基于真实齿面的准双曲面齿轮传动误差研究

针对运用理论设计的齿轮进行仿真而运用实际生产的齿轮进行滚检验证测试所造成的评价标准不一致的问题,通过NURBS曲面拟合的方法重新构造真实齿轮面,在CATIA软件中进行了三维模型的构造。利用Abaqus软件对真实齿面的准双曲面齿轮传动误差进行分析,对比真实齿面啮合和纯理论齿面啮合的传动误差,验证了真实齿面误差的存在及其对传动误差的消极影响。改变齿轮的安装误差发现,轴交角误差、小轮安装距误差、偏置距误差和大轮安装距误差对传动误差的影响依次减小,通过滚检机实验验证了真实齿面仿真模型的合理性。     

面齿轮单面啮合测量仪的研制EI北大核心CSCD

采用齿轮单面啮合测量原理,研制出面齿轮传动误差测量仪。仪器采用立卧相结合的结构,主要由基座、精密密珠轴系、光栅测量系统、测控单元构成,解决了正交及偏置齿轮副的装夹、定位及调整问题;采用时钟脉冲细分计数方法采集传动误差数据,提高了测量精度;开发了面齿轮传动误差测控软件,实现了齿轮副传动误差及面齿轮切向综合偏差、齿距偏差、偏心等测量,并具有齿轮误差分析功能,能满足5级精度的面齿轮质量检测要求。     

安装距可调的锥齿轮副传动误差测量

由于在齿轮副的最佳啮合位置处测量齿轮副的单面啮合可精确得到锥齿轮副的传动误差,本文研究了锥齿轮副最佳安装距的调整方法,并开发了相应的传动误差测控软件。介绍了在最佳安装距位置对锥齿轮副进行单面啮合测量的原理,描述了通过传动误差分析、频谱分析和精度等级评定对传动误差进行评定的方法。利用统计过程控制(SPC)法对锥齿轮副的切向综合总偏差和一齿切向综合偏差进行了工艺评定和过程监控。然后,设计了基于最佳安装距的锥齿轮副传动误差测控软件,完成了对传动误差的实时采集、数据处理和曲线显示,最佳安装距的寻优调整以及测量结果的SPC统计分析。给出了测控软件的类图、顺序图、测试用例和软件界面。最后,实验测量了一对齿轮副在安装距寻优调整前后的传动误差。结果显示,提出的方法和传动误差测控软件可应用于锥齿轮副或面齿轮副的测量。     

ZC1蜗杆齿廓测量测头对准误差修正

测头对准误差对齿轮测量中心ZC蜗杆齿廓偏差测量结果的影响较大,需要建立测头对准误差修正方法。基于ZC1蜗杆齿面方程,建立了蜗杆轴向齿廓测量误差模型,修正得到轴截面上齿廓测量点的轴向坐标,再依据精度标准评定得到蜗杆齿廓偏差,并分析了蜗杆的不同头数、模数和分度圆直径对蜗杆轴向齿廓测量误差的影响规律。在齿轮测量中心上开展了蜗杆轴截面齿廓测量实验,测头对准误差对齿廓形状偏差的影响较小;测头对准误差修正前后齿廓测量总偏差的最大差异由1.2μm降为0.2μm;齿廓形状测量偏差的最大差异由0.5μm降为0.3μm;齿廓倾斜测量偏差的最大差异由2.5μm降为0.4μm。该方法可有效减小齿轮测量中心测头对准误差对蜗杆轴截面齿廓偏差测量的影响。     

