拓扑修形齿轮附加径向运动成形磨削中的砂轮廓形优化方法

拓扑修形齿轮附加径向运动成形磨削时,砂轮与齿轮的接触线随时在变,基于齿轮任一截面齿形计算出的砂轮廓形都会引起较大的磨削误差,为此,提出一种减小磨削误差的砂轮廓形优化方法.依据空间啮合原理,采用抛物线附加径向运动轨迹,建立成形砂轮廓形求解数学模型;平行于齿轮端面等距截出多个平面齿廓,求解出以点表示的不同齿廓对应的砂轮廓形,再将各砂轮廓形投影到同一平面生成点云,通过区间划分,采用最小二乘法求解出每个区间点云的拟合点,连接各拟合点形成优化的砂轮廓形.为验证砂轮磨削效果,由砂轮与齿轮的啮合条件,建立由砂轮廓形求解齿轮齿形的反算数学模型,给出实际齿形与设计齿形的偏差计算公式.以一种齿向修形齿轮为例,进行成形磨轮廓形计算及优化,磨削误差分析结果表明该方法有效,可用于修形齿轮的成形磨轮廓形计算,并可有效降低修形齿轮的成形磨削误差.     

基于数字法的成形砂轮廓形计算及包络面仿真

成形磨齿过程中,砂轮的廓形精度直接影响到最终齿轮的加工精度。针对成形磨削时砂轮廓形精确计算的需求,提出了一种基于点矢量包络的数字法,用于砂轮廓形计算及包络面仿真。将齿轮的端截面廓形离散为一系列点矢量,利用点矢量完整地描述廓形离散点处的几何特征,将曲面的包络转换为点矢量沿齿面螺旋线的运动包络;通过坐标变换及旋转投影,将点矢量包络运动形成的空间点矢量族投影到选取的计算平面上形成点矢量族;建立点矢量逼近算法,求取计算平面上各点矢量族的包络点,所有的包络点通过拟合的方式构成砂轮廓形。利用点矢量在包络过程中的空间映射关系,确定砂轮廓形点对应的空间接触点,所有的接触点构成砂轮与齿轮的接触线;在确定的砂轮廓形及磨削路径前提下,采用点矢量包络法计算不同磨削位置处的接触线,利用所有的接触线完成对砂轮包络面的仿真,并提取包络面的端截面廓形进行误差显化和预测。最后以一种齿轮为例,完成了对成形砂轮廓形的计算和包络面的仿真,并通过标准齿轮磨削试验验证了点矢量包络方法的计算精度,通过齿向修形齿轮磨削实验验证了包络面仿真结果的准确性。     

基于诱导法曲率的齿轮成形磨削干涉分析

如何避免和降低干涉是提高齿轮成形磨削效率和精度的关键技术之一。基于微分几何理论和空间啮合原理,利用无瞬心包络法精确求解磨削一个齿槽的完整砂轮廓形;在对曲面啮合诱导法曲率理论研究基础上,通过计算砂轮曲面和齿轮螺旋面间接触线上任意点诱导发曲率值检验磨削干涉与否,并总结了诱导法曲率随安装参数变化规律和接触线附近干涉区域形成特点,为齿轮成形磨削提出一种如何验证、降低及避免干涉的方法;基于Matlab编写计算程序,以磨削无干涉为限制条件获得砂轮安装角和砂轮半径的取值范围。通过实例计算验证了不合理调整砂轮安装角或砂轮修形将导致磨削干涉,为实际磨削提供了安装参数的合理选取范围,具有实际指导意义。     

