航空弧齿锥齿轮磨削齿面的主动优化设计

为了实现设计要求的啮合性能,采用数控磨齿方式加工弧齿锥齿轮副。加工小轮时的机床位置设置和小轮与摇台之间的相对运动关系是数控磨齿的关键。为此,借助局部综合法实现齿面参考点处指定啮合性能的磨齿参数的主动设计,并通过优化小轮的各阶变性系数改变小轮与摇台之间的相对运动关系,以保证齿面接触印痕和传动误差曲线均满足设计要求。对某航空弧齿锥齿轮进行了齿面主动优化设计,证明了上述方法是有效的。     

偏摆锥差直齿锥齿轮副的轮齿加工新方法

从啮合原理出发，阐述了少齿差内锥齿轮副大轮采用成形刨削、小轮采用鼓形修正的刨齿方法．根据二阶齿面展成理论，引入轮位修正、床位和创刀横向调整，将小轮齿面修形，与大轮齿面实现失配啮合，有利于提高少齿差内锥齿轮副的齿面接触质量．     

弧齿锥齿轮全工序法及机床误差敏感性分析

为了在全工序法中利用Free-form机床的灵活性与自由度,提出直接面向Free-form机床的弧齿锥齿轮全工序法,并分析小轮齿面的机床误差敏感性. 已知大轮齿面,对小轮齿面微观形式进行主动设计. 建立直接面向Free-form式机床的四轴联动全工序法小轮切齿数学模型,根据小轮目标齿面参数,求解刀盘和被加工小轮的相对运动关系,得到机床各轴的运动5次多项式,以及剩余待定的小轮刀盘廓形参数. 分析机床各轴运动误差对小轮齿面拓扑形状的影响规律. 算例表明：直接面向Free-form式机床的四轴联动全工序法可以保证小轮正车面接触迹线每个离散点的参数,和倒车面参考点的参数;机床各轴的运动误差可以引起小轮齿面的螺旋角误差、对角误差和压力角误差;Y轴对小轮齿面的影响最小.     

弧齿锥齿轮的印痕计算及控制

弧齿锥齿轮三维公差建模法以及误差传递方法使形成有效印痕计算的重要前提。本文当中首先对安装误差过程中的齿面接触情况进行了数据分析,并在此基础上对印痕数字化进行了界定。在充分满足传动性需要的基础上,通过遗传计算方法对零部件进行精度上的系统优化。     

偏摆锥差直齿锥齿轮融的轮齿加工新方法

从啮合原理出发，阐述了少齿差内锥轮副大轮采用成形刨削，小轮采用鼓形修正的刨齿方法，根据二阶齿面展成理论，引入轮位修正、床位和刨刀横向调整，将小轮齿面修形，与大轮齿，面实现失配啮合，有利于提高少齿差内锥齿轮副的齿面接触质量。     

基于齿面发生线的弧齿锥齿轮切齿运动分析

为了展成切削出无理论误差的球面渐开线齿形的弧齿锥齿轮齿面,采用以齿面理论发生线作为刀刃的切削方法.分析了此方法所需要的运动及运动的实现方法.结果表明:采用此种方法切齿时,机床运动与结构简单,刀具简单,仅需1次工件装卡即可完成弧齿锥齿轮凸面、凹面的粗加工和精加工;大齿轮和小齿轮、左旋齿轮和右旋齿轮均可以用同一机床、同一刀盘完成切削,且容易调整齿面接触区.     

弧齿锥齿轮数字化齿面啮合仿真分析与试验

为了实现航空弧齿锥齿轮的数字化滚动检验,进行了数字化齿面啮合仿真分析与试验。采用NURBS对由齿面坐标测量或理论齿面坐标计算获得的离散点数据进行初步拟合,进一步考虑离散点法矢,优化控制顶点,实现数字化齿面的几何特征修改;建立数字化齿面啮合仿真分析模型并进行印痕滚检试验。算例结果表明:考虑法矢拟合得到的传动误差曲线的幅值误差小于0.46%,齿面印痕的大小、方向、位置都与理论齿面非常接近。因此,在一些应用上采用考虑法矢的NTCA可以代替滚动检验,获得实际的齿面印痕和传动误差。     

特大型直齿锥齿轮直廓变切深加工理论及验证

为了实现特大型直齿锥齿轮的高质量、高效率加工,针对特大型直齿锥齿轮的大轮提出直廓、变切深加工理论,即大轮的齿面以直廓齿面代替传统的渐开线齿面。基于直齿锥齿轮单刀双面法切齿原理,进行直廓指形铣刀的设计,通过切深变化及齿形分析,得到切深沿齿长方向变化的函数关系式,推导直廓变切深加工时大轮的齿面方程。在此基础上,推导与其完全共轭啮合的小轮齿面方程,并对小轮齿面进行齿面拓扑修形。以一对特大型直齿锥齿轮为例,进行加工和修形啮合分析,最后通过加工对滚试验,验证直廓变切深加工理论的正确性及其可行性。     