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。     

降低齿轮齿距累积偏差的方法

为了减小齿轮磨削加工中的磨床系统分度误差,提高齿轮加工精度,分析了齿轮磨床分度误差、齿轮安装偏心和齿轮齿距偏差之间的关系,获得了分度误差的计算方法,并计算出了齿轮磨床的分度误差。依据计算得到的分度误差值调整磨床,降低磨床分度误差,减小齿轮齿距累积偏差,提高了齿轮加工精度。以Y7125大平面砂轮磨齿机床为例验证了提出方法的可行性。建立了齿轮安装偏心和齿廓偏差的数学模型,求出了齿轮安装偏心的幅值和相位角,然后由齿轮安装偏心、磨床分度误差和齿轮齿距偏差的关系得到磨床的分度误差值。根据计算得到的分度误差值调整磨床分度盘,使磨床的分度误差从17.7μm减少为3.3μm,被加工齿轮的齿距累积总偏差由46.9μm降低到11.5μm,齿距精度达到三级。验证结果表明,按照这种方法调整磨床可以快速有效地降低磨床的系统分度误差,从而降低齿轮的齿距累积偏差。     

在万工显上测量齿轮截面整体误差

齿轮截面整体误差测量是近年发展起来的一项新技术。通过测量齿轮截面整体误差,可以绘出齿轮截面整体误差曲线。此曲线不仅能反映齿轮各部位的切向综合误差、一齿切向综合误差、齿距偏差、齿距累积误差、齿形误差和基节偏差,而且还能直观地反映出这些误差的相互联系。     

安装误差对弧线齿面齿轮接触特性影响分析

为了解决安装误差对弧线齿面齿轮齿面接触的影响,根据面齿轮传动的啮合原理,采用展成加工的方法,得到了弧线齿面齿轮副的精确啮合模型,并推导了含安装误差的弧线齿面齿轮齿面方程,得到了弧线齿面齿轮齿面主曲率及接触应力的计算方法。在此基础上,分析了轴交错误差,轴交角误差,轴向偏移误差对弧线齿面齿轮啮合点轨迹及接触应力的影响规律。研究结果表明：三种安装误差都会对面齿轮接触位置和接触应力产生影响,其中轴交角误差影响最为显著,应当避免,适当选取轴交错误差与轴偏移误差可提高弧线齿面齿轮副的承载能力。     

Reduction of cumulative pitch deviation for gears in grinding machines

为了减小齿轮磨削加工中的磨床系统分度误差,提高齿轮加工精度,分析了齿轮磨床分度误差、齿轮安装偏心和齿轮齿距偏差之间的关系,获得了分度误差的计算方法,并计算出了齿轮磨床的分度误差.依据计算得到的分度误差值调整磨床,降低磨床分度误差,减小齿轮齿距累积偏差,提高了齿轮加工精度.以Y7125大平面砂轮磨齿机床为例验证了提出方法的可行性.建立了齿轮安装偏心和齿廓偏差的数学模型,求出了齿轮安装偏心的幅值和相位角,然后由齿轮安装偏心、磨床分度误差和齿轮齿距偏差的关系得到磨床的分度误差值.根据计算得到的分度误差值调整磨床分度盘,使磨床的分度误差从17.7 μm减少为3.3μm,被加工齿轮的齿距累积总偏差由46.9 μm降低到11.5 μm,齿距精度达到三级.验证结果表明,按照这种方法调整磨床可以快速有效地降低磨床的系统分度误差,从而降低齿轮的齿距累积偏差.     

剃齿安装误差对传动特性的影响研究

针对剃齿安装误差导致剃齿加工平稳性和齿面精度降低的问题,基于剃齿加工原理建立了含安装误差的剃齿分析模型,构造新的坐标转换,推导了含安装误差引起的补偿位移量。定量研究了剃齿安装误差对传动特性的影响规律,获取剃齿加工的传动误差和传动比曲线。并应用有限元法验证了模型和理论的正确性,为提高剃齿加工质量和效率提供理论依据。结果表明:轴交角误差对传动特性的影响比中心距误差大,实际生产中可通过轴交角误差来调整机床更有效地控制安装误差所带来的影响;随着轴交角误差绝对值增大,传动误差向负方向偏移越明显表明轴交角误差引起了较大的接触变形。     