齿向修形斜齿轮成形磨削齿面原理性误差分析

齿向修形斜齿轮的成形磨削存在齿面原理性加工误差,为提高磨削精度,在分析齿面原理性误差产生机理的基础上,建立齿面误差模型,并提出误差控制方法。采用点矢量族数字包络方法建立了齿向修形斜齿轮的接触线计算模型,并组合砂轮磨削轨迹上的接触线得到仿真齿面,进而通过齿面仿真实例对齿面误差进行评定。从接触线形态及X轴、C轴附加运动3个方面对修形齿面原理性误差产生机理进行分析,建立齿面误差计算模型,并与仿真实例结果进行对比验证了误差计算模型的正确性。为了控制齿面误差,提出砂轮安装角及砂轮廓形的联合优化方法。通过齿向修形齿面磨削仿真实例,验证了所提误差控制方法的有效性。     

修形内斜齿轮成形磨削砂轮廓形优化研究

为提高内斜齿轮成形磨削精度,研究砂轮廓形对内斜齿轮齿形误差的影响,寻求砂轮廓形的优化方法.首先建立了修形内斜齿轮磨削成形砂轮廓形的数学模型.然后用截圆法得到砂轮与齿面接触点所满足的条件方程组;运用二分逼近算法进行迭代解此方程组,求出砂轮廓形.基于砂轮廓形数学模型,利用坐标变换建立内斜齿轮端面截形数学模型.结合实例,用数值法模拟出所求砂轮的实际磨削齿形,并与理论渐开线齿形进行比较.结果 表明,修形内斜齿轮齿形误差较未修形内斜齿轮降低了50％左右.     

蜗杆砂轮磨齿的运动学模型构建与加工精度模拟研究

为了研究蜗杆砂轮展成法磨削齿轮的加工系统中不同因素对齿轮精度的影响规律,采用空间坐标系转换法构建了蜗杆砂轮磨削齿轮系统的运动学模型,并模拟分析了砂轮磨粒磨削齿面的运动空间轨迹.研究表明,砂轮廓形径向误差对齿轮精度影响较小.齿廓偏差与螺旋线偏差主要受砂轮廓形切向误差、安装夹角误差与机床传动比误差的影响,而齿距偏差主要受安...     

基于神经网络的修形斜齿轮成形磨削中的接触线优化方法

基于接触线方程是一个超越方程,砂轮安装角和接触线形态之间的关系无法用明确的函数表示的情况,首先以接触线形态的三个评价参数(超程量、偏移量、偏置量)为目标函数,以砂轮安装角为变量,建立接触线优化模型。其次在评价参数的求解过程中,引入神经网络来求解,以砂轮安装角为神经网络的输入,接触线形态的评价参数为网络的输出,训练神经网络,结果表明训练后的神经网络不仅能做出正确的反应,而且具有其他方法所不具有的优点。最后以一种直线齿端齿向修形斜齿轮为例进行接触线优化,计算结果表明该方法可有效减小修形斜齿轮成形磨削中的磨削误差。磨齿实验验证了该方法的有效性。     

基于提高成形磨削效率和精度的接触线优化

针对成形磨削斜齿轮过程中存在的磨削效率较低和齿向修形扭曲问题,从成形磨削原理出发,求解出砂轮与齿面之间的接触线,通过分析其性质,总结出磨削参数对接触线的影响规律,得到砂轮安装角度对接触线的影响占主要地位的结论.根据所得规律,研究成形磨削斜齿轮磨削效率、精度与接触线之间的关系.在不受磨削干涉影响的条件下,采用数值模拟算法对影响接触线形态变化的砂轮安装角度进行优化,并通过调整砂轮安装角度来控制接触线形态,从而实现对接触线的优化.实例分析表明,该优化方法可有效提高磨削加工的效率和齿向修形精度.     

