双渐开线齿轮齿廓参数优化及滚刀设计

双渐开线齿轮是一种新型渐开线齿轮。这些齿轮的齿廓由两组渐开线和连接它们的过渡曲线组成，形成阶梯形。基于等强度原则，利用有限元关于接触强度、弯曲率强度分析计算结果，建立了双渐开线齿轮齿廓参数优化数学模型，并进行优化，给出双渐开线齿轮滚刀前刀面齿廓方程，并利用优化结果，设计、加工出双渐开线齿轮滚刀。     

分阶式双渐开线齿轮啮合特性及有限元研究

利用空间啮合原理,建立分阶式双渐开线齿轮型线齿廓理论与数学模型,推导双渐开线齿轮端面齿廓方程和接触线方程,对相互啮合的两个双渐开线齿轮端面啮合过程及接触线变化进行模拟分析,基于ANSYS有限元分析软件,利用其中的参数化设计语言APDL,精确建立双渐开线齿轮的单齿啮合和双齿啮合有限元模型,并对其进行接触有限元分析.分析结果表明,节点附近啮合时,双渐开线齿轮接触线发生间断,并且单齿啮合远大于双齿啮合的齿面最大接触应力.     

基于载荷分担理论的双渐开线齿轮混合弹流润滑分析

根据双渐开线齿轮齿廓啮合特点,基于载荷分担、弹流润滑理论,建立双渐开线齿轮混合弹流润滑模型,研究双渐开线齿轮齿廓参数对混合弹流润滑特性的影响。采用对比法分析双渐开线齿轮与同参数普通渐开线齿轮啮合特性及润滑性能差异,并研究双渐开线齿轮齿廓参数对润滑特性的影响。研究表明:双渐开线齿轮由于轮齿分阶的影响,其啮合特性及润滑性能与普通渐开线齿轮相比有较大差异;稳态载荷作用下,双渐开线齿轮在除接触线全部位于齿顶啮合区之外的位置,润滑性能优于普通渐开线齿轮;双渐开线齿轮中心膜厚随齿腰高度系数增大而减小,摩擦因数随齿腰高度系数的增大而增大;中心膜厚在齿顶啮合区随齿腰切向变位系数的增大而减小,在齿根啮合区中心膜厚变化规律与齿顶啮合区相反,摩擦因数随齿腰切向变位系数的增大而减小。     

双渐开线齿轮齿廓参数方程研究

基于加工原理提出的双渐开线齿轮齿廓参数方程,表述简单,无须坐标变换,能真实地描述双渐开线齿轮轮齿在任一转角位置时端面齿廓上的任一点,实现了双渐开线齿轮齿廓的简单、准确、快捷计算。该研究结果为双渐开线齿轮数字化设计、啮合分析、运动学和动力学分析提供了新的理论依据和实际应用价值。     

双渐开线齿轮传动的干涉分析

双渐开线齿轮(我国又称变长线齿轮)传动中,大轮与小轮的齿廓干涉是难以避免的。设计这种传动的主要问题之一,是合理选择各个参数,把齿廓干涉量控制在合适的范围内,以便通过跑合加以消除,实现二齿廓的凸凹接触。本文考虑了刀具刀尖圆角的影响,对双渐开线齿轮的齿廓作了比较精确的数学描述,提出实用的干涉算法。并结合实例,分析了各参数对干涉的影响,列出了有关曲线。为双渐开线齿轮传动的优化设计进行了必要的准备。     

