平面包络环面蜗杆啮合齿面的结构特性及其应用

根据平面包络环面蜗杆的形成原理,研究了平面包络环面蜗杆螺旋面的结构对称性,导出了齿面坐标关系。平面包络环面蜗杆的这种结构对于平面包络环面蜗杆两啮合齿面(即螺旋面)数控磨削加工起刀点的自动确定具有重要作用。应用上述对称性对平面包络环面蜗杆的数控磨削进行了仿真研究,结果表明了对称性研究结论和利用对称性确定数控磨削起刀点的方法正确可行。这种方法对于其他形式的蜗杆传动的数控加工具有一定的借鉴意义。     

锥面二次包络环面蜗轮副数字化建模与求解算法

环面包络蜗杆与二次包络蜗轮的模型精度与装配偏差对蜗轮副的传动性能有直接影响,针对复杂蜗杆与蜗轮齿廓提出数字化建模方法与模型求解算法。构建锥母面砂轮、蜗杆与蜗轮的坐标标架及数字建模系统,采用矢量法、微分几何和运动学等方法推导了蜗杆齿廓的啮合方程,运用空间变换矩和啮合理论建立了蜗杆齿廓的数字表征模型。以蜗杆齿廓为新母面,建立了二次包络蜗轮齿廓的啮合方程与数字模型。联立包络条件和齿廓边界给出了蜗轮副齿顶和齿底环面母线方程,并建立了蜗轮副数字表征模型的约束条件。针对蜗杆与蜗轮成型特征,设计了其复杂齿面数字表征模型求解算法,运用Matlab计算了蜗杆与蜗轮齿廓的啮合点云。在造型系统中,对啮合点云包络拟合获取了蜗杆与蜗轮三维数字化模型。将蜗杆与蜗轮进行虚拟装配验证了建模效果。建模实例和装配结果验证了蜗轮副数字模型与求解算法的有效性与准确性。     

大锥面包络环面蜗杆传动参数选择

大锥面包络环面蜗杆啮合特性和平面二次包络环面蜗杆传动相当,在实际应用中能够很好地解决掉头所带来的效率低及加工精度低的问题,推导了大锥面二次包络环面蜗杆传动的接触线方程、边齿齿顶厚计算式及根切判别函数,讨论了影响该传动啮合性能和几何特性的参数,研究了砂轮半径的影响规律,并得出了以下结论:若要保证蜗杆的几何性能和啮合性能处于良好状态,必须进行参数优化.     

NC2050-A平面二次包络蜗杆磨床开发研制

本文作者提出了平面二次包络环面蜗杆采用数控磨床加工的设计与开发思路,解决了伺服驱动轴由于负载严重不匹配引起的插补误差问题,使该磨床的开发研制达到改造的技术指标。     

曲面交线族的包络及环面蜗杆节面螺旋线

提出曲面交线族的包络求法及其在平面二次包络环面蜗杆中的应用，可以方便地求出蜗杆节面螺旋线．     

平面一次包络端面啮合环面蜗杆三维齿廓的理论研究

为提高蜗杆传动效率,达到传动精度更高的要求,利用接触线能够完全包络的环面蜗杆方程,结合经典啮合理论并拟合工具母面转角的参数,在以往的基础上构建了平面一次包络端面啮合环面蜗杆传动的新型啮合传动方式。采用MATLAB绘制的接触线得到该蜗杆的齿廓螺旋线;并利用CREO软件进行三维图形绘制和运动仿真分析。经研究发现：平面一次包络端面啮合环面蜗杆这一新型传动方式可以通过控制端面蜗杆蜗轮副的参数在一定程度上来增加有效啮合齿数,同时缩短了蜗杆的工作长度,并使蜗杆的回转半径增加,虽然回转半径的增加会导致蜗杆径向尺寸增大,但却能在不增加蜗轮尺寸情况下实现大中心距传动;也使该结构在同型减速器中显得更加紧凑。     

