面齿轮展成磨削表面粗糙度的建模与分析

根据面齿轮的展成磨削原理和齿面数学模型,分析了碟形砂轮展成磨削面齿轮时表面粗糙度的形成机理与影响因素.基于碟形砂轮的加工轨迹分析方法,结合碟形砂轮表面形貌的预测及磨削过程中其与面齿轮毛坯之间的接触变形分析,建立了沿着面齿轮齿面接触线进行展成磨削的表面粗糙度计算模型.通过理论-实验相结合的面齿轮磨削表面粗糙度分析表明:碟...     

面齿轮精密磨削砂轮数控修整技术研究

为改善面齿轮磨削加工精度,提出了一种面齿轮磨削砂轮数控修整及误差影响分析方法。基于面齿轮传动原理,进行了面齿轮碟形砂轮磨削运动分析。依据砂轮齿廓特点,选择金刚滚轮修整,并计算金刚滚轮的运动轨迹曲线,提出了一种数控刀位点和步长的选取方式。分析了砂轮型面误差类型,给出了误差条件下的面齿轮齿面方程。借助MATLAB和CATIA软件对面齿轮齿面点进行拟合,获得了砂轮型面误差对面齿轮型面影响的变化规律。最后进行了砂轮修整和面齿轮磨削加工试验,通过对面齿轮齿面进行检测,得到面齿轮全齿面法向偏差范围-10.1um～12um。结果验证了砂轮修整方法的可行性,为面齿轮的工程化应用奠定基础。     

碟形砂轮磨削面齿轮的数控规律

为制造高精度面齿轮,对用碟形砂轮加工面齿轮的数控磨齿方法进行研究.由插齿刀的齿面确定适用于磨削直齿、斜齿面齿轮的碟形砂轮曲面,分析碟形砂轮磨削面齿轮的展成原理,通过坐标变换建立碟形砂轮磨削面齿轮的齿面方程.根据不同加工方法中刀具位置和运动的等价原则确定磨削面齿轮的数控机床运动规律,为方便编程,将该运动规律用二元Taylor展开式表示.计算数控加工齿面与理论齿面的偏差,计算实例的最大偏差为0.071 9μm,表明用碟形砂轮磨削面齿轮是可行的,数控规律是正确的,能够达到理想的磨齿精度.     

对角修形斜齿轮径向剃齿设计

为减小齿轮振动与噪音,设计对角修形斜齿轮齿面,根据啮合原理推导其径向剃齿刀齿面;根据齿条展成渐开线齿面原理,结合Y7432平面砂轮磨齿机,建立有齿向平移运动的平面砂轮磨齿CNC模型;建立基于CNC机床各轴及砂轮轴向廓形敏感性分析的齿面修正模型,各轴运动用6阶多项式表示,分析0阶及1阶系数变化对齿面误差的影响;通过判断砂轮与剃齿刀齿面的接触状态,确定磨削齿面的误差,以误差平方和最小为目标函数,采用粒子群优化算法,得到机床各轴运动及砂轮轴向廓形参数.结果表明:该算法计算结果稳定,降低了磨削误差;对角修形斜齿轮的径向剃齿刀拓扑修形曲面基本为齿向反鼓形与对角修形曲面叠加;沿齿向方向的压力角、展成运动角、螺旋角参数微调可分别实现一定的对角修形加工;砂轮增加齿向运动构成3轴联动,减小了砂轮半径,可用于磨削大螺旋角、大齿宽对角修形斜齿轮.     