变位非正交面齿轮副小轮齿向修形轮齿接触分析

建立了变位非正交面齿轮的加工坐标系和啮合坐标系,推导了变位小轮及变位非正交面齿轮的齿面方程,计算得到了面齿轮数值齿面,分析了变位对非正交面齿轮齿宽的影响。在变位的基础上研究了对小轮进行齿向鼓形修形,而面齿轮不修形的修形方式。分别对未变位、变位、变位加小轮齿向修形的三种非正交面齿轮传动形式进行考虑安装误差的轮齿接触分析。研究表明：随着变位系数增大,非正交面齿轮最小内半径、最大外半径及极限齿宽均减小;变位不影响非正交面齿轮副的接触规律;小轮齿向修形能降低接触轨迹对安装误差的敏感性,会引起幅值较小的直线型传动误差。     

加工误差对面齿轮接触特性影响分析

为分析插齿加工中刀具安装误差对面齿轮接触特性的影响,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和含加工误差的面齿轮接触线方程;应用数值仿真的方法,建立了含刀具偏置与交角误差的面齿轮接触线模型,分析刀具偏置与交角误差对面齿轮齿接触轨迹的影响。研究结构表明,面齿轮接触轨迹对刀具的安装误差不敏感。     

含蜗杆砂轮安装误差的面齿轮副齿面接触分析

基于一种五轴联动数控磨削机床,建立考虑蜗杆砂轮安装误差的真实齿面方程,研究含误差的真实面齿轮齿面和小齿轮齿面轮齿接触分析(TCA分析),得到面齿轮副齿面接触点轨迹求解方法,TCA分析表明:1切向线性位置误差和轴向线性位置误差会导致齿面沿齿宽和齿高方向发生偏移,而接触点轨迹在齿长方向出现较大偏移。2偏摆角误差导致齿面沿齿长方向发生倾斜,而接触点轨迹沿齿长方向出现较大偏移和倾斜;俯仰角误差会导致齿面沿齿高方向发生旋转,接触点轨迹也同时出现旋转。3面齿轮副齿面接触点轨迹对4项砂轮安装误差都较为敏感。研究为面齿轮设计和制造中的误差溯源以及真实齿面接触分析提供理论参考。     

大平面砂轮磨削面锥形误差对齿轮齿廓偏差的影响

以Y7125磨齿机为例,分析了大平面砂轮的修整质量,尤其是砂轮磨削面锥形误差对齿轮齿廓倾斜偏差和齿廓形状偏差的影响,并给出了数学表达式及误差补偿方法。分析结果表明:磨削面锥形误差对齿廓倾斜偏差的影响99%以上可以通过调整头架安装角进行补偿;补偿后的残余齿廓形状偏差从齿宽中截面向两端面逐渐增大;减小砂轮磨削面锥形误差,加工较小齿宽的齿轮并选择较小的头架安装角等措施可以提高被磨齿轮的齿廓精度。     

安装误差对弧齿锥齿轮啮合性能影响的有限元分析

以一对弧齿锥齿轮为例分析了各类安装误差对接触应力和接触路径的影响,依据局部综合法设计得到了齿轮副加工参数,求得齿轮齿面并以此建立有限元模型。通过涉及安装误差的几何接触分析,完成一对齿轮的装配,避免手动装配造成的误差。对有限元模型进行轮齿接触分析,得到齿轮在不同安装误差下的有限元计算结果。利用有限元软件的后处理功能,编写Python程序提取不同安装误差下齿轮的接触应力曲线及接触路径。结果表明:轴向安装误差对齿轮的啮合性能影响较大,而轴交角误差和偏置距误差对其影响较小。     

