螺杆数学模型及数控加工铣刀廓形求解

针对单头梯形螺杆转子设计过程复杂,加工难度高导致其表面精度难以控制的问题,在分析梯形螺杆成型原理的基础上,从梯形螺杆基本型线方程出发,避免齿间干涉,应用内凹齿面法,建立梯形螺杆数学模型。结合空间啮合原理,建立螺杆用成形铣刀加工过程中铣刀与工件之间的坐标转换方程。研究螺杆螺旋面几何特性及其与刀具在加工过程中的空间包络特性,提出基于空间啮合法的螺杆截面离散点成形铣刀设计方法,建立刀触点方程,求解铣刀轴向廓形。     

异形螺杆的铣磨复合加工原理

针对异形螺杆加工中存在的表面质量差问题,提出了一种基于无瞬心包络法的异形螺杆铣磨复合加工方法。在对无瞬心包络理论研究的基础上,首先,建立盘形铣刀与异形螺杆之间的包络运动关系,得到盘形铣刀包络铣削异形螺杆的刀触点计算方法;其次,从成形磨削的啮合原理出发,从成形砂轮与异形螺杆之间的空间啮合关系,求解空间接触曲线,并推导出成形砂轮磨削异形螺杆的砂轮廓形计算方法;最后,通过仿真切削加工验证了无瞬心包络铣削法的刀路轨迹和成形砂轮廓形计算的正确性。     

螺杆压缩机转子成形砂轮刃形计算

针对给出任意转子型线时转子齿面加工的成形砂轮刃形设计,利用螺杆转子加工过程中转子和砂轮的相对位置关系,通过对转子型线坐标系的旋转变换,建立空间转子坐标系和成形砂轮坐标系之间的几何映射关系;基于啮合原理,建立转子齿面与成形砂轮的接触线方程,并给出解析和离散两种转子型线表达方式的刃形求解方法。在此基础上,根据转子砂轮之间的设计间隙,通过对接触线沿转子齿面法向进行偏置,获得了修整后的砂轮等距齿面刃形,避免了传统修整方法导致的法向齿间间隙不均等问题。加工结果表明,该方法能够满足螺杆转子的加工精度要求,是一种有效的螺杆转子齿面成形砂轮的刃形设计方法,并可推广应用于其他螺旋面成形砂轮或盘形铣刀的刃形设计。     

螺杆转子滚刀的精确设计与精密加工

针对螺杆转子滚刀齿形的精确设计与加工问题,应用空间啮合理论设计滚刀齿形,并采用BP神经网络高精度拟合其轴向齿形。加工方法提出了粗铲齿、精铲磨的工艺方法;该方法根据精确设计的滚刀齿形,制作粗、精样板;粗样板和粗铲刀进行粗加工并留出铲磨量;精样板和精铲刀用于加工滚压轮,通过滚压轮滚压出成形铲磨砂轮,由成形铲磨砂轮精铲出螺杆转子滚刀刃形。试验结果表明,BP神经网络能精确拟合出滚刀齿形,且加工工艺方案铲磨余量小,滚刀齿形加工精度高,能有效地提高螺杆转子滚刀高精度、高效率的生产要求。     

空间凸轮活齿行星传动

提出了一种以端齿-输出架-钢球-输入凸轮组成空间啮合副的新型活齿传动,该传动具有啮合间隙可调、同时啮合齿数多、可实现精密传动等特点。根据单参数曲面族包络的理论和定传动比条件建立了啮合零件理论齿廓方程。讨论了刀具半径对啮合齿形的影响。着重研究了啮合零件修正齿形和刀具中心轨迹的求解方法,并给出了实例。     

复杂齿形齿轮的车齿刀具包络设计方法

车齿加工是一种新兴的齿轮高效高精加工方法。本文针对复杂齿形齿轮的车齿刀具正向设计刃形易交叉的问题,提出了一种车齿刀具包络设计方法。根据空间交错轴啮合理论,建立车齿刀具与工件的包络运动关系模型;通过计算刀具安装轴交角和刀具初始安装中心距,由齿轮的齿形离散数据点逆向包络得到刀具刃形轮廓数据点云,将刀具刃形轮廓数据点云进行二维投影,提取刀具刃形轮廓二维点云的内边界点,从而得到刀具刃形;最后采用仿真切削加工验证了该设计方法的有效性,为设计复杂齿形齿轮的车齿刀具提供了一种新的思路。     

无瞬心包络及逆向切削模拟

<正>等导程圆柱内外螺旋面在机械传动中有着广泛应用,如内外螺纹、内外齿轮、蜗杆、螺杆、刀具螺旋槽等。它主要采用铣削、磨削加工制造。其中盘状、杆状刀具、砂轮齿形的设计是关键。本文针对不同条件,通过逆向切削模拟,生成相应刀具齿形或工件齿形。1由工件齿形反求刀具齿形无瞬心包络是刀具回转面相对于工件作螺旋运动时所形成的包络面。刀具回转面与工件螺旋面的接触线不是平面曲线,而是一条空间曲线。所以刀     

