基于加工中心切齿的弧齿锥齿轮齿面修形技术研究

针对现有的弧齿锥齿轮的齿面修形技术局限于专用铣齿机的缺陷,提出了一种基于加工中心切齿的齿面修形方法。基于弧齿锥齿轮大轮成形法加工方式,利用共轭原理推导小轮齿面方程,在离散点上运用差曲面方程附加修形量,通过NURBS曲面啮合得到小轮的数字化齿面,并与大轮理论齿面进行TCA分析;在加工中心上完成了切齿实验,滚动检查实验显示齿面接触区与仿真结果基本一致,证明所提出的修形方法是可行的,为在加工中心上实现弧齿锥齿轮的切齿和啮合质量控制提供了基础。     

弧齿锥齿轮的修形设计与加工

分析了弧齿锥齿轮传动噪声产生的原因以及提高齿轮强度和降低齿轮噪声的矛盾性,讨论了现有提高齿轮强度和降低齿轮噪声的常用方法.在此基础上,提出了一种修形弧齿锥齿轮的设计加工方法,并设计了新型加工刀具,此外,还借助于局部综合法,研究了修形弧齿锥齿轮的啮合质量.     

弧齿锥齿轮齿面拓扑结构设计

随着高端装备对低噪声、高强度弧齿锥齿轮(包括渐缩齿弧齿锥齿轮和延伸外摆线等高齿锥齿轮)传动性能的要求日益提高,通过齿面拓扑结构设计提高弧齿锥齿轮啮合刚度及承载能力、减小振动噪声、降低安装误差敏感性是当前的一个研究热点。简要介绍弧齿锥齿轮齿面拓扑结构设计的发展状况,论述了最新的齿面设计基本原理,分析了各自特点,对高性能弧齿锥齿轮的齿面设计提供了可以借鉴的方法。     

弧齿锥齿轮双重螺旋法加工数学模型及齿面偏差修正研究

建立了弧齿锥齿轮双重螺旋法加工的数学模型。基于齿轮啮合原理,完成了弧齿锥齿轮双重螺旋法加工齿面的数字化表达及离散化齿面点的构建,分析了各加工参数误差对齿面拓扑结构的影响程度;建立了齿面修正模型,通过算例验证,结果表明,齿面偏差得到了有效减小。     

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.     

考虑系统啮合错位量的弧齿锥齿轮齿面设计

基于考虑系统啮合错位量的齿面接触分析原理,以某航空减速器弧齿锥齿轮齿面设计为例,分析并建立啮合错位量计算模型,计算在制造误差、装配误差及加载变形等影响因素下的系统啮合错位量,开展了考虑系统啮合错位量的齿面设计,获得了齿面接触印痕(简称TCA)、加载印痕(简称LTCA)、传动误差、齿面相对滑动速度、齿面温升及工程应用中的装配印痕和磨合印痕,生成了齿轮副加工参数。实物齿轮通过疲劳试验考核,验证了上述设计方法的准确性,对弧齿锥齿轮的设计、生产和应用提供了一种参考。     

弧齿锥齿轮双重螺旋法切齿原理及齿面接触分析研究

弧齿锥齿轮双重螺旋法具有高效、可实现干切削的特点,是Gleason制弧齿锥齿轮的先进加工方法。为揭示双重螺旋法的切齿原理,以大轮成形法加工的弧齿锥齿轮双重螺旋法为研究对象,以啮合原理和微分几何学为基础,根据刀盘、机床、工件之间的运动位置关系,利用矢量法、基于齿面3个参考点建立切齿数学模型,推导机床调整参数的计算过程;然后,以齿槽中点作为参考点,修正弧齿锥齿轮副的齿坯几何参数;另外,以小轮产形面方程代替其共轭齿面方程,提出新的齿面失配设计新方法,与传统方法相比简化计算过程。以一对7×43的准双曲面齿轮副为例进行设计计算和切齿加工,齿面接触分析与滚动检查结果验证所提出的双重螺旋法切齿原理的正确性,并根据该切齿原理开发弧齿锥齿轮双重螺旋法的设计软件,为该方法在国内的推广提供理论基础与技术支撑。     

弧齿锥齿轮齿面坐标法测量的研究

介绍了使用坐标法测量弧齿锥齿轮,并进行数据处理,以便对齿轮的加工参数进行修正的思路和方法。它重在建立齿面的理论数学模型,在其轴截面的旋转投影面上进行网格节点的规划,得到网格节点的三坐标值和该节点的法向矢量,根据理论的齿面坐标值控制三坐标测量机进行测量,从而得到齿面的误差。     

弧齿锥齿轮的齿面主动设计

齿面印痕和传动误差对齿轮传动的性能起着决定作用,针对齿面印痕和传动误差,提出弧齿锥齿轮点啮合齿面主动设计的方法。该方法突破了传统齿轮设计的局限性,采用“局部共轭原理”和“局部综合法”,并依据弧齿锥齿轮的加工原理,使齿轮设计人员能够按照要求的传动性能来设计齿面的形状,并可在摇台结构的铣齿机进行加工。齿面主动设计能保证齿面在整个啮合过程中满足预先设计的传动误差和齿面接触路径的要求,从而达到对齿面啮合质量的全程控制,它为弧齿锥齿轮副设计提供新的方法和途径,这对于高速和重载齿轮以及有特殊要求的齿轮的设计具有十分重要的意义。     

