电化学修形对齿轮表面微观几何形貌的影响

对电化学修形前后齿面微观不平度高度特征参数和形状特征参数进行了测量和统计计算，研究了电化学加工表面平滑化对齿面摩擦、齿面闪温及润滑状态的影响。     

展成式电化学机械光整加工圆柱齿轮的齿面质量与精度特性

齿轮是机械制造业中的核心传动元件之一。在齿轮材料的力学性能类似条件下,优良的齿面质量和精度特性可显著提高齿轮使用性能和寿命。对齿轮进行精加工和光整加工是提高齿轮精度和齿面质量的主要手段。电化学机械光整加工(Electrochemical mechanical finishing,ECMF)具有很高的整平效率和整平能力,将电化学机械光整加工技术用于圆柱齿轮加工,对解决齿轮精度和齿面质量问题具有重要意义。提出齿轮ECMF的展成式实现方式,试验研究工艺参数对齿面粗糙度的影响规律,展成式电化学机械光整加工对齿轮齿形、齿间和齿向精度的影响规律。研究结果表明,圆柱齿轮展成式电化学机械光整加工可将齿面粗糙度Ra值从大于1.0μm降至小于0.1μm,与加工前指标相比,齿面形貌特性得到改善,齿间精度提高2级,齿形和齿向精度也得到提高。     

螺旋锥齿轮的齿面测量及机床加工参数修正

给出了Gleason制螺旋锥齿轮的理论齿面模型,用差曲面描述三坐标测量机测量得到的实际齿面到理论齿面的偏差,提出了一种利用差曲面特征参数修正机床调整参数的新方法,有效地提高了齿面几何精度。     

齿面微观几何形貌对齿轮啮合振动影响的研究

为探讨齿面微观几何形貌对齿轮啮合振动特性的影响,基于真实齿面的统计特性,借助分形几何理论以及Herz公式,建立了基于真实齿面微观几何形貌的法向接触阻尼的近似数学模型。在此基础上,对比磨削加工和电化学光整加工所得齿面微观几何轮廓的分形参数,分析了加工方法对齿面法向接触阻尼特性的影响,并进一步研究了齿面法向接触阻尼对齿轮啮合振动特性的影响。结果表明:齿面微观几何形貌影响齿轮的啮合振动;加工方法影响齿面法向接触阻尼的变化率;与磨削加工相比,电化学光整加工齿面的法向接触阻尼更大,可减小齿轮啮合振动,有助于提高振动的稳定性。     

齿轮仿生织构特征设计及有限元分析*

为降低齿轮啮合界面摩擦,提升齿轮传动性能及寿命,基于仿生摩擦学和有限元仿真技术,通过研究齿面织构特征对齿面应力的影响规律,合理设计了齿面织构特征参数,包括仿生织构的形状、尺寸、密度、分布形式等。仿真结果表明:仿生沟槽宽度对齿面应力影响较大,沟槽深度、沟槽间距及沟槽与齿顶距离对齿面应力影响较小;沟槽深度的增加会导致齿面应力的降低;随着齿轮传递扭矩的增大,织构齿轮和光滑齿轮齿面应力均表现出明显增大的趋势,但相同条件下,织构化齿面的接触应力明显高于光滑齿面。     

硬齿面齿轮电化学齿端修形的研究

叙述了硬齿面齿轮电化学齿端修形原理,对齿面上沿齿向的电流密度分布进行了分析。通过试验得出通电电流和加工时间是控制修形量和修形长度的两个基本参数。     

硬硬面齿轮电化学齿端修形的研究

叙述了硬齿面齿轮电化学齿端修形原理,对齿面上沿齿向的电流密度分布进行了分析。通过试验得出通电电流和加工时间是控制修形量和修形长度的两个基本参数。     

弧齿锥齿轮基于比例修正参数的齿形误差修正

对弧齿锥齿轮齿形误差的修正方法进行了研究。根据弧齿锥齿轮齿面的数学模型,对齿面进行离散化处理并给出齿面离散点的径矢和法矢,建立修正齿面在离散点处相对于理论齿面的齿形误差表达式。根据实际齿面齿形误差的测量数据,得到弧齿锥齿轮的差曲面。在建立差曲面特征参数与比例修正参数之间关系的基础上,根据弧齿锥齿轮切齿计算得到的比例修正参数以及实际齿面在各离散点处的齿形误差值,建立一种基于比例修正参数的齿形误差修正方法。运用最优化算法可得到各种比例修正参数的修正倍数,进而得到机床调整参数的修正量。由修正后的机床调整参数可实现轮齿齿形误差的修正。通过实际的磨齿加工和齿形误差测量,验证了齿形误差修正方法的正确有效性。     