安装误差对直齿标准齿轮螺旋线偏差的影响规律

在齿轮螺旋线的实际测量过程中,不同轮齿的螺旋线倾斜偏差经常会出现较大差异。为提高齿轮螺旋线偏差的测量精度,分别研究了芯轴和齿轮安装误差对齿轮螺旋线偏差的影响规律。首先分别建立了芯轴安装偏心和倾斜误差及齿轮安装偏心和偏摆误差对齿轮螺旋线形状偏差和倾斜偏差影响的数学模型,然后制作了平垫圈(1#、4#)和楔角误差分别5.5μm/45mm(2#)和11.9μm/45mm(3#)的楔形垫圈,用于进行齿轮螺旋线偏差的精密测试实验。得到如下结果:采用2#楔形垫圈时,螺旋线倾斜偏差f_(Hβ)的最大值与理论模型相差0.17μm,相对误差为7%;采用3#楔形垫圈时,螺旋线倾斜偏差f_(Hβ)的最大值与理论模型相差0.06μm,相对误差为1%;而两次试验中齿轮螺旋线的形状偏差ffβ基本不变。实验结果表明:齿轮安装偏摆误差对螺旋线偏差的实测结果与理论值基本吻合,从而验证了所建数学模型的准确性。依据本文所建螺旋线的数学模型,得到通过调整齿轮安装偏摆误差补偿各齿轮螺旋线倾斜偏差差异的误差补偿方法。本文研究对于研制高精度标准齿轮具有重要研究意义。     

非耦合安装误差对斜齿轮与面齿轮传动的啮合迹灵敏度研究

对渐开线斜齿圆柱齿轮和面齿轮的啮合传动进行了研究,从齿面的几何计算入手建立了斜齿轮和面齿轮的齿面方程,并在此基础上形成了数值齿面。本文还研究了系统的安装误差,并把系统的安装误差分解为偏置距,径向误差,轴线夹角误差。在此基础上利用计算机编程仿真的方法,重点研究了一对齿轮在两项误差为零的情况下,其中一项误差对啮合迹线在齿面上的位置的影响。     

蝶形砂轮安装误差对面齿轮齿面几何误差影响规律

基于面齿轮的碟形砂轮磨齿加工原理,建立了磨齿加工数学模型,分析了面齿轮齿面磨削误差产生的机理,并推导了考虑砂轮安装误差的面齿轮齿面方程,根据误差齿面计算了齿面啮合工作区法向误差平均值,确定了两类砂轮安装位置误差对面齿轮齿面加工误差影响的敏感方向,在此基础上分析了蝶形砂轮安装位置误差和齿面加工误差的内在联系,获得了砂轮安装位置误差对面齿轮齿面加工误差的影响规律,为面齿轮齿面加工误差反馈补偿提供理论依据。     

箱体孔加工误差对齿轮传动精度的影响

齿轮的轴是安装在箱体孔内的,箱体孔的加工误差必然导致齿轮副的传动误差。多年来,箱体孔的中心距偏差和轴线的平行度误差,一直是借用齿轮副的中心距偏差和轴线平行度误差。直到颁布了JB/GQ1071-85《机床圆柱齿轮箱体孔中心距偏差和轴线平形度公差》标准后,箱体孔的加工才有了单独的标准可以遵循,本文就箱体孔中心距偏差和齿轮副的中心距偏差的关系,箱体孔轴线平形度误差对齿轮副轴线平行度误差的影响,以及这二者对齿轮传动精度的影响进行讨论。     

安装误差对双圆弧弧齿锥齿轮章动传动齿面接触特性的影响

双圆弧弧齿锥齿轮章动传动的齿面接触特性对安装误差极为敏感.为揭示安装误差对齿面接触特性的影响规律,开展了含安装误差的双圆弧弧齿锥齿轮齿面接触分析.推导出章动式双圆弧孤齿锥齿轮齿面方程;借助齿面接触分析(TCA)获得齿轮副的齿面接触迹线和几何传动误差;通过算例分析了内、外锥齿轮锥点误差及齿轮副轴线交角误差对双圆弧弧齿锥齿轮副齿面接触特性的影响规律.研究表明,随着各项安装误差的增大,齿轮副接触迹线沿齿高方向的偏移量增大;凸、凹齿面接触迹线沿齿高方向的偏移量对安装误差变化的敏感程度不同;正的安装误差比负的安装误差对齿轮副传动误差影响更大.为获得理想的啮合性能,应合理控制章动式双圆弧弧齿锥齿轮副的安装误差.