修形人字齿轮成形磨最大砂轮直径精确计算

提出了一种修形人字齿轮成形磨削时,最大砂轮直径的精确计算方法。建立齿廓为3段抛物线修形的修形曲面,根据砂轮和工件的啮合方程,推导了砂轮接触线方程。将砂轮接触线绕着工件轴线做螺旋运动,同时考虑砂轮中心距变动,实现了人字齿轮的双向修形。根据砂轮磨削齿面终止点时的几何条件,计算砂轮最大直径,并分析了齿轮基本参数、修形参数和工艺参数对砂轮最大直径的影响规律。通过数值算例仿真表明,齿面修形对砂轮最大直径影响较小,磨削深度对砂轮最大直径影响较大,齿数和螺旋角均对砂轮最大直径有明显的影响。     

修形斜齿轮成形磨削中的砂轮廓形优化方法和齿形误差分析

修形斜齿轮成形磨削时,砂轮和齿轮的接触线随时在变,基于齿轮任一截面齿形计算出的砂轮廓形都会引起较大的齿形误差。为此,首先基于数值模拟法提出一种减小齿形误差的砂轮廓形优化方法;其次,对影响齿形误差的主要因素进行了分析并提出了齿形误差预测和补偿的方法;最后,给出了计算实例,计算结果表明该方法可有效降低修形斜齿轮成形磨削中的齿形误差。     

成形法磨削斜齿轮的齿形误差分析

在成形法磨削斜齿轮的过程中影响齿轮加工精度的原因很多;根据磨削加工过程,从成形砂轮廓形修形误差和砂轮与齿轮的相对位置误差两方面对其所产生的齿形误差进行了分析,并用数值方法模拟出齿形误差的大小;分析结果和数值模拟结果对设计数控成形磨齿机及编制数控成形磨齿工艺具有重要的参考价值.     

安装角偏差引起的成形磨齿齿形误差分析

成形磨削加工中砂轮与齿轮相对位置的偏差会引起齿形误差。在研究成形磨齿机加工原理的基础上,通过VERICUT加工仿真分析了砂轮安装角偏差对加工后齿形精度的影响。首先,根据齿轮啮合原理,对安装角偏差引起的齿形误差进行了理论计算;其次,基于VERICUT软件平台,设计了完整的砂轮修整和磨齿加工仿真流程,并建立了精确的模型,得到齿形误差的仿真结果;最后,通过仿真结果与理论计算的对比,验证了齿形误差分析的合理性。     

蜗杆砂轮磨齿加工参数优化

以蜗杆砂轮磨削加工20CrMnTi齿轮为研究对象,选择均匀设计试验法,研究磨削参数（砂轮线速度vs、砂轮沿齿轮轴向进给速度vw、磨削厚度ap）对齿面粗糙度的影响。采用二级逐步回归方法建立磨削参数与齿面粗糙度的回归模型,构建了以加工效率、齿面粗糙度为多目标的优化模型,采用粒子群优化算法对磨削参数进行了优化。试验结果表明,使用优化后的磨削参数加工可以提高加工效率、减小齿面粗糙度。     

人字齿轮直线型对角修形设计及成形磨原理

为了降低承载传动误差波动产生的振动激励，提出了成形磨人字齿轮直线型对角修形优化设计。根据ISO对角修形定义，计算齿顶、齿根修形起始线在旋转投影面上的螺旋角，将修形曲线设计为直线型，给定最大修形量，确定对角修形的齿面方程。利用齿面接触分析和轮齿承载接触分析，以工作载荷下人字齿轮承载传动误差波动量最小为优化目标，采用遗传算法优化对角修形参数。确定以目标修形齿面法向偏差的平方和最小的目标函数，以螺旋角、模数、压力角为设计变量，采用遗传算法分别对齿顶和齿根修形区域进行逼近，从而实现对角修形的成形磨加工。结果表明，人字齿轮直线型对角修形可以将承载传动误差波动量降低到36.65%；采用三截面砂轮成形磨的理论误差控制在1μm以内，获得较高的齿面精度；试验人字齿小轮齿的检测结果控制在4级精度以内，并进行了齿轮副的滚检试验，从而验证该方法的有效性。     

TI 环面蜗杆砂轮磨齿原理

根据空间交错轴齿轮啮合理论，对ＴＩ环面蜗杆砂轮磨齿原理进行了理论研究，推导出了基本方程，分析了磨削渐开线直、斜齿圆柱齿轮时的接触线分布规律，并得到了齿面上不存在啮合界限线的判定条件，经微机模拟接触过程，表明此方法是一种高效的齿面磨削方法。     