新型平面二次包络蜗杆数控磨床的数控和电控系统设计

本文作者设计了新型四联动平面二次包络蜗杆数控磨床的数控及电控系统,该磨床采用虚拟中心的方法,通过两正交轴的圆插补及磨头基座的自转实现了传统蜗杆加工磨床上的砂轮工作面的平面回转运动,克服了传统加工蜗杆工作层面多,结构复杂,加工精度、效率低等缺点。作者设计出的数控、电控系统满足了该磨床的机械加工要求的技术指标,各坐标轴脉冲当量精度达到了1μ。     

双锥面二次包络环面蜗杆传动多目标优化设计

针对环面蜗杆副优化设计不能兼顾传动性能与承载能力这2个性能指标的问题,建立了双锥面二次包络环面蜗杆通用的优化模型.该模型考虑双锥面二次包络环面蜗杆的双线接触传动性能,以传动效率和承载能力为优化目标,以避免在加工时产生根切和齿顶变尖为约束条件,利用仿生物进化法对设计参数进行多目标优化.结合自主研发的加工和检测设备进行了实验,结果显示,优化后的双锥面二次包络环面蜗杆副的接触线分布更广,传动效率更高,从而验证了该优化模型具有实际的效能.     

双圆环面二次包络环面蜗杆传动的啮合界线与蜗杆螺旋面的结构

推导了双圆环面包络环面蜗杆磨齿啮合界线方程及其与相配蜗轮啮合的啮合界线方程。阐明双圆环面二次包络副的二次包络啮合界线与一次包络啮合界线共轭线重合,是二次包络新接触线族的包络线,与二次包络原接触线族相交,将蜗杆螺线面划分为单线接触区与双线接触区,从而诠释了双圆环面包络环面蜗杆螺旋面的结构。同时指明,可以通过合理搭配参数,调整二次包络啮合界线沿蜗杆轴向的位置,增加瞬时接触线的总长,提高传动副承载能力。     

斜平面二次包络环面蜗杆副的三参数修正接触型态分析

为了实现三参数修正数字化、体系化,根据空间啮合理论,分析推导了斜平面二次包络环面蜗杆副在三参数修正时的啮合方程.运用MATLAB数值计算及图形化功能,得出了三参数修正和三参数组成的混合修正情况下,斜平面二次包络环面蜗杆副的接触线型式及接触线变化的规律,并结合实例分析了三参数修正时接触线型式变化情况.     

双包络蜗轮蜗杆的现代设计与检测方法(邀请论文)

针对目前齿轮工业中存在的2种不同类型双包络蜗轮蜗杆,即加工时蜗杆轴线与机床转台轴线正交型和不正交型,为研发双包络蜗轮蜗杆,将这2种不同的类型统一在一个计算机程序中,包含了现代齿轮设计中根切线与接触线包络界线、相对曲率、瞬时接触线与接触带、啮合角、相对滑动、齿面接触分析(tooth contact analysis,TCA)、齿面测量、单-双线接触区及其重合系数分析等最新技术,以及蜗杆螺旋齿面在三坐标测量机(coordinate measuring machine,CMM)上的测量方法,通过2个算例设计分析了2种不同双包络蜗轮蜗杆,展示了齿轮设计的现代方法.     

多体系统理论的数控滚齿机综合空间误差建模

为提高数控滚齿机床的加工精度,结合自行设计的数控滚齿机床,利用近年来研究数控机床误差建模的新方法—多体系统理论对六轴滚齿机床进行几何误差分析,建立综合空间误差模型,得到综合空间误差变化规律。为利用数控误差补偿方法提高滚齿加工精度提供理论支持。     

基于磨削余量均化的平面包络环面蜗杆优化设计

针对平面包络环面蜗杆磨削的余量均化问题,在对称修形法的基础上,以传动比增量、中心距增量和基圆半径增量为设计变量,以齿厚变化量最小为目标函数,建立参数优化设计模型,运用复合形法求解获得实现余量均化的最佳工艺参数.     

