP二次开发功能,编制相应的锥齿轮成形软件,根据设计图纸提供的格里森弧齿锥齿轮副的基本尺寸和参数,首先建立铣刀盘和弧齿锥齿轮大轮胚体的三维模型,然后结合格里森弧齿锥齿轮机床调整参数,在UG环境下模拟格里森机床调整过程,通过布尔运算得到成形法加工的大轮.之后采用变异的铣刀盘成形加工得到的变异大轮展成小轮毛胚实体,最终得到小轮齿面.此方法基于传统的格里森弧齿锥齿轮加工方法,又有不同之处,是格里森弧齿锥齿轮建模和加工的一种实用新方法.     

螺旋变性展成法加工锥齿轮副的建模与仿真分析

针对螺旋锥齿轮副接触区呈现对角线接触的传统加工,提出了一种新型的螺旋锥齿轮加工方法-螺旋变性展成法。该方法大轮采用展成法加工,小轮采用螺旋变性法加工。给出了刀具和工件的加工运动关系,利用齿轮啮合原理,分别建立了加工大轮和小轮的刀盘切削面方程及啮合方程。并由此获得大轮和小轮的齿面方程。依据齿面方程分别构建了齿轮副的三维模型,并进行啮合仿真分析。分析结果表明,使用螺旋变性展成法加工螺旋锥齿轮副可以从理论上避免接触区呈对角线接触的现象。     

内啮合弧齿锥齿轮全成形加工法原理

内啮合弧齿锥齿轮是一种高性能的传动元件,我们已经成功地开发了这种齿轮副的全展成和半展成加工技术,为它的实际应用奠定了基础。但是,这些方法的大轮(内齿轮)加工一定要在有刀倾机构的弧齿锥齿轮铣齿机(如格里森№16、№116等)上进行,而小轮切削时又要解决一系列特殊问题,计算很复杂。为此,我们又研究和提出了一种新的弧齿锥齿轮加工技术——全成形加工法。其特点是齿轮副的大、小轮都用成形法加工,并且能精确地保证参考点处的二阶啮合性能。采用这种方法加工内啮合弧齿锥齿轮,可以不要铣齿机,仅在铣头可以回转的立铣(如 X53K 等)主轴上安装弧齿锥齿轮铣刀盘即可,且计算较为简单,容易掌握,这就为内啮合弧齿锥齿轮副的普遍推广应用铺平了道路。     

高重合度弧齿锥齿轮的三维建模及加工试验

重合度较大时,参与啮合齿的对数增多,齿轮传动就越平稳,每齿承载的力也减小,这对于降低噪声是非常有利的。根据螺旋锥齿轮的非零变位原理,进行负传动设计,改善其啮合性能。在此基础上,借助于局部综合法、TCA技术等仿真方法,通过改变接触路径的倾斜角度,以获得具有较大重合度的弧齿锥齿轮。对新型设计和常规设计两种方案的几何参数和加工参数进行了对比,并创建齿轮副的精确三维模型,基于UG运动仿真功能模拟大小轮接触区状况。铣齿试验表明,接触区良好,易于调整,验证了利用局部综合法与非零变位技术设计的高重合度弧齿锥齿轮的可实施性。     

克林贝格摆线齿锥齿轮基于整体刀盘的切齿加工

为了在国产数控弧齿锥齿轮铣齿机上加工克林贝格摆线齿锥齿轮,对采用整体刀盘加工摆线齿锥齿轮的方法进行了研究。基于摆线齿锥齿轮的切齿加工原理,提出了大轮采用双面法加工,小轮采用单面法加工的切齿方法。参考分体刀盘的结构参数,提出了整体刀盘的刀盘体以及刀齿的设计方法。建立了一种根据相啮合齿面间齿长曲率关系,运用迭代算法确定刀盘半径修正量的方法。根据切齿加工原理以及齿轮啮合原理,给出了基于整体刀盘切齿加工摆线齿锥齿轮的机床调整参数和刀盘参数的计算公式。在国产五轴联动数控弧齿锥齿轮铣齿机上,利用整体刀盘进行了切齿加工实验,通过对齿轮副的啮合滚动检验,验证了采用整体刀盘加工克林贝格摆线齿锥齿轮的切齿加工原理及切齿方法的正确性及可行性。     

适用于模具法加工的弧齿锥齿轮精确建模

精确建立弧齿锥齿轮的三维模型,对弧齿锥齿轮的模具法加工具有重要的意义,如精锻成形、注塑成形、粉末冶金烧结成形等。建立机床加工坐标系,利用局部综合法设计齿轮副的加工参数,利用TCA/LTCA技术对加工参数进行验证。通过铣刀盘的锥面方程以及机床加工参数推导齿面方程,结合齿面的边界条件,得到齿面所在曲面上的关键数据点。利用三维造型软件,首先创建齿面曲面片,进而完成弧齿锥齿轮的三维造型。以一对弧齿锥齿轮为例,介绍了以上过程。     

弧齿锥齿轮啮合过程弹流润滑最小润滑油膜厚度分析

根据弧齿锥齿轮切齿加工原理,建立弧齿锥齿轮的齿面方程。并利用空间几何原理,将大小轮齿面方程放在同一个坐标系中进行啮合点计算得到啮合点在齿面上的位置分布。利用微分几何原理求得大小轮齿面啮合点处的法曲率和齿面卷吸速度等弹流润滑重要参数。用MATLAB软件编程计算,并用PRO/E三维软件建立几何模型。采用ABAQUS有限元分析软件,数值计算啮合过程中的油膜压力。基于Dowson-Higginson最小油膜厚度模型计算得到了光滑齿面不同啮合速度条件下弧齿锥齿轮啮合过程最小油膜厚度。