弧齿锥齿轮与摆线齿锥齿轮统一数学模型及齿面比较

针对弧齿等高齿锥齿轮和摆线等高齿锥齿轮这两种齿制,构建了统一数学模型,并进行了齿面比较。首先对这两种齿制加工刀盘结构进行了分析,建立了统一的刀盘数学模型。其次,分析了这两种齿制的加工运动和加工过程,建立了统一的切齿加工数学模型。在求解出齿面的基础上,从齿线螺旋角及齿面拓扑形貌两个方面对弧齿等高齿锥齿轮和摆线等高齿锥齿轮的齿面几何进行了比较分析。为弧齿铣刀粗切摆线齿提供理论指导。     

准渐开线齿锥齿轮的齿面展成

分析准渐开线齿锥齿轮的啮合理论和加工原理,从ＣＮＣ机床所能控制的一般运动形式出发推导出双自由度、复杂加工运动的相对运动速度和啮合方程,解决准渐开线齿锥齿轮面坐标计算等问题,为齿面测量和机床调整数据修正提供依据。     

曲线齿锥齿轮点啮合齿面主动控制加工技术

与传统的摇台型锥齿轮机床相比,Free-form型锥齿轮机床具有能够更加有效地加工出性能更好的齿面的潜力。介绍了一种基于Free-form型机床切齿加工理论的点啮合齿面制造技术,提供了Free-form型机床3轴联动切齿加工基本方程及详细的计算公式。直接以工件齿轮的转角为运动参数,将机床其他各轴的运动表达为工件齿轮转角的函数,阐明了机床运动函数及其他机床切齿参数的确定方法。最后,给出了一个实例来说明所介绍的技术及方法。     

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。     

螺旋锥齿轮齿面测量与机床调整修正系统

基于国产齿轮测量中心,运用VC 、Fortran与Matlab开发出一套螺旋锥齿轮齿面误差测量与机床调整参数修正系统,介绍了该系统的体系结构和主要功能,简述开发过程和实现方法.该系统能方便完成测量过程控制、齿面被测点计算、齿面误差和齿距误差测量、机床调整反修正、检测报告打印等.经企业试运行,测量过程安全可靠,检测报告符合规范,反调结果精确可行.     

克林根贝格制摆线锥齿轮齿面形成过程的数学模型

本文根据克林根贝格制摆线锥齿轮齿面形成过程,并利用矢量回转及坐标变换矩阵公式,建立切入运动和展成运动的过程模型,是研究通用数控机床进行摆线锥齿轮铣齿加工的基础：展成齿廓渐开线的过程可描述为无数相对瞬时齿面包络的过程,此过程模型的建立,是研究数控机床加工摆线齿锥齿轮的~qttl。     

弧齿锥齿轮优化设计的数学模型

针对弧齿锥齿轮在设计中计算量较为复杂且又容易出错的问题,介绍了如何建立弧齿锥齿轮优化设计的数学模型,用以提高弧齿锥齿轮减速器的设计效率.     

基于四轴联动摆线齿锥齿轮切齿加工及试验验证

分析了摆线齿锥齿轮的加工原理,介绍了五轴四联动摆线齿锥齿轮数控机床的工作方式和特点,提出了基于四轴联动加工摆线齿锥齿轮的可行性并做了分析。通过分析五轴四联动数控机床与传统机械式机床数学模型的区别,为两种机床的加工方式做了等效转换,得到了在五轴四联动数控机床上加工出摆线齿锥齿轮的齿面方程。分析了机床各个联动轴的实时运动坐标关系,得到任意时刻各个联动轴在五轴四联动数控机床上的坐标。通过切齿加工和滚检试验,得到了较为理想的接触区。验证了基于四轴联动加工摆线齿锥齿轮理论的正确性,并为国内弧齿锥齿轮加工设备的自主研发提供了理论支持。     

弧齿锥齿轮机床加工参数逆向求解的算法研究

研究了弧齿锥齿轮小轮机床加工参数反求的算法实现问题。推导了变性法加工的弧齿锥齿轮小轮齿面方程,建立了理论齿面向目标齿面逼近的最小二乘法优化模型,采用基于置信域策略的Levenberg-Larquardt迭代算法反求小轮的机床加工参数,并与广义逆矩阵法、截断奇异值分解法进行了比较。以小轮的某种修形齿面为例,3种算法识别的齿面与目标齿面的残余偏差平法和分别为1.472 3×10-3 mm2、8.296 9×10-4 mm2、1.499 3×10-5 mm2。结果表明,相对于前两种识别算法,采用基于置信域策略的Levenberg-Marquardt迭代算法可以大大提高齿面逼近的精度。该迭代算法为弧齿锥齿轮的齿面误差修正技术及齿面主动修形设计提供了应用基础。     

曲线齿锥齿轮齿面插值

本文提出了一种精度高、计算量小的曲线齿锥齿轮齿面插值方法。其独特之处在于在两族正交的圆锥面展开图上用渐开线对齿线和齿形分别进行分段插值。实际使用效果良好。     

滚齿直齿圆锥齿轮齿形的研究

对滚齿直齿圆锥齿轮提出了在其范成齿条的法面内,将一对滚齿直齿圆锥齿轮的啮合关系,与齿轮和范成齿条的加工啮合关系相结合的研究方法.在此基础上,利用包络法分析建立了滚齿直齿圆锥齿轮轮齿的齿面方程、滚齿直齿圆锥齿轮和范成齿条啮合的接触线方程.研制了可调倾角式滚切圆锥形齿轮加工装置.进行了直齿圆锥形齿轮滚切加工试验.结果表明加工的齿轮齿面形状与建立的齿面方程一致.     