鼓形蜗杆齿面误差检测原理与测量方法

为对鼓形蜗杆齿面这一复杂螺旋面的误差进行检测,提出一种以鼓形齿面偏差作为综合判断平面包络鼓形蜗杆齿面加工误差的误差检测方法。基于齿轮啮合原理建立齿面数学模型,利用齿轮检测中心的轮廓扫描得到轴向齿形;为得到鼓形蜗杆齿面实际接触坐标值,依据鼓形蜗杆齿面方程和齿轮测量中心的特点,进行了测头半径补偿;为实现测量数据与鼓形蜗杆齿面的理想测头中心轨迹的比较,进行了坐标变换;应用最小二乘法原理对测量数据和理论数据进行匹配,得到评估函数,进而得到各测量点的齿面偏差值。对鼓形蜗杆样件齿面进行误差测量实验,验证了上述检测原理和测量方法的可行性。测量结果表明,该鼓形蜗杆样件的上侧齿面误差值为0.079 mm,下侧齿面误差值为0.082 mm。研究内容能形成鼓形蜗杆齿面的误差检测评价体系,有利于内齿轮包络鼓形蜗杆传动的推广和应用。       

数控插齿加工的非圆齿轮极径与极角误差分析

研究了用数控插齿方法加工非圆齿轮时,数控插齿机床工艺误差,对被加工非圆齿轮节曲线极径与极角参数的影响.对非圆齿轮的实际数控插齿加工过程进行了计算机模拟仿真,为分析非圆齿轮的误差来源、提高非圆齿轮的加工精度以及对非圆齿轮的误差评定和精度测量方法的研究提供了理论依据.     

基于蒙特卡洛模拟的机床关键几何误差溯源方法

为了溯源对加工误差影响最大的机床几何误差,提出了一种基于蒙特卡洛模拟的灵敏度分析方法.运用多体系统理论建立五坐标龙门加工中心加工误差生成模型,并建立了S形样件的直纹面数学模型.推导刀具轨迹到切削点的映射关系,建立了切削曲面模型.根据蒙特卡洛模拟采样机理,对机床加工误差模型进行全局灵敏度分析,获得影响机床加工误差的关键几何误差参数.按照灵敏度分析结果排序,获得影响z向加工误差最大的5项几何误差参数为δ_z(x)、δ_z(y)、δ_z(z)、δ_z(c)、δ_z(b).实验结果表明:5项关键误差参数共同作用对分析区域平均z向加工误差的影响度达88.2%,5项误差参数对机床z向加工误差影响最大,可以为提高五坐标机床的加工精度和设计精度提供指导.     

金刚石滚轮修整效果与修整机理

在锥面包络圆柱蜗杆状珩磨轮（ZK型）珩齿加工中,通常采用直廓金刚石滚轮修整得到的蜗杆状珩磨轮代替渐开线蜗杆状珩磨轮进行珩齿加工,在原理上引入了误差.为研究原理误差大小及影响因素,运用空间啮合原理,对近似模型的珩齿加工过程进行建模,得出加工齿轮齿面模型法向误差.以具体参数蜗杆与齿轮为例,绘制加工齿轮齿面模型上不同位置处的法向误差分布图.分析了蜗杆状珩磨轮螺旋角（蜗杆直径、头数）与压力角对加工齿轮齿面模型法向误差的影响.结果表明：蜗杆状珩磨轮螺旋角越大,加工齿轮齿面模型法向误差越小;待加工压力角较小的齿轮,更适合用文中近似模型进行珩齿加工.研究结果验证了运用锥面包络圆柱蜗杆珩齿加工的可行性,对珩齿加工具有现实指导意义.

     

Adaptive compensation of sculptured surface machining errors by open architecture manufacturing system

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A Method for Identification and Compensation of Machining Errors of Digital Gear Tooth Surfaces

In order to generate the digital gear tooth surfaces (DGTS) with high efficiency and high precision, a method for identification and compensation of machining errors is demonstrated in this paper. Machining errors are analyzed directly from the real tooth surfaces. The topography data of the part are off-line measured in the post-process. A comparison is made between two models: CAD model of DGTS and virtual model of the physical measured surface. And a matching rule is given to determine these two surfaces in an appropriate fashion. The developed error estimation model creates a point-to-point map of the real surface to the theoretical surface in the normal direction. A "pre-calibration error compensation" strategy is presented. Through processing the results of the first trail cutting, the total compensation error is predicted and an imaginary digital tooth surface is reconstructed. The machining errors in the final manufactured surfaces are minimized by generating this imaginary surface. An example of machining 2-D DGTS verifies the developed method. The research is of important theoretical and practical value to manufacture the DGTS and other digital conjugate surfaces.