螺旋齿面齿轮两自由度车齿原理研究

针对现有齿轮加工方法不能加工较大螺旋角的螺旋齿面齿轮问题,提出了一种螺旋齿面齿轮的车齿加工方法。根据空间交错轴啮合原理,建立螺旋齿面齿轮两自由度车齿的理论加工模型,研究车齿刀、假想螺旋产形齿轮和螺旋齿面齿轮的安装布置关系,分析面齿轮车齿中的自由度,建立车齿中刀具和面齿轮的展成运动模型。以直齿渐开线作为刀具的切削刃形,运用微分几何与啮合原理,推导车齿加工的啮合方程、螺旋齿面齿轮的工作齿面方程以及过渡齿面方程,并建立了螺旋齿面齿轮的车齿齿面与理论齿面的误差分析模型。仿真表明：凸齿面离散点误差为-0.01～-0.02mm,凹齿面离散点误差接近0,从而验证螺旋齿面齿轮两自由度车齿加工原理的可行性。     

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。     

基于VERICUT面齿轮虚拟仿真加工

基于面齿轮的生成原理,应用VERICUT软件对面齿轮插齿加工进行了仿真加工。首先,根据齿轮啮合原理,对正交面齿轮齿面方程进行了推导;其次,利用Matlab软件设计了面齿轮与插齿刀具的尺寸参数;最后,基于VERICUT软件加工平台,设计了完整的面齿轮插齿加工仿真流程,得到面齿轮仿真加工的实体模型,验证了数控插齿加工面齿轮的正确性。     

小模数弧齿锥齿轮的精确建模与齿面接触仿真

双重双面法铣齿加工是小模数弧齿锥齿轮的主要加工方法,传统双重双面法的齿面啮合状况需要人工调整,过程繁琐且齿面接触质量难以保证.针对小模数弧齿锥齿轮双重双面法加工的特点,建立了双重双面法加工坐标系,按照齿面加工参数和刀具参数,由刀具的切削锥面方程,经过坐标变换推导被加工齿面的齿面方程,并计算得到齿面上关键点的坐标值,利用这些关键点坐标,可以创建理论齿面片的三维模型,进而创建了齿轮副的整体三维模型.利用计算机数值仿真技术,对齿轮副进行了齿面啮合仿真.根据仿真结果,可以调整齿面加工参数,以改善齿面的接触情况,减少目前齿面接触区要依靠人工调整的繁琐过程.在提升齿面啮合质量的同时,也提高了齿轮副的实际生产效率.     

小轮为螺旋齿线圆柱齿轮的面齿轮数学模型

为满足一类面齿轮的初步设计需要,提供一种小轮为任意齿廓的螺旋齿线圆柱齿轮的面齿轮数学模型。首先,基于螺旋齿线圆柱齿轮设计原理,建立了基于任意齿廓的螺旋齿线圆柱齿轮模型I。其次,通过两种不同的方法建立面齿轮的数学模型,其一为根据模型I运用包络法建立面齿轮的刀具齿轮数学模型II;其二为根据螺旋齿线圆柱齿轮的齿条的共轭齿形齿条模型III运用运动学法建立面齿轮的刀具齿轮数学模型II。然后根据刀具齿轮模型,运用运动学法建立面齿轮的刀具齿轮数学模型III。最后以双圆弧齿轮为例,依据面齿轮数学模型建立的思路,推导了基于小轮为双圆弧齿轮的面齿轮的齿面方程,验证了数学模型应用的可行性。研究结果为进一步开展不同齿廓螺旋齿线圆柱齿轮设计及其啮合的面齿轮设计提供数学模型参照,同时也为螺旋齿线圆柱齿轮及其啮合的面齿轮的加工刀具设计提供理论模型参考。     

基于虚拟检验的径向剃齿刀齿面设计与建模

为了虚拟检验径向剃齿刀ＣＡＤ系统的正确性,有必要对刀具齿面进行建模。根据齿轮啮合原理,提出了基于刀具设计参数的径向剃齿刀齿面设计的计算方法,给定剃刀齿面上任意矩形域内点的ｘ,ｙ坐标便可用弦截法计算出该点的ｚ坐标。同时提出了一种用最小二乘法拟合刀具齿面上离散点的齿面建模方法,构造了齿面的简单表达式。该模型可用于虚拟径向剃齿过程,从而生成被剃齿轮齿面,通过与渐开线齿面的比较达到检验刀具设计正确性的目的     