基于切削加工性能的螺杆转子成形砂轮安装参数二次优化设计方法EI北大核心

传统的螺杆转子成形砂轮设计研究主要集中在成形砂轮廓形精度提升方面,成形砂轮的切削加工性能与成形砂轮安装参数之间的耦合关系没有得到足够的关注,导致设计出来的螺杆转子成形砂轮切削加工性能不高,从而致使螺杆转子的成形磨削表面质量差、加工效率低。本文提出了一种新的基于切削加工性能的螺杆转子成形砂轮安装参数二次优化设计方法。首先,基于空间啮合原理设计螺杆转子成形砂轮安装参数优化设计程序,获得不干涉条件下的螺杆转子成形砂轮安装参数范围;其次,对不同安装参数下成形砂轮与螺杆型面的接触特性,以及不同安装参数条件下成形砂轮的轮廓特性、切削加工特性进行系统的分析和研究,获得了螺杆转子成形砂轮安装参数选择策略。以某型号三螺杆泵阳转子为例对该方法进行验证,结果表明,在保证加工质量的前提下,该方法可以显著降低螺杆转子精密磨削成本,具有较好的理论创新性与工程应用价值。     

CP型单螺杆齿槽单次包络成形加工的研究

单次包络成形方法是具有齿类特征零件的主要加工方法之一。根据CP型单螺杆齿槽的结构特征,运用空间啮合原理,研究了采用单次包络成形加工的计算方法,该计算方法包括回转刀具的截面刃形计算、理论和包络成形的齿槽面方程建立及单次包络成形误差分析。运用该计算方法,对一种常见规格的单螺杆齿槽的单次包络成形进行了计算与优化,计算了优化后基准齿形的单次包络成形误差,结果显示误差较大,表明单次包络成形加工方法无法应用于CP型单螺杆齿槽的一次成形加工。     

三螺杆泵螺杆成形铣刀廓形设计与研究

通过对空间啮合理论及成形刀具廓形设计的研究,推导出螺杆螺旋面与成形铣刀的接触线方程,利用成形铣削原理和坐标变换原理,将接触线方程转化到刀具坐标系中,建立了基本的铣刀刀刃廓形方程,由此设计螺杆成形铣刀廓形。     

圆柱包络法形成的单螺杆压缩机啮合区的研究

根据螺杆压缩机啮合机理,建立了圆柱包络螺杆转子的数学模型,利用编程软件求解圆柱包络单螺杆转子的啮合点,并绘制了侧面和底面的啮合区图,为星轮几何尺寸的设计确定提供了依据。分析了圆柱包络所形成的三啮合区,并研究了槽底与星轮齿顶啮合时的间隙情况。最后根据研究结果,利用五坐标数控机床加工出了符合要求的螺杆转子工件。     

渐变导程锥形螺杆的数控加工原理与建模

利用复杂曲面包络原理，推导得出螺杆齿面的法截面内齿形不可能为同一形状的结论，因此只能根据某一法截面齿形，近似设计成形刀具廓形，或采用无瞬心包络法加工，同时，对于螺杆型面上的每一条螺旋线，为了保证其导程，加工中必须采用五坐标机床，设备复杂，提出了数控逼近加工的原理，使此类螺杆的加工在三坐标机床上即可完成，并且给出了实现机构的方案。     

发动机正时系统RU型和YU型带轮刀具齿廓齿形研究与设计

针对GB/T 10414-2017 《同步带传动汽车同步带轮》标准中没有提供RU型和YU型带轮标准刀具齿形参数的问题,对带轮与刀具齿廓齿形之间共轭谐应关系进行了研究。基于啮合原理,对带轮齿廓的共轭刀具齿面进行包络,利用圆弧曲线对包络曲线离散数据进行数学拟合,确定刀具齿廓数学模型;其次,通过刀具对带轮的二次包络过程发现,加工带轮齿廓齿顶处存在根切。通过带轮根切机理研究,揭示了刀具曲面存在奇异点的原因,提出消除刀具齿廓曲线奇异点的齿廓模型,基于带轮齿廓齿形误差在标准公差范围内,对刀具齿廓参数再设计。     

四自由度数控铣削异形螺杆关键技术研究

基于高效盘铣刀无瞬心包络理论,提出四自由度刀具,变安装角数控铣削复杂异形螺杆的螺旋曲面;由于刀具在切削中不断地变化安装角,为了寻求有效轨迹计算模型,把迭代计算算法引入到轨迹计算中,建立计算模型。从空间啮合和干涉中考虑问题,使切削轨迹计算准确性大大提高,避免了先前刀具定安装角切削方法的不足,大大提高螺杆铣削加工精度和表面质量,也扩大了加工螺杆的范围。     