弧齿锥齿轮齿面网格加密的双三次样条法

采用双三次样条法,对弧齿锥齿轮的齿面网格加密,为齿面啮合迹线的精确求解 作准备,并可求出指定结点的齿面立法矢。     

弧齿锥齿轮齿面误差的最少参数修正法

研究弧齿锥齿轮小轮齿面误差与调整参数误差之间的敏感性关系,基于SFT加工法得出对齿面误差影响较大的调整参数,提出齿面误差最少参数修正法。建立刀倾法加工的弧齿锥齿轮齿面数学模型,推导弧齿锥齿轮小轮的理论齿面方程和误差齿面方程,推导机床调整参数误差作用下的齿面任一点加工误差的解析表达式,提出机床调整参数误差对齿面误差的影响系数概念,依此判断各项机床调整参数误差对齿面误差的影响程度。通过理论齿面和误差齿面的比较,确定各项机床调整参数误差作用下的全齿面法向误差的变化规律。由解析法和数值法相互验证,确定弧齿锥齿轮加工过程中对齿面误差影响较大的调整参数误差项。利用函数法建立机床调整参数变化量与齿面法向误差的关系,采用序列二次规划法,求得机床调整参数修正量最优解。通过实例验证,提出的反调修正方法可以有效降低齿面误差。     

基于双重双面法的弧齿锥齿轮轮齿接触分析(TCA)研究

轮齿接触分析(TCA)是根据计算加工参数选取的参考点处的曲面参数为初值求解非线性方程组,并最终得到轮齿接触迹线和传动误差。采用双重双面法加工时,加工参数的计算不设置参考点,因此在进行轮齿接触分析时,无法给出初值,使得双重双面法轮齿接触分析的非线性方程组难以求解。根据双重双面法加工的特殊性,设计了双重双面法参考点的选取方法,完成了双重双面法TCA,得到轮齿接触迹线和传动误差,直观的反映了轮齿接触情况,解决双重双面法无法进行TCA的问题,为实际生产加工提供了理论依据。     

双重螺旋法加工螺旋锥齿轮齿面的主动设计

为解决双重螺旋法加工的螺旋锥齿轮接触区难调整的问题,根据螺旋锥齿轮加工的创成模型获得小轮共轭齿面,然后通过预置配对齿面的啮合性能,对小轮共轭齿面进行修形获得满足预置啮合性能的目标齿面;以小轮结果齿面与目标齿面偏差平方和最小为目标,将小轮加工参数调整量作为变量,考虑约束条件建立了优化模型,采用非线性约束优化求解的方法求解。最后以双重螺旋法加工的8×43的准双曲线齿轮副修型为例,通过数值计算和滚检试验来验证双重螺旋法加工齿面的主动设计方法有效性。     

螺旋锥齿轮齿面坐标的检测

螺旋锥齿轮加工时机床调整、试切、修正过程复杂,因此分析齿面曲面结构十分重要。本文利用Visual C 6．0及Madab 6．5编制出大轮齿面坐标的参数化检测程序,能够正确检验螺旋锥齿轮的齿面坐标,帮助加工人员快速地检测到螺旋锥齿轮的加工误差量,为螺旋锥齿轮的切齿调整提供准确的修正数据,为提高螺旋锥齿轮的加工质量提供了途径。     

螺旋锥齿轮拟合齿面啮合特性分析方法

已知齿面测量的采样点，利用微分几何及Ferguson参数样条曲面原理，建立了螺旋锥齿轮齿面拟合的数学模型。根据优化求极值复合形方法和共轭理论，通过变定义域，快速求解齿轮副拟合齿面接触点，并运用V—H接触区调整方法，研究了拟合齿面接触迹、接触区和运动误差曲线的求解算法，绘制出相关图形并给出了实例。     

螺旋锥齿轮双重双面法多轴联动数控加工计算机仿真研究

研究了双重双面法多轴联动数控加工螺旋锥齿轮的计算机仿真构建齿轮几何模型问题,在CATIA V5平台下使用VB6．0开发出加工仿真系统,系统能动态显示加工过程,能自动生成加工后的螺旋锥齿轮三维实体模型。取YH603螺旋锥齿轮数控铣齿机的具体结构和对应的机床参数与一对实际的加工齿轮参数。用开发的仿真系统进行了螺旋锥齿轮双重双面法加工仿真,仿真结果与实际加工出的齿轮吻合良好,为螺旋锥齿轮的虚拟加工的实现提供了一种方法。     

弧齿锥齿轮齿面误差的分析与修正

建立SGM法加工的弧齿锥齿轮齿面模型,通过推导弧齿锥齿轮的理论齿面方程和误差齿面方程,比较两者之间的差异,分析研究弧齿锥齿轮加工参数误差对齿面误差的影响关系,并以此判断各项加工参数误差对齿面误差的影响程度,从而确定用于误差修正的参数个数,利用解析法求解得出对齿面误差影响较大的加工参数的调整修正值,达到修正弧齿锥齿轮齿面误差的目的。     

螺旋锥齿轮齿面测量点分布新方法研究

针对现有螺旋锥齿轮齿面检测方法不能全面反映齿面的结构特性以及测量数据量过大、测量设备成本高、测量路径复杂、测量点布局没有考虑制造质量特征的影响等问题,提出了螺旋锥齿轮齿面测量点的自适应分布方法,建立了螺旋锥齿轮齿面几何特征和制造质量特征的云模型,研究了螺旋锥齿轮齿面测量点分布算法。并以螺旋锥齿轮副中的小齿轮为例进行了算法验证,结果表明:使用该方法得到的螺旋锥齿轮齿面测量点分布反映了齿面的几何特征和制造质量特征,分布测量点相对较少,基本符合测量点分布预期。