渐开线纯滚动测量中展开长度的确定方法

双滚轮-导轨式渐开线测量仪一种无阿贝误差、误差源少、测量精度高的渐开线测量仪器,常用来测量 1 级齿轮渐开线 样板或 1 级标准齿轮,但是双滚轮-导轨式渐开线测量仪不易准确获得渐开线的齿廓偏差与展开长度的对应关系。 而渐开线齿 面的齿根部容易累积较多的加工误差和测量误差,1 级齿轮渐开线样板要求齿廓偏差需要从展开长度 3 或 5 mm 处开始计值, 如果展开长度存在偏差将会影响齿廓偏差的测量结果。 为了获得齿廓偏差与展开长度较为准确的对应关系、实现齿轮渐开线 样板的精确计值,本文研究了双滚轮-导轨式渐开线测量仪测量齿轮渐开线样板时齿轮渐开线样板齿顶圆角、齿顶圆偏差和滚 轮半径偏差对展开长度的影响,提出一种基于机器视觉的双滚轮-导轨式渐开线测量仪测量策略和展开长度修正方法,通过机 器视觉判断渐开线样板理论齿顶点和起始测量位置,并根据滚轮半径对展开长度进行修正。 本文对一件齿轮渐开线样板进行 了测量实验,齿廓形状偏差的测量结果与齿轮测量中心的差异不大于 0. 1 μm,且齿廓偏差曲线具有一致性,说明该测量策略可 以获得齿廓偏差与展开长度的对应关系。     

基于CATIA的端铣加工齿轮的建模和仿真

针对传统加工齿轮时存在的切削效率较低的问题提出端铣加工齿轮的方法。应用计算机软件CATIA对渐开线变位直齿轮进行了参数化三维建模,并对其进行了加工仿真。采用通用铣削刀具对该渐开线变位直齿轮进行端铣加工,针对端铣刀粗加工渐开线齿轮齿廓时存在的加工轨迹重复现象提出解决办法,并利用球头铣刀进行了半精加工、精加工渐开线齿轮齿廓的加工仿真。端铣加工齿轮有效提高了加工效率和加工精度。     

齿轮渐开线样板安装偏心对齿廓倾斜偏差的影响

为提高齿轮渐开线样板的制造精度,本文研究了齿轮渐开线样板安装偏心对其齿廓倾斜偏差的影响。基于双滚轮-导轨式渐开线展成原理,建立了齿轮渐开线样板安装偏心对其齿廓倾斜偏差影响的数学模型,并依据该模型分离出齿廓形状偏差和齿廓倾斜偏差;基于该数学模型,推导出补偿特定齿轮渐开线样板齿廓倾斜偏差所对应的安装偏心;最后,搭建了齿轮渐开线样板实验装置进行验证。实验结果表明:通过对安装偏心的补偿,可将齿轮渐开线样板齿廓倾斜偏差由-3.53μm减小到-0.06μm,达到了1级齿轮渐开线样板对齿廓倾斜偏差的要求。研究齿轮渐开线样板安装偏心对其齿廓倾斜偏差的影响规律可以用于补偿齿轮渐开线样板的齿廓倾斜偏差,并为开发高精度齿轮渐开线样板提供技术支持。     

渐开线斜齿圆柱齿轮的三维造型

渐开线斜齿圆柱齿轮的三维造型存在两大难点:端面齿廓的绘制和轮齿的生成。利用渐开线的参数方程式并通过AutoLISP编程绘制出端面齿廓一侧的渐开线;在对轮齿端面齿廓进行几何分析与计算的基础上,确定并绘制出其对称线及齿顶圆弧,并利用该对称线获得轮齿端面齿廓另一侧的渐开线;绘制出齿轮轮齿两端的齿廓曲线及通过齿廓曲线两端点的齿根螺旋线后,用AutoCAD的“边界曲面”命令,构造斜齿圆柱齿轮的轮齿表面模型。     

微段渐开线齿轮齿廓直角坐标方程的建立

介绍了微段渐开线齿轮齿廓形成过程，通过坐标变换的方法建立了微段渐开线齿条／齿轮齿廓的直角坐标方程，对研究这种新型齿廓起着重要的作用；建立了微段渐开线齿条和齿轮的齿廓直角坐标方程，就可通过计算机手段进行虚拟设计，从而进一步研究影响微段渐开线齿廓的参数的变化规律及优化设计、啮合特性、用有限元方法将其与渐开线齿轮进行强度方面比较、加工方法的模拟及刀具设计。     

基于MATLAB与SolidWorks联合建模的渐开线圆柱直齿轮接触特性仿真分析

通过渐开线直齿轮齿廓方程在MATLAB中构建出渐开线直齿轮的点云模型生成精确地齿廓,将点云数据导入到SolidWorks中构建出齿廓精确的渐开线直齿轮副的三维模型;然后对渐开线直齿轮副进行理论接触应力计算,并对联合建模的齿轮副与参数化建模的齿轮副进行接触应力的有限元仿真分析和动力学仿真分析结果进行对比.结果表明:联合建...     