螺旋锥齿轮数控铣齿加工的电子齿轮箱设计

螺旋锥齿轮是结构和形状很复杂的传动元件.针对数控系统在螺旋锥齿轮数控铣齿加工方面存在的问题,通过分析螺旋锥齿轮加工方法和铣齿加工中轴的运动关系,设计了一种适应螺旋锥齿轮数控铣齿加工的电子齿轮箱.介绍了电子齿轮箱的结构、控制加工原理和硬件平台设计,以及以刀倾法加工小轮并对加工质量进行检测的情况.加工试验与质量检测结果表明,采用设计的电子齿轮箱控制准双曲面螺旋锥齿轮小轮加工,能够实现设计的精度要求.     

考虑轴变形影响的零度弧齿锥齿轮传动误差计算研究

传动误差是评判弧齿锥齿轮啮合性能的重要指标之一,直接反映弧齿锥齿轮的传动啮合特性,其与轴系结构密切相关.本文主要研究轴系结构与传动误差之间的正向设计计算方法,提出一种基于通用软件工具平台的考虑轴变形影响的弧齿锥齿轮传动误差数值计算方法,并与国际先进弧齿锥齿轮设计软件(KIMoS软件)进行对比,验证本文计算方法.针对两种轴系结构设计方案,应用本文方法分析轴变形对航空发动机弧齿锥齿轮传动误差的影响.分析计算结果表明:支撑形式对齿面接触力的大小影响甚微,但支撑形式与轴的变形对传动误差的影响较大.通过改变轴系的支撑结构可以获得良好的弧齿锥齿轮传动误差曲线.本文工作可为研究轴系结构与零度弧齿锥齿轮传动误差关系提供参考.     

非正交面齿轮啮合特性仿真分析

面齿轮传动是由圆柱齿轮与面齿轮相啮合的传动,分析了面齿轮传动的啮合特性.根据齿轮啮合原理,在给出刀具齿廓方程及法矢方程的基础上,通过坐标变换导出了面齿轮齿面的位置矢量与法矢量;利用计算机仿真技术,对在安装误差条件下的面齿轮啮合特性,传动误差进行了仿真研究;结果表明,接触印痕在面齿轮齿面上形成一条沿着齿形方向的直线,而且随着装配误差的差异分别沿着齿向方向的大端或小端移动;传动误差与圆柱齿轮的转角成线性关系,对安装错位不敏感.由装配错位传动误差接近于0.     

螺旋锥齿轮齿面拓扑误差评定软件包的开发

建立了螺旋锥齿轮的理论齿面模型,从理论上分析了螺旋锥齿轮整体误差的形成原因及其分离方法,把螺旋锥齿轮齿面拓扑误差分解为三种整体形状误差:零阶、一阶和二阶误差.提出了差曲面和最小二乘法相结合的方法,提取了螺旋锥齿轮齿面拓扑误差的特征参数.用VC 6.0和Matlab两种语言相结合,开发了螺旋锥齿轮齿面拓扑误差评定软件包.该软件包可以绘制出大小齿轮的理论齿面和差曲面,利用得到的差曲面可迅速地计算出各阶误差的特征参数值,实现了对齿面拓扑误差的定量评定.     

高阶传动误差函数的面齿轮传动设计新方法

为了提高面齿轮传动的动态性能和降低啮合对安装误差的敏感性,提出具有高阶传动误差函数的面齿轮齿面设计方法,描述了齿轮传动反映输出和输入角度关系的四阶传动误差函数的数学模型,考虑刀具齿轮与圆柱齿轮齿数差,推导了面齿轮数控加工过程中具有四阶传动误差函数的齿面方程．利用盘形砂轮对渐开线圆柱齿轮齿向修形,发展圆柱齿轮齿向修形的鼓形齿面．建立面齿轮副轮齿接触分析条件,对具有四阶传动误差函数的面齿轮和齿向鼓形的渐开线圆柱齿轮的啮合进行了计算机仿真和啮合分析．研究结果表明,设计传动误差幅值为10″,在对准安装和轴夹角误差为0．02。的条件下,齿轮副输出的高阶传动误差幅值为0″,其他形位参数与预置的参数完全一致;齿面接触区域对安装误差不敏感,接触迹线始终稳定在齿轮半径的172mm附近。     