Face-milling spiral bevel gear tooth surfaces by application of 5-axis CNC machine tool

In order to solve some common problems of CNC-machined spiral bevel gears such as small cutting strip width and poor surface quality, while milled by the ball-end, a machining method of face milling using a disk cutter with a concave end is presented. The research theories are based on the foundation of spiral bevel gears’ geometry structure. Firstly, a bigger diameter disk cutter with a concave end is selected. Then, change the setting order of cutter orientation angles. The functions of cutter tilt and yaw angle are separated, and tooth surfaces machined with big cutting strip width and no bottom land gouge can be expected. Since the cutter yaw angle, determined firstly by cutting contact point, positions in the tooth surface machine, the bottom land gouge interference can be avoided effectively. Then, the tilt angles of the gear pair, both side tooth surfaces, are determined by the theory of sculptured surfaces machined by the flat-end cutter, respectively. As a result, the improved cutting strip width and machining efficiency can be realized. Finally, feasibility of this method is verified through machining experiment and measurement of a spiral bevel gear pair.     

机床调整参数误差对螺旋锥齿轮齿面形状误差影响的研究

通过齿面点离散的方法,评判机床调整参数误差对螺旋锥齿轮齿面误差的影响程度,进一步分析齿面形状变化趋势,指出了由于齿面误差引起啮合区位置偏移,从而导致的不良啮合状态,为机床误差补偿及提高螺旋锥齿轮的制造精度提供了依据.     

Manufacture of face-hobbed straight bevel gears using a six-axis CNC bevel gear cutting machine

Face hobbing is a continuous indexing and double-flank cutting process whose high productivity and precision has made it one of the leading methods for fabricating spiral bevel and hypoid gears. The current method is inappropriate, however, for cutting straight bevel gears (SBGs) because it generates extended epicycloidal flanks. Nonetheless, a mathematical model of a face-hobbed SBG was successfully established in earlier research that enables straight cutting paths to cut straight tooth spaces based on a hypocycloidal straight-line mechanism in which the rolling circle radius equals half the base circle radius. This mathematical model, however, is based on a virtual universal cradle-type bevel gear cutting machine that has not yet been developed. This paper therefore proposes another mathematical model of face-hobbed SBG based on a modern six-axis computer numerical control (CNC) bevel gear cutting machine. The six-axis nonlinear machine settings are derived through conversion from the cradle-type machine settings. Meanwhile, the usage of electric gearbox (EGB) for bevel gear cutting is not revealed because of commercial consideration. Therefore, we also provide a solution to use EGB of Fanuc 16i CNC controller. A cutting experiment validates the proposed mathematical models using our developed six-axis CNC bevel gear cutting machine to cut the face-hobbed SBGs. Finally, a flank topographic correction is made that, according to postcorrection simulated topographic errors, can effectively reduce manufacturing errors. This paper successfully implements a face-hobbing process for manufacturing SBGs on a modern six-axis CNC bevel gear cutting machine.     

数控螺旋锥齿轮铣齿机机械手理论分析与设计

讨论了上下料机械手的原理设计、模型分析与理论计算,运用Inventor4．0软件设计了自动上下料机械手。     

数控螺旋锥齿轮铣齿机主轴系统的有限元分析

利用有限元分析软件ANSYS,对一台数控螺旋锥齿轮铣齿机的主轴系统进行静力分析、模态分析和谐响应分析,获得其静态的变形、各阶固有频率、振型及其特定工况下的位移频率响应曲线.为主轴的动态优化设计提供依据.     

螺旋锥齿轮真实齿面偏差修正研究

根据传统机械式的机床结构,运用4×4 Denavit-Hartenberg齐次变换矩阵、齿轮啮合理论等建立了成形法加工的螺旋锥齿轮齿面偏差识别方程,提出采用截断奇异值分解法(TSVD)与L曲线法求解识别方程,得到机床的修正参数,以指导六轴五联动数控螺旋锥齿轮机床的参数调整,从而达到对齿面偏差的修正.研究表明,采用此方法修正齿面偏差效果显著,这为提高螺旋锥齿轮的加工精度提供了另一条有效途径.     

基于球面渐开线齿面的锥齿轮铣削加工研究

针对传统斜齿锥齿轮成对啮合中不能正确啮合的问题,提出一种基于产形线切齿法的齿轮啮合误差修正方法.结合球面渐开线原理和渐开线齿面方程,利用基锥螺旋角计算节锥螺旋角的方式,对齿面方程的几何参数进行确定;利用求出的几何参数,对凹齿面切齿运动进行分析,推导出产形线方程;最后通过切齿实验对上述推导方程进行验证,取得良好效果,从而验证了该修正方法的可行性.     

硬齿面弧齿轮制造工艺与夹具设计

介绍一种硬齿面、较大模数弧齿锥齿轮制造工艺以及与之相对应的节圆定位夹具.使用该工艺和夹具制造弧齿锥齿轮,可以很好地应用到包括石油钻修井装备在内的大功率、重型传动部件中.     

数控弧齿锥齿轮铣齿磨齿机床的研制

本文分析了弧齿锥齿轮的加工原理、机床所需要的运动、设计了机床的传动原理图,采用三轴数控系统来控制,将机械传动与数控系统控制的优点结合起来,避免了完全靠机械传动而造成的机床结构复杂、调整参数多、维修维护困难的问题;同时避免了完全靠数控系统驱动所带来的数控轴数多、编制程序困难等问题。