双渐开线齿轮的精确建模与特征参数选择

在任意转角位置的双渐开线齿轮齿面数学模型基础上,建立了精确的参数化双渐开线齿轮的Pro／Engineer模型。通过模型分析了双渐开线齿轮特征参数,给出了配对双渐开线齿轮齿腰不干涉和采用已有刀具确定特征参数的简单方法;为双渐开线齿轮的设计、制造及其相关分析提供了精确的三维数字化模型。     

基于灰色共生矩阵的齿轮磨损特征与性能的关系

为了研究齿轮工作表面摩擦磨损性能的影响机制,探讨了齿面的纹理特征与摩擦之间的关系。优化了灰度共生矩阵的构建参数,更有利于准确提取不同粗糙齿面的纹理特征。采用不同类型预测模型建立了齿面摩擦系数与纹理特征之间的数学模型,分析齿面纹理特征参数对摩擦系数的影响规律。研究表明:摩擦系数随着对比度的增大而增大,随相关性与逆差距的增大而减小;表面磨损程度影响了纹理特征的变化;齿面磨损会引发对比度的增大以及造成相关性与逆差距的减小。     

齿面微观形貌对齿轮运动稳定性的影响

为了研究齿面微观形貌对齿轮运动稳定性的影响,引入分形理论,通过真实齿面的特征数据,实现圆柱直齿轮齿面形貌的模拟;借助W-M函数、M-B分形接触模型和Hertz接触公式,建立考虑齿面凹凸不平的刚度和阻尼数学模型;分析不同加工方法对齿面法向接触刚度和阻尼的影响,运用MATLAB和ADAMS研究齿面法向阻尼对齿轮啮合振动特性影响的规律。结果表明,齿面微观形貌影响齿轮运动平稳性;加工方法影响齿轮的啮合刚度和阻尼;电化学光整加工与磨削和铣削加工相比,法向接触阻尼更大,更有助于减少齿轮振动,提高齿轮运动稳定性。     

脉冲电化学齿轮齿面光整加工实验研究

将脉冲电化学加工原理应用于齿轮齿面光整加工，建立了移动式成形阴极脉冲电化学齿面光整加工实验装置；研究了工作电流密度、阴极移动速度、扫描次数、电解液流速等工艺参量对加工质量及效率的影响，获得了较优的工艺参数；以模数为3mm、齿数为33的直齿圆柱齿轮为实例进行了光整加工实验研究。结果表明，该工艺不仅能在短时间内将齿面粗糙度大幅度降低，而且能显著增加齿面的光亮性。     

环面蜗杆副疲劳强度的校核

提出了采用赫兹公式计算环面蜗杆副接触应力的方法：将蜗轮齿面沿接触线微分成无数细段,在每一段上应用赫兹公式。再对接触线进行积分,即可求出此条接触线上作用力与齿面强度的关系。根据环面蜗杆副的结构特点和空间啮合原理的研究成果,推导出了计算蜗轮齿面接触应力的计算公式。公式中含有蜗轮的齿面特征参数和几何参数,明确地表达了它们与接触应力之间的数学关系。为了解它们之间规律,改善环面蜗杆副的工作条件,提高其使用寿命,提供了科学的依据。并结合工程设计的特点,对计算公式进行了简化,建立了实用的校核环面蜗轮齿面疲劳强度和使用寿命的计算公式,从大量的计算结果中总结出有关系数,使环面蜗杆副的承载能力及使用寿命的计算校核有了一个专用的方法。应用推导出的公式成功地对蜗轮的承载能力进行与圆柱蜗杆副的对比核算。     

齿轮电化学齿向修形新工艺

应用电化学加工原理，通过电场控制手段在齿面上形成非均匀的电流密度分布，使电化学反应按照人为要求蚀除齿面金属来加工鼓形齿轮，易于精确控制修形量。测试结果表明，齿向轮廓对称、圆滑、齿面光洁。     