螺旋锥齿轮数控磨削表面粗糙度的建模与分析

根据螺旋锥齿轮的数控磨削原理和齿面数学模型,分析了单面法用直口杯砂轮展成螺旋锥齿轮时表面粗糙度的形成机理与影响因素.基于加工运动轨迹分析方法,进行了数控磨削齿面的节点和接触迹线矢量计算,通过网格划分,将磨削3D理论残留面积高度转化为沿齿高方向各横向截面上的2D理论残留面积高度的计算,并考虑磨削齿面材料的耕犁塑性变形,建立了磨削表面粗糙度的计算模型.通过孤齿锥齿轮小轮的磨削表面粗糙度Ra值的计算和试验验证分析,结果表明:齿轮展成速度增大时,Ra值略有增加;砂轮速度提高时,Ra值可明显降低;当磨削深度a大于O.1 mm时,Ra随a变大而增加显著;其他因素对Ra也有不同程度的影响;Ra实测值与计算值的相对误差最大绝对值为17.1%,说明磨削表面粗糙度的理论建模有较好的精度,为螺旋锥齿轮磨削质量的控制奠定了基础.     

高阶传动误差斜齿轮修形设计与加工

为了提高齿面啮合性能,降低磨削误差,设计高阶传动误差与接触路径曲线,并结合承载接触分析（LTCA）通过优化承载传动误差(LTE)幅值最小确定待定的参数,根据齿条展成渐开线齿面原理,求解小轮法向拓扑修形曲面;建立基于成形砂轮轴向廓形与5轴联动CNC机床各轴运动敏感性分析的齿面修形模型,判断砂轮与齿面的接触状态,计算磨削误差,应用PSO优化算法得到机床各轴运动参数与砂轮廓形的修形曲线. 算例表明：优化的高阶传动误差在曲线转换点处是相切连接的,其拓扑修形曲面在啮入端近齿根、啮出端近齿顶处有较大的修形量,修形区域近似对角;中部有一定微小内凹的高阶传动误差可降低LTE幅值,减小轮齿振动,其内凹量大小与齿轮副工况有关,随载荷增加,最佳内凹量逐渐增大;经过成形砂轮进行主要的修形磨削及平面砂轮进行辅助的对角修形磨削可实现拓扑修形齿面加工,理论磨削误差小于2 μm.     

应用大碟形刀具加工面齿轮的理论分析

为了提高大碟形(渐开线齿廓)刀具(滚刀或砂轮)加工面齿轮的效率,提出了一种无进给运动的大碟形刀具加工面齿轮的方法. 设计了碟形刀具,分析了用无进给运动的大碟形刀具制造面齿轮的加工原理,通过坐标变换建立了面齿轮的齿面方程和过渡曲面方程. 增加一个转角很小的附加运动以降低齿面误差,避免齿面干涉. 应用齿面接触分析说明了面齿轮的啮合性能. 计算实例表明:大半径碟形刀具和附加运动能加工出齿面精度较高的面齿轮,最大齿面误差为19 μm. 齿面接触分析表明这种面齿轮的啮合性能不亚于理论面齿轮的啮合性能.     

砂带恒压磨削的有限元热学模型及实验验证

为了研究恒压砂带磨削的磨削温度与磨削参数之间的关系,改善磨削加工工艺,提高磨削质量,从磨削接触区域的弹性接触分析入手,研究了恒压砂带磨削区域上热源分布规律,建立了恒压砂带磨削的有限元热学模型,分析了磨削过程中的热现象,并进行了磨削温度的实验验证。结果表明,磨削热大部分集中于中间较宽的接触区域,单点磨削温度前期升温速度较快,而后期阶段降温速度则较为缓慢,磨削区面积较大时,磨削热分布较为平均。恒压砂带磨削实验采用热电偶露头埋设和浅埋设2种测温方式,分别测量了磨削区表面磨削温度和表层磨削温度,实验结果和模拟结果基本吻合,因此,所建立的恒压砂带磨削的有限元热学模型是有效的。     