截面包络法加工复杂螺旋面的几何仿真算法

以截面包络法数控加工螺旋面为例,给出了一种基于啮合基本定理的点接触包络加工表面的几何仿真算法。通过分析数控加工中刀具与工件的相对进给运动,得到刀触点的啮合方程式,由此可求得加工表面上的刀触点—几何仿真点。几何仿真的计算结果,用于螺杆加工的编程误差分析取得了良好的效果,对于提高数控编程精度具有重要意义     

链轮滚刀设计的新理论探讨

<正> 前言我厂新产品单缸摩托车有一个零件——链轮,它的齿形是由三段圆弧和一个偏心构成的圆柱直齿齿形,这种齿形不能用标准链轮滚刀来加工,而必须根据这三段圆弧和一个偏心设计新的链轮滚刀。迄今,国内叙述和设计滚刀法向齿形的普遍方法都是将工件和刀具表面共轭规律当做齿轮副的平面啮合运动问题来处理的。本文将工件和刀具齿形表面当做空间共轭运动的几何问题,它的理论基础是:用通过工件螺旋面与刀具齿形表面接触线的平面截工件表面和刀具齿面,所得截线应有公切线。这种     

基于鼓形蜗杆传动理论的内齿轮加工原理研究

针对目前内齿轮加工方法中普遍存在的精度低、效率低等不足,提出一种运用鼓形蜗杆刀具进行内齿轮连续分度的展成加工方法。以微分几何和啮合原理为基础建立鼓形蜗杆传动二次包络理论及鼓形蜗杆刀具齿面数学模型。分析内渐开包络母面重现的必然性及内齿轮加工共轭关系。研究鼓形蜗杆刀具齿面的轴向齿形特性及齿面根切规律,并给出刀具齿面根切的避免方法。应用虚拟中心距原理分析鼓形蜗杆刀具的粗加工工艺参数优化方法及其精确加工原理。该研究工作为内齿轮的高效高精加工提供了一种有效途径。     

圆弧齿廓面齿轮齿面设计

针对渐开线齿轮传动存在的缺点,综合面齿轮传动的各项优点,将圆弧齿廓应用于面齿轮,提出圆弧齿廓面齿轮传动。采用理论分析、数值计算与物理实验相结合的研究方法对圆弧齿廓面齿轮齿面进行设计。基于齿轮啮合原理和微分几何理论,首先对圆弧齿条基本齿形的共轭齿形齿条齿面方程进行建模,然后利用包络成形理论推导出了加工圆弧齿廓面齿轮的刀具齿面方程,进而由刀具与圆弧齿廓面齿轮互为包络成形理论推导出面齿轮的工作齿面及过渡曲面的方程。最后应用MATLAB软件编程求解出齿面点集并导入到CATIA软件中自带宏程序的EXCEL表格中,运行宏程序并生成轮廓曲线,再利用曲面拟合的方法得到圆弧齿廓面齿轮的三维物理齿面。经与切齿包络仿真模型对比,验证了其准确性。     

基于心形孔的Hy-Vo齿形链的啮合分析及其设计方法

基于Hy-Vo齿形链与链轮刚柔传动的啮合原理及其链轮滚刀与链轮的滚切原理,以Hy-Vo齿形链工作链板齿形视作滚刀法向齿形的设计理念,建立基于心形孔的Hy-Vo齿形链—链轮—刀具齿条的啮合设计体系;根据Hy-Vo齿形链链轮与刀具齿条的共轭啮合条件,提出当工作链板齿形角不等于渐开线齿形链轮压力角时的参数变换的啮合设计方法,并进行实例设计计算。通过171 h台架磨损试验,研究该新型Hy-Vo齿形链的耐磨特性,由于该新型Hy-Vo齿形链链板孔形状类似心形,组成异型销轴截面的各段圆弧均为外凸曲线,因而异型销轴与链板心形孔外侧曲线定位时,比圆形基准孔和长腰形基准孔更稳定,接触面积更大,该新型Hy-Vo齿形链具有较高的耐磨性,试验研究表明,这种新的啮合设计体系和设计方法是科学的,是切实可行的。     

变螺距不等深异形螺杆的几何建模及数控加工

基于变螺距不等深异形螺杆几何成形原理,分析几何建模难点,建立数学计算模型.生成轨迹曲线,巧妙控制扫掠方法构建精准几何模型;在此基础上,根据变螺距不等深异形螺杆螺旋槽型面要求,设计工艺方案,提出刀具轨迹计算方法.完成了复杂异形螺杆的几何建模及数控加工,实现了CAD与CAM无缝连接.