齿面形貌对动力学特性的影响规律研究

为了建立表面形貌特征参数对齿轮动力学性能的影响规律,开展不同润滑条件下的齿轮表面分形维数测定及效率和振动特性试验。选择3组同等齿面精度等级的齿轮箱,在相同的载荷和运转时间等工况下,对油润滑、脂润滑和干摩擦的齿面进行表面轮廓测量,通过结构函数法获得相应的分形维数。结果显示,油润滑的分形维数最大,且试验前后的分形维数变化最小,表明齿面磨损较低、从而能够获得较为稳定的动力学性能。通过效率和振动特性试验也发现,油润滑的传动效率最高、振幅最小,与分形维数的测量分析结论一致。本研究能够为后续进行齿面的微观形貌设计提供理论基础和应用前提。     

齿轮的脉冲电化学光整加工数控分度系统设计

根据成型阴极脉冲电化学齿轮表面光整加工原理,设计了工装和分度数控系统。针对该系统的特点进行了误差分析,提出误差补偿措施。在此控制系统和优化的工艺参数下,采用宽度为5 mm的工具阴极,可在5 min内把模数3、齿数33、齿宽15 mm和齿面硬度HRC50~HRC55的直齿轮齿面粗糙度Ra值从1.6μm降至0.1μm以下,齿面的表面反射率ρ(λ)由30%提高到80%~90%。     

齿轮表面织构化研究现状与进展

高速重载时齿轮摩擦界面的高温强应力场,是导致齿轮传动机构工作效率、运动精度及使用寿命降低的主要原因。应用表面织构可以改变齿轮副摩擦界面的摩擦学特性,为齿轮减摩降磨技术提供了一条新途径。介绍现有齿轮副齿面抗摩擦和磨损的主要方法,从理论上分析应用表面织构化齿轮减摩的可行性;分别综述表面织构技术在齿轮润滑和提高界面摩擦学特性方面的研究现状与进展,同时分析齿轮表面织构减摩机制、表面织构特征参数研究及表面织构设计方法方面存在的问题,提出后续应重点针对极端工况下的齿轮织构作用机制、特征参数与润滑效果关系及多变量齿轮织构设计方法开展研究,并展望齿轮表面织构技术对齿面减摩重要意义和应用前景。     

用神经网络求实时控制的电化学齿轮修形过程的施电规律

提出了一种基于实时控制的电化学齿轮修形的新方法 ,设计并制作了电化学齿轮修形的加工装置 ,建立了修形齿面去除规律的数学模型。利用人工神经网络的方法在已知修形量及修形区域的情况下求取了加工施电规律 ,应用满足加工条件的试验数据对网络进行了学习训练 ,使网络映射成功 ,以此为基础 ,根据要求修形量及修形特点 ,反求取实时控制的电化学修形的施电规律。通过着色试验和所测得的齿形齿向曲线 ,证明了该修形工艺方法的可行性 ,在实际生产中有较大的应用与推广价值。     

齿轮电化学齿端修形的研究

本文讨论了电化学齿端圆弧修形中金属蚀除厚度变化与电流密度分布规律之间的关系;对电化学齿端修形齿轮进行了测量,齿端修形量和修形长度都随电流的增大而线性增大,修形区域过渡圆滑,修形齿轮对称性好。     

时变摩擦因数对齿面接触疲劳寿命的影响研究

齿面摩擦力对齿面接触应力和接触疲劳寿命有着重要的影响。在对齿面接触疲劳寿命预估时,常忽略齿面摩擦力的影响,不利于齿面接触疲劳寿命的准确预估。为了准确预估齿面接触疲劳寿命,根据18CrNiMo7-6齿轮材料的齿面接触疲劳试验数据,基于三参数威布尔分布和名义应力法对R-S-N曲线进行拟合,在齿面接触应力的计算中引入时变摩擦因数,分析了时变摩擦因数对齿面接触疲劳寿命的影响,并通过齿面接触疲劳试验进行了验证。结果表明,由于时变摩擦因数的影响,采用传统的名义应力法所估计的齿面接触疲劳极限偏大,且随着应力的增大,摩擦因数对齿面接触疲劳寿命的影响呈减弱趋势。