面齿轮啮合过程中齿面接触应力分布研究

利用微分几何学原理推导了面齿轮传动的齿面主曲率与主方向,由此得出面齿轮传动中诱导法曲率的2个主值。分析了面齿轮传动中的主要参数对曲率的影响,并根据面齿轮接触点主曲率和两弹性体弹性系数与接触椭圆区域的关系,确定了面齿轮啮合的接触域;同时,分析了面齿轮在理想啮合状态下的齿面接触压力的分布和变化,并进行了仿真分析。研究结果表明：面齿轮啮合过程中,齿面接触应力沿齿宽方向,靠近边缘两端的应力较大,靠近外边缘的应力最大,而齿面中部的应力最小。因此,面齿轮传动设计中应考虑齿面修型,使面齿轮啮合的接触点靠近齿面中部,以提高面齿轮的承载能力,改善轮齿啮入啮出时的冲击。     

正交面齿轮数控磨削齿面误差修正研究

首先,基于面齿轮的啮合原理和数控磨削展成坐标系之间的变换关系,建立了面齿轮的齿面数学模型,并对面齿轮齿面进行5×9网格划分和节点坐标理论值计算;然后,采用三坐标测量机测出了磨削齿面节点的坐标测量值,通过对齿面误差的分析和分解,得到了齿面网格节点处的齿面偏差值;最后,建立了齿面误差的识别方程,并提出采用序列二次规划方法,对机床加工参数进行优化求解,从而完成了对面齿轮齿面误差的修正。齿面误差修正结果表明,齿面工作区域部分的齿面误差总体趋于平稳,即修正后的齿面误差得到了明显的改善,但是靠近齿面的过渡区域还需要进一步完善。     

高阶传动误差函数的面齿轮传动设计新方法

为了提高面齿轮传动的动态性能和降低啮合对安装误差的敏感性,提出具有高阶传动误差函数的面齿轮齿面设计方法,描述了齿轮传动反映输出和输入角度关系的四阶传动误差函数的数学模型,考虑刀具齿轮与圆柱齿轮齿数差,推导了面齿轮数控加工过程中具有四阶传动误差函数的齿面方程．利用盘形砂轮对渐开线圆柱齿轮齿向修形,发展圆柱齿轮齿向修形的鼓形齿面．建立面齿轮副轮齿接触分析条件,对具有四阶传动误差函数的面齿轮和齿向鼓形的渐开线圆柱齿轮的啮合进行了计算机仿真和啮合分析．研究结果表明,设计传动误差幅值为10″,在对准安装和轴夹角误差为0．02。的条件下,齿轮副输出的高阶传动误差幅值为0″,其他形位参数与预置的参数完全一致;齿面接触区域对安装误差不敏感,接触迹线始终稳定在齿轮半径的172mm附近。     

Analysis and modeling of error of spiral bevel gear grinder based on multi-body system theory

Six-axis numerical control spiral bevel gear grinder was taken as the object, multi-body system theory and Denavit-Hartenberg homogeneous transformed matrix （HTM） were utilized to establish the grinder synthesis error model, and the validity of model was confirmed by the experiment. Additionally, in grinding wheel tool point coordinate system, the errors of six degrees of freedom were simulated when the grinding wheel revolving around C-axis, moving along X-axis and Y-axis. The influence of these six errors on teeth space, helix angle, pitch, teeth profile was discussed. The simulation results show that the angle error is in the range from -0.148 4 tad to -0.241 9 rad when grinding wheel moving along X, Y-axis; the translation error is in the range from 0.866 0 μm to 3.605 3μm when grinding wheel moving along X-axis. These angle and translation errors have a great influence on the helix angle, pitch, teeth thickness and tooth socket.     

Efficient Grinding Method for Face Gear with Long Radius Disk Wheel

In order to improve the machining efficiency of the dish wheel grinding face gear, two changes are proposed:a disk wheel grinding face gear with a long radius and a multi-axis movement optimization method for tooth surface correction. Based on the grinding principle of face gears, the equation of the long radius disk wheel is deduced. Based on the structure of the machining tool, the tooth surface equations of the face gear shaped by the long radius disk wheel are established. Furthermore, an optimization model of face gear tooth surface correction is established, and the machine tool motion optimization of face gear tooth surface correction is completed; Finally, a long radius disk wheel grinding face gear test is performed. After the face gear tooth surface correction, the maximum value of the tooth surface deviation is reduced from 180 μm to 16 μm which verified the correctness of the machining method.     