对角修形斜齿轮设计与数控磨齿研究

为了减小齿面振动,降低磨削误差,提出对角修形斜齿轮数控磨齿加工方法：通过设计对角修形曲线,经过3次B样条拟合为对角修形曲面;根据齿条展成渐开线齿面原理,建立平面砂轮磨削斜齿轮6轴联动Free-Form型数控磨齿模型,通过齿条与砂轮位矢等效转换,推导各轴运动关系;建立基于CNC机床各轴运动敏感性分析的齿面修正模型,各轴运动用6阶多项式表示,通过判断砂轮与齿面的接触状态,确定磨削齿面的误差,并分析各系数扰动对齿面误差的影响;以齿面误差平方和最小为目标函数,通过粒子群优化方法,得到机床各轴运动参数,该方法计算结果稳定且精度较高。通过算例表明：沿齿向方向压力角、螺旋角、展成角的微调可分别实现一定的对角修形加工;微调6轴联动机床各轴运动参数,可有效减小对角修形斜齿轮的磨削误差,通过机床运动敏感性分析验证理论和算法的正确性。     

面向降噪的蜗杆砂轮磨削齿面纹理改善方法

蜗杆砂轮磨是广泛应用于中小模数齿轮的批量精加工方法,但在实际加工过程中,蜗杆砂轮磨齿易在齿向形成规则的平行齿面纹理,从而增大了齿轮的啮合噪声。分析磨削过程中蜗杆砂轮与齿轮的接触特性,建立了啮合方程和接触点方程,阐述了接触迹构成整个齿面的机理;分析蜗杆砂轮磨齿的磨削特性,建立瞬时接触点的磨削速度和形状模型,计算磨粒在齿面上的磨削路径,分析磨削特性对齿面微观几何结构的影响,得到齿面的整体纹理模型;结合齿面纹理与噪声激励的关系,分析出齿面规则纹理对齿轮噪声的影响机理,提出按照正弦函数变化的冲程变速蜗杆砂轮磨齿加工方法;进行了蜗杆砂轮磨削常规加工与变冲程速度加工的对比试验,结果表明,该方法加工的齿面接触点位置具有一定的随机性,形成不规则的齿面纹理,不同转速下齿轮啮合噪声声压级总值减小约3.5 dB,已经达到改善齿面纹理的效果。     

铲齿成形刀具铲磨干涉校验的解析方法

提出了一种铲齿成形刀具乎磨干涉校验的新方法。首先推导出刀齿护背曲线方程；然后根据刀齿齿项铲磨部分占整个齿顶的比例确定刀齿齿底铲背曲线上的铲磨终止点，并求出该点的法线斜率，铲磨砂轮的中心位于该点的法线上；由下一个刀齿前刀面上被铲磨齿形最低点的坐标来出通过最低点时铲后砂轮的外径；最后得出发生铲后干涉时的最小砂轮外径D_（sgmin）。若D_（sgmin）不大于拟采用的铲磨砂轮外径D_s，则会发生铲店干涉。校验计算过程可以按优化原则自动进行。     

斜齿轮成形磨削齿向修形齿面模型构造与误差评价

砂轮磨削带齿向修形的斜齿轮时,砂轮与齿轮之间的接触线时刻发生变化,其附加运动会使齿向一面产生“修形扭曲”,为此,提出一种高精度建立齿向修形齿面的方法。根据齿向修形原理,推导出成形磨齿的实际接触线方程;通过改变中心距的值,沿齿向得到多组接触线,使用NURBS曲面拟合,得到齿向修形齿面;对影响齿面精度的主要因素齿廓偏差和螺旋线偏差进行分析并提出误差评价模型。以鼓形修形斜齿轮为例,介绍齿向修形齿面构造全过程。磨齿实验验证了模型的准确性以及齿向修形齿面构造的高精度性。