基于虚拟检验的径向剃齿刀齿面设计与建模

为了虚拟检验径向剃齿刀ＣＡＤ系统的正确性,有必要对刀具齿面进行建模。根据齿轮啮合原理,提出了基于刀具设计参数的径向剃齿刀齿面设计的计算方法,给定剃刀齿面上任意矩形域内点的ｘ,ｙ坐标便可用弦截法计算出该点的ｚ坐标。同时提出了一种用最小二乘法拟合刀具齿面上离散点的齿面建模方法,构造了齿面的简单表达式。该模型可用于虚拟径向剃齿过程,从而生成被剃齿轮齿面,通过与渐开线齿面的比较达到检验刀具设计正确性的目的     

圆弧齿廓面齿轮根切研究

针对圆弧齿廓面齿轮在加工过程中易发生根切现象,采用理论分析、数值计算与仿真实验相结合的方法研究该面齿轮不产生根切的最小内半径。首先确立刀具齿轮齿面方程,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方程。然后根据圆弧齿廓面齿轮不产生根切条件理论,通过MATLAB软件进行数值计算。将计算出的结果与仿真实验得到的结果相比对,验证了所求圆弧齿廓面齿轮不发生根切时的最小半径值的正确性。     

弧齿锥齿轮齿面发生线切齿法探讨

根据圆弧齿锥齿轮具有球面渐开线齿形的齿面,可以由与齿轮基圆锥相切平面上的圆弧线在基圆锥上纯滚动生成这一原理,探讨研究弧齿锥齿轮齿面新的精密切削加工方法.若以该圆弧发生线作为刀刃,可以切削出无理论误差的球面渐开线齿形的锥齿轮齿面.从理论上和试验上探讨和研究这种"齿面发生线切齿法"实现弧齿锥齿轮齿面切削加工的方法及其推广应用的可行性.论述了切削方法的理论原理,设计了加工机床、刀具,进行了初步切齿试验.理论和试验证明了"齿面发生线切齿法"的正确性.这一理论和方法具有齿形无理论误差、齿轮可以互换、接触区调整简单等显著特点,并且具有切齿效率高、机床结构简单、成本低等突出优点,是目前其他方法所无法比拟的,具有很好的可行性.这一原理和方法为弧齿锥齿轮的切削加工开创了一条全新的途径.     

齿廓为双圆弧齿面齿轮的三维实体的实现

为了建立齿廓为双圆弧齿面齿轮的三维模型,在建立刀具、面齿轮坐标系和坐标变换矩阵的基础上,利用微分几何和齿轮啮合原理推导了该面齿轮的齿面方程。根据此齿面方程利用Pro/E软件仿真建立了三维实体模型,三维实体模型的成功建立也进一步验证了齿面方程公式的正确性。     

整体式刀盘加工的摆线齿锥齿轮齿面方程及其应用

针对整体式刀盘加工的Klingelnberg齿制摆线齿锥齿轮,基于齿轮啮合原理以及摆线齿锥齿轮的切齿加工原理,根据切齿过程中产形轮、齿坯、刀具之间的相对位置关系和相对运动关系,运用矢量运算的方法建立了摆线齿锥齿轮的齿面方程。在轮齿的旋转投影面内,对轮齿齿面进行了离散化,计算了各离散点在齿轮坐标系中的空间坐标及单位法矢。利用齿轮测量中心对实际加工的摆线齿锥齿轮的齿形误差进行了测量,验证了摆线齿锥齿轮齿面方程的正确性。论文的研究内容为实现摆线齿锥齿轮的数字化闭环制造奠定了基础。     

面齿轮插齿仿真加工及分析

采用对面齿轮不同位置取断面的方法分析了面齿轮齿形的变化情况,提出了一种插齿仿真加工后提取齿面的新型建模方法。基于齿面生成原理推导出面齿轮齿面方程,确定了面齿轮和刀具的具体参数,并根据齿轮插齿加工原理建立面齿轮毛坯和刀具之间的运动模型,借助SIEMENS NX软件完成面齿轮插齿仿真加工。采用提取齿面的新型建模方法完成面齿轮的精确建模,验证了插齿仿真加工的正确性和提取齿面建模方法的可行性。     