变长线齿轮副的啮合及干涉分析

变长线传动是由标准齿轮滚刀加工出来的凹凸齿廓的传动。齿轮副中的小齿轮是凸齿的,齿廓是渐开线;大齿轮的主要部分是凹齿的,齿廓是延长渐开线(滚刀齿的顶角有圆弧时为延长渐开线的等距线)。在国外,苏联的“双渐开线齿轮传动”的实质与它很相似。由于它的啮合性质与圆弧点啮合齿轮类似,具有相同的优点,且对安装中心距误差不敏感。这种传动副的精确啮合过程以及齿廓间有没有干涉,是牵涉到它的啮合性质及应用范围     

非对称齿廓齿轮弯曲疲劳强度理论分析与试验

为提高齿轮承载能力设计齿轮两侧压力角不等的非对称渐开线新齿形,推导双压力角非对称齿廓齿轮工作齿侧与非工作齿侧的渐开线齿廓方程和齿根过渡曲线方程,通过迭代计算和优化策略提出非对称齿廓齿轮疲劳强度解析法计算公式。编制生成非对称齿轮齿廓的参数化程序,在此基础上建立非对称齿廓齿轮有限元分析模型。通过解析法对不同压力角组合的非对称齿廓齿轮弯曲应力和危险截面位置计算得出,随着工作齿侧压力角的增大齿根最大弯曲应力逐渐降低,单齿啮合区向齿顶偏移;通过对有限元模型进行计算得出的结果与解析法一致,应用最小二乘法拟合出非对称齿廓齿轮齿根弯曲应力随工作齿侧压力角变化的计算公式。采用数控电火花线切割方法加工制造非对称与标准齿廓齿轮,在高频疲劳试验机上采用双齿脉动加载方法对其进行疲劳强度试验。试验结果表明,非对称齿廓齿轮在相同寿命下比对称齿轮极限载荷提高了50%,非对称齿廓齿轮的应力值变化趋势与前两种方法是一致的。     

直线-圆弧齿廓内齿轮副啮合效率分析

经过齿形优化,用圆弧齿廓替代与直线齿廓内齿轮啮合的共轭外齿轮齿廓,利于解决内外齿轮硬齿面加工问题.就其啮合性能,提出了直线-圆弧齿廓内齿轮副啮合性能之一的重合度和啮合效率的计算公式,并进行了算例比较.结果表明,直线-圆弧齿廓内齿轮副的重合度小于同模数同齿数的渐开线齿廓内齿轮副;在仅探讨几何参数和啮合参数影响的情况下,直线-圆弧齿廓内齿轮副的啮合效率明显高于渐开线齿廓内齿轮副.     

基于滚铣两步加工的余弦齿廓创成方法研究

基于齿轮啮合原理和数控加工理论,提出一种余弦齿廓滚铣两步加工新方法,即首先利用标准渐开线滚刀滚切出渐开线变位齿轮作为粗加工,并使其加工余量最小;再在此基础上利用立式三轴数控铣床进行铣削成形精加工.建立余弦齿廓滚切加工最小变位系数的数学模型,推导出余弦齿廓铣齿运动的空间转换矩阵,得到三轴数控铣齿成形的通用运动控制模型,分别确定滚齿和铣削的加工刀具选择方法,避免加工过程中出现"过切"及"欠切"现象.最后通过具体实例进行Matlab和Pro/E加工仿真,验证理论模型的正确性和加工方法的可行性.     