渐开线椭圆齿轮齿廓数学建模与图形仿真

提出了一种渐开线椭圆齿轮齿廓造型的新方法。首先,根据对渐开线齿廓形成原理和渐开线齿轮任 意圆上的齿厚公式的分析,建立了插齿刀的渐开线圆柱齿轮齿廓的数学模型。其次,建立插齿刀与椭圆齿轮毛坯即 节曲线在共轭时的几何位置关系,使插齿刀作纯滚动,再用啮合方程将这两个模型结合起来,获得椭圆齿轮齿廓曲 线加工数学模型。第三,在加工过程中,为保证刀具和齿坯之间的范成关系,刀具在齿坯节曲线上滚过的弧长等于 刀具绕其自身回转中心转过的弧长。最后,用计算机图形仿真的方法获得了椭圆齿轮的渐开线齿廓曲线图形,验证 了该数学模型的正确性和有效性。     

斜齿轮高阶传动误差设计与分析

为了改善斜齿轮副啮合传动性能,提出了应用四阶传动误差函数曲线,采用数控加工展成斜齿轮.利用抛物线齿廓的产形齿条与圆柱齿轮啮合推导小轮齿面方程.采用假想小轮的方法推导了四阶齿线修形大轮齿面数学模型.根据两齿面在啮合中连续相切条件,建立了含有误差的轮齿接触分析模型(TCA).仿真结果表明:该设计降低了接触印痕对安装误差的敏感性,相邻两个啮合周期的啮合转换点处,传动误差曲线的切线夹角接近180°,降低振动及冲击.     

SINS大失准角传递对准模型的可观测性分析

捷联惯导系统(SINS)是在军事、航空等领域有着广泛应用的全自主导航系统,传递对准是确定其导航初值的一项关键技术.针对捷联惯导系统大失准角传递对准模型进行了可观测性分析研究.首先,建立了SINS欧拉角误差模型,并根据水平失准角为小角度的工程实际情况等对误差模型进行了简化;然后,从非线性系统的可观测性分析出发,利用微分几何理论给出系统的可观测矩阵,并给出了系统可观测度定义以及通过奇异值分解分析状态变量可观测度的方法.将该方法应用于SINS大失准角传递对准模型中,对系统进行了"速度"匹配和"速度+姿态"匹配模式下的可观测性和状态可观测度分析;最后,设计了UKF滤波器进行传递对准仿真,仿真结果与可观测分析结论一致,验证了该可观测分析方法的正确性.结果表明,这两种匹配模式下系统均为不完全可观测,并且"速度+姿态"匹配模式下状态变量的可观测度相比"速度"匹配模式下的状态可观测度高.     

脂润滑齿轮齿条增程机构的动态特性

为了准确地获得脂润滑条件下齿轮齿条的动态特性,考虑齿轮齿条啮合时的结构时变啮合刚度和瞬态热弹流润滑刚度的耦合影响,建立结构?脂膜耦合啮合刚度模型,推导受摩擦影响的齿轮齿条增程机构的动力学方程. 分析齿轮齿条机构及脂膜的动态特性,数值结果表明：在考虑润滑脂的瞬态热弹流效应后,轮齿的啮合总刚度比结构时变啮合刚度低;且法向啮合力越小,总刚度值越低. 中心膜厚、中心压应力均具有高频波动特性,并随着当量曲率半径的增加分别呈上升与下降的趋势. 最恶劣润滑状态出现在齿轮轮齿面上靠近基圆的位置,此处的脂膜温升最高,脂膜压应力最大,脂膜厚度最薄. 摩擦系数在齿轮齿条传动速度较大的中间时段比起始与末端时段的低,在啮合点靠近节点位置时明显下降.     

球面干涉检测中改进的调整误差校正方法

根据球面干涉检测中待测球面调整误差的高阶近似模型,提出新的基于泽尼克多项式拟合的球面调整误差校正方法.该方法根据测得原始面形数据的泽尼克多项式系数以及待测面数值孔径,得到调整误差所引入的低阶和高阶像差量,实现高精度球面调整误差校正.通过Zygo干涉仪及大数值孔径待测球面对提出的校正方法进行实验验证,校正精度达到了均方根值近0.001λ、峰谷值0.011λ.实验结果表明,该方法可以实现很高的球面调整误差校正,无需了解实际调整误差量,便于自动化处理,可以降低检测装置中对待测面调节机构精度的要求.     

球形滚刀的螺旋升角

螺旋升角是滚刀螺旋面的重要参数。本文根据球形滚刀的特点,提出了球形螺旋面螺旋升角的计算方法,并利用迭代法对单头滚刀的螺旋升角进行了求解,建立了螺旋升角与假想齿轮齿数之间的关系。