刀具安装误差对面齿轮齿廓曲面影响分析

为分析插齿加工中刀具安装误差对面齿轮齿廓曲面的影响,建立考虑刀具安装误差的面齿轮插齿加工的啮合坐标系;采用包络原理,推导了面齿轮齿廓曲面方程;应用数值仿真的方法,建立了含刀具偏置与轴交角误差的面齿轮齿廓曲面模型,分析刀具偏置与轴交角误差对面齿轮齿廓曲面的影响。研究结果表明,面齿轮齿廓曲面对刀具的安装误差不敏感。     

车齿成形齿面接触性能数值仿真与分析

车齿工艺具有材料去除率高、成形精度好等优点,且能实现内齿轮等特殊结构齿轮的高效加工,推进车齿工艺精加工可以有效提高生产率并降低成本。然而,由于车齿成形齿面存在进给刀痕,齿面接触性能尚未明晰。首先,根据车齿工艺运动学原理,构建了车齿成形非光滑齿面的齿轮实体模型;然后,基于有限元方法对非光滑齿面的接触应力进行了仿真计算,并与国际标准推荐的齿轮承载能力计算结果进行了对比验证;最后,分析了进给量以及螺旋线修形系数对齿轮接触应力的影响规律。结果表明,车齿成形齿面接触应力与进给量呈非线性正相关;而螺旋线修形对齿面接触应力极值影响较小,但对应力分布区域影响显著。     

车齿刀工作角度分析

车削齿轮是一种高效的齿轮加工方法。根据车齿原理,确定车齿加工所需的运动,并表示出各个运动之间的关系。应用齿轮啮合原理,建立直齿车齿刀切削斜齿轮的数学模型,推导出切削刃上点的相对运动速度。依据刀具角度的定义,给出了车齿过程中刀具工作角度的计算方法。并以实例计算出直齿车齿刀车削斜齿轮工作角度的变化,为车齿刀的设计提供依据。     

加工硬齿面齿轮的刀具设计与分析

通过对各种刀具材料的分析对比、通过对加工硬齿面齿轮的刀具的几何参数的合理设计,设计出了加工硬齿面齿轮的刀具,解决了硬齿面齿轮的制造加工问题。     

飞刀法加工蜗杆面齿轮的理论研究与实践

为快速获取蜗杆面齿轮的精确齿面,提出了一种加工面齿轮的新方法——飞刀加工法。建立了蜗杆面齿轮的理论模型,基于四轴数控镗床建立加工坐标系,分析了所提方法的加工机理,并将其分为两个阶段：仿形阶段和分度加工阶段;采用飞刀加工法进行刀具轨迹的求解,得到了该轨迹在面齿轮齿坯上的切触迹线,验证了所提方法的正确性;求解了上述两个阶段中刀具主轴转速、工件轴转速及刀具进给速度之间的关系,编制了加工程序,并在VERICUT中对蜗杆面齿轮进行了仿真加工,验证了所提方法的可行性;最后进行了加工实验验证。     

正交面齿轮齿面偏差的坐标测量

提出了基于坐标测量获得面齿轮齿面法向偏差的方法,为面齿轮精度评定提供依据。根据面齿轮的加工原理和方法,分析了刀具和工件的相对位置关系,建立了切齿加工坐标系。运用微分几何和啮合理论,推导出理论齿面方程。在此基础上,规划测量网格,计算节点处的理论坐标和法矢量。在齿轮测量中心上进行实际测量试验,将实际测量数据与理论数据进行比较,获得实际齿面法向偏差,最终试验结果验证了该方法的可行性。     

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。     

新型点接触抛物线齿轮齿面展成及参数特性研究

建立了新型点接触抛物线齿轮的加工坐标系统。根据空间啮合原理推导了展成点接触抛物线齿轮的啮合方程与齿面方程,并通过齿面仿真实现了齿面可视化。推导了小齿轮发生根切与齿顶变尖的理论公式,研究了齿轮齿数、压力角、螺旋角以及抛物线系数等参数对抛物线小齿轮极限齿顶高系数与齿根高系数的影响。研究了采用盘形刀具加工抛物线齿轮的方法,并推导了刀具轮廓方程。本文研究为新型高强度抛物线齿轮的设计与加工提供了依据。