基于渐开线齿廓存在域的直齿圆柱齿轮直接设计方法研究

提出了基于存在域的渐开线齿轮齿廓的直接设计方法。依据齿轮传动的啮合性能曲线．绘制了渐开线齿轮啮合性能对应的齿廓参数组合的可行域,对四种齿根型线进行了齿根应力分析,依据齿根应力最小原则获得了最佳齿根过渡曲线,与工作齿廓组合,形成渐开线轮齿;最后,通过算例分析,证实了提出的直接设计方法的有效性。     

任意转角位置的双渐开线齿轮的齿面数学模型

运用渐开线展开和曲线包络原理,建立了双渐开线齿轮端面齿廓数学模型,用数据验证了模型的准确性。在端面齿廓数学模型基础上建立了任意转角位置的双渐开线齿轮齿面数学模型,使用该模型获得了三种典型刀具齿顶圆弧半径的双渐开线齿轮三维仿真图形,并进行了啮合仿真,从而验证了齿面数学模型的正确性和可行性。该齿面数学模型表述简单,使用时无须坐标变换,能快速、真实地描述双渐开线齿轮任一轮齿在任意转角位置时齿面上的任一点。为双渐开线齿轮三维数字化设计、制造,啮合干涉、运动学和动力学分析提供了简捷的新理论依据。     

环境温度对双滚轮-导轨式渐开线测量仪的影响

双滚轮-导轨式渐开线测量仪是一种无阿贝误差、误差源少、测量精度高的渐开线测量仪器,常用来测量高精度标准齿轮和齿轮渐开线样板。本文研究了环境温度对双滚轮-导轨式渐开线测量仪及齿轮渐开线样板的影响,发现当双滚轮-导轨式渐开线测量仪的滚轮与待测齿轮渐开线样板的热膨胀系数相同时,环境温度的变化不会带来齿廓倾斜偏差,而滚轮与齿轮渐开线样板的热膨胀系数不同时,在20℃±5℃范围内环境温度的变化带来的齿廓倾斜偏差是随环境温度线性变化的,而且上述两种情况环境温度的变化均只带来纳米量级的齿廓形状偏差,可以忽略。通过ANSYS进行了渐开线样板、滚轮和导轨的热膨胀仿真验证,并通过GCr15钢和SiC陶瓷材料的滚轮对材料为GCr15钢的渐开线样板的同一齿面进行了不同环境温度下的齿廓偏差测量实验,环境温度变化时,GCr15钢材料滚轮测得的齿廓倾斜偏差未发生明显改变,SiC陶瓷材料滚轮测得的齿廓倾斜偏差的变化量为0.71μm/℃,与理论值0.73μm/℃基本一致,两种材料滚轮测得的齿廓形状偏差均未发生明显改变。     

虑及计值范围的 1 级齿轮渐开线样板精密成型

齿轮渐开线样板是渐开线齿轮齿廓偏差溯源与量值传递的基准,是校准各种渐开线测量仪器的标准计量器具,但是目 前国内外没有满足我国齿轮渐开线样板国家标准 GB/ T 6467-2010 要求的 1 级齿轮渐开线样板。 1 级齿轮渐开线样板对计值 范围和齿廓形状偏差要求极为严格,齿根部非计值范围内的齿面弧长仅 0. 1 mm 左右,极易受加工误差影响,导致齿根部加工 根切或加工不完整,使齿轮渐开线样板的齿根部齿廓形状偏差超差。 本文建立了起始展开角误差与齿轮渐开线样板齿根部齿 廓偏差映射关系的数学模型,分析了齿根部齿廓形状偏差超差的原因,通过 Siemens NX 运动仿真和 CAD 仿真对模型进行了验 证,并提出一种渐次加工的齿轮渐开线样板齿根部工艺,利用该工艺对一件具有 3 种基圆参数的新型齿轮渐开线样板进行了磨 削实验,4 个齿面均满足在计值范围内齿廓形状偏差 f fα <1 μm,满足我国齿轮渐开线样板国家标准 GB/ T 6467-2010 对 1 级齿 轮渐开线样板计值范围和齿廓形状偏差的要求,研究成果为 1 级齿轮渐开线样板的精密制造提供了工艺方法的支持。     

基于Pro/E的角变位斜齿轮参数化精确建模研究

综合运用Pro/E软件的参数化技术对渐开线角变位斜齿轮参数化的精确建模设计进行了研究,以角变位斜齿轮加工和渐开线齿廓生成原理为基础,对比斜齿轮一般建模方法,从前齿廓截面、后齿廓截面的建立和螺旋线生成三个方面,提出了精确的角变位斜齿轮参数化建模方法,实现了角变位斜齿轮精确建模设计。