非渐开线变厚齿轮修形方法的研究

为了在国内现有机床上实现非渐开线变厚齿轮的加工，基于空间啮合理论首次对该种齿轮的轮齿修形进行了理论分析．通过采用特殊改形后的大平面砂轮磨齿机对渐开线变厚齿轮进行轮齿修形来获得所需要的非渐开线变厚齿轮．通过双曲线来拟合齿向曲线，使拟合曲线的最大误差为目标函数，利用优化的方法，使最大误差最小，得到最优的拟合双曲线，从而加工出所需要的齿形,并给出了实例和计算结果．     

Method of accurate grinding for single enveloping TI worm

1 Introduction TI worm drive is a novel worm gearing, which consists of involute helical gear and its enveloping hourglass worm. The prime advantage of TI worm drive is that the worm wheel, which actually is an involute helical gear, can be machined by traditional gear-hob instead of special-purpose worm gear hob. Primary analysis indicates[1,2] that such drive is provided with favorable transmission performance, such as the angle close to 90 degrees between instantaneous contact lines and th…     

面齿轮啮合齿面瞬态温度场影响因素的仿真分析

根据传热学理论和面齿轮的啮合特性,利用APDL语言进行移动热源的加载,对面齿轮进行瞬态热分析,得到了不同工况下面齿轮齿面不同区域的节点温度数据。研究结果表明：面齿轮传动过程中,提高面齿轮齿面精度、使用动力粘度相对较大的润滑油以及降低齿轮的转速和接触载荷,有助于延长面齿轮的使用寿命。此结论为面齿轮寿命的预测提供了齿面啮合的温度数据。     

摆动活齿传动齿面闪温研究

根据摆动活齿传动的啮合原理,利用摩擦学、赫兹弹性接触等理论,研究了弹流润滑下活齿与内齿圈之间的摩擦因数的计算方法,分析了传动过程中摩擦因数的时变规律.在对活齿与内齿圈啮合接触时接触带半宽进行分析计算的基础上,应用Blok闪温理论建立了弹流润滑下摆动活齿传动齿面闪温计算模型.通过MATLAB编程求解了摆动活齿传动在一个啮合周期内齿面闪温沿啮合线的分布规律,分析了齿面闪温对输入功率、转速、摆动活齿半径和活齿数等参数的敏感性.算例表明,当活齿与内齿圈在齿廓曲线拐点处啮合时齿面闪温达到最大值.研究结果对进一步研究摆动活齿传动齿面抗胶合承载能力、热应力等有重要意义.     

Mathematical models of grinding manufacture and tooth contact analysis of spherical gears

The spherical gear is a gear-driven mechanism with two degrees of freedom (DOF), which can transfer spatial motion and power. Grinding machining of the spherical gear is performed with a plate grinding wheel by using generating method, and based on mathematical model of the plate grinding wheel, the mathematical model of the spherical gear is set up. And then, the meshing model of a spherical gear pair is developed and the tooth contact analysis (TCA) of the spherical gear pairs is performed. After that, th...     

内齿轮剃齿刀齿向最小修形量的计算

本文采用单自由度线接触的方法和共轭曲面的运动学原理建立了计算内齿轮剃齿刀齿向最小修形量的数学模型,并进行了实例计算。由计算结果分析可知:内齿轮剃齿刀的齿向曲线已经不是螺旋线了,而是一个中凸的空间曲线,即是说,刀齿在齿长方向是变齿厚的。因此,内齿轮剃齿刀的齿面已不是螺旋面了。但由计算的结果可知:理论的内齿轮剃齿刀的齿向曲线与标准的螺旋线的偏离是很小的。因此,内齿轮剃齿刀的齿向曲线完全可以由标准的渐开螺旋面修磨而得到,从而为内齿轮剃齿刀的设计与制造提供了理论依据。