球形滚刀的理论研究

对球面螺旋面进行深入的理论研究。给出了球面螺旋线导程、螺旋运动参数、球面螺旋升角的定义及新公式。建立了球形滚刀各螺旋面方程、刃口方程及侧后角计算等一整套新公式,可作为设计制造滚刀时的参考,总结出球形滚刀存在的有理论误差及减少误差的方法。最后给出了设计实例。     

椭球形滚刀若干理论问题

介绍了一种加工内齿轮的新型刀具椭球形滚刀,首先论述了球形滚刀的局限性和椭球滚刀的优越性,然后就椭球形滚刀的基本参数,螺旋面方程和滚刀的螺旋线升角以及椭球形滚刀法向齿距误差和法向圆度误差等基本理论问题进行了论述,为设计和研究椭球形滚刀提供理论依据。     

内齿轮滚刀的几何特征

研究内齿轮滚刀、媒介齿轮的共轭啮合及其坐标变换关系，推导出内齿轮滚刀螺旋面方程式，根切曲线方程式，零前角直槽内齿轮滚刀切削刃方程式，通过电算分析，证明内齿轮滚刀切削刃具有关于基准轴的对称性，沿媒介齿轮节圆的分布均匀性，对渐开线的可拟合性等几何特征。     

弧齿锥齿轮齿面发生线切齿法探讨

根据圆弧齿锥齿轮具有球面渐开线齿形的齿面,可以由与齿轮基圆锥相切平面上的圆弧线在基圆锥上纯滚动生成这一原理,探讨研究弧齿锥齿轮齿面新的精密切削加工方法.若以该圆弧发生线作为刀刃,可以切削出无理论误差的球面渐开线齿形的锥齿轮齿面.从理论上和试验上探讨和研究这种"齿面发生线切齿法"实现弧齿锥齿轮齿面切削加工的方法及其推广应用的可行性.论述了切削方法的理论原理,设计了加工机床、刀具,进行了初步切齿试验.理论和试验证明了"齿面发生线切齿法"的正确性.这一理论和方法具有齿形无理论误差、齿轮可以互换、接触区调整简单等显著特点,并且具有切齿效率高、机床结构简单、成本低等突出优点,是目前其他方法所无法比拟的,具有很好的可行性.这一原理和方法为弧齿锥齿轮的切削加工开创了一条全新的途径.     

滚刀几何误差与齿轮几何精度的映射规律研究

高精度齿轮是高端装备满足高速、重载、冲击、低噪声(静音)等极端环境要求的必要支撑,为提高滚齿加工精度,实现部分“以滚带磨”,降低加工成本,针对滚刀几何误差与齿轮几何精度之间的定量映射规律研究不足,分别开展考虑机床运动精度的滚刀齿廓误差、滚刀螺旋线误差、滚刀安装角径向圆跳动误差与齿轮齿廓误差、基节误差之间的定量映射规律研究。通过产形齿条法,由渐开线滚刀齿廓方程包络生成齿轮齿廓方程。依据微分几何、包络原理,建立滚刀齿廓误差与齿轮齿廓误差之间的定量映射关系模型;建立滚刀螺旋线误差、滚刀安装角径向圆跳动误差与齿轮齿廓误差之间的定量映射规律模型。并根据齿轮齿廓误差与齿轮基节误差间的几何关系,计算得到上述因素对基节误差的映射规律。依据高斯分布规律,建立在考虑机床运动误差影响下,上述三种主要的滚刀误差对齿轮齿廓误差、齿轮基节误差的综合影响规律模型。最终通过仿真,并与实际加工经验进行对比,验证上述模型方法的正确性。从而揭示出滚齿加工过程中考虑机床运动误差的滚刀误差与影响齿轮主要几何精度的齿廓误差、基节误差的本质规律。为滚切更高精度的齿轮副打下理论基础。     

用球形滚刀滚切内齿轮

分析了球形滚刀滚切内齿轮的切削机理，探讨了齿槽断面的求解方法，用此方法在个人计算机上能高效率地绘制齿形创成图。分析表明，滚刀安装位置不影响滚切渐开线齿形。通过绘制齿形创成图，还可掌握各刀齿的切削负荷以及切屑的形状、厚度和长度。     

球开蜗杆砂轮的磨齿原理及其球基螺旋面参数

提出用球开蜗杆砂轮连续分度展成磨削内齿轮的概念,阐述了其磨齿原理.建立了砂轮的球基渐开螺旋面议程和分度球面螺旋线方程,给出螺旋运动参数,螺旋线导程,螺旋升角的定义及计算式.     

非圆齿轮滚切最简数学模型及其图形仿真

推导非圆齿轮滚切加工的最简数学模型并作图形仿真验证。以切削点处工件和刀具的切向速度相等 (即滚刀节曲线和非圆齿轮节曲线保持相互纯滚动 )为基本依据 ,推导出坐标轴联动控制的一组方程式。对该组方程式进一步简化便获得滚切加工的最简数学模型 ,它是一个 3坐标联动的结构。根据最简数学模型 ,利用计算机图形仿真的方法 ,动态地演示出齿形的形成过程及结果。利用图形仿真的结果 ,可以初步分析判断所加工齿轮齿形的各种特征 ,从而为设计和制造的顺利进行提供了有力的支持。     

硬齿面切齿加工的齿形误差分析

对硬齿面齿轮加工中影响齿形精度的主要误差因素 (包括刀具制造误差和机床运动误差 )进行了理论分析与计算 ,并提出了减小齿形误差的相应措施。     

直槽双圆弧齿轮滚刀的齿面特性分析

本文提出了直槽双圆弧齿轮滚刀刃形曲线方程式,并进一步分析了该滚刀的齿面特性,指出该滚刀的整个使用过程看,是一种近似造型的刀具。     

渐开线环形齿球齿轮传动原理与运动分析

介绍了一种新发明的球齿轮传动--渐开线环形齿球齿轮机构。与传统的Trallffa球齿轮相比,新型球齿轮一是采用了渐开线齿廓,二是轮齿在球面上呈环形连续分布,因而克服了离散齿球齿轮存在传动原理误差和难以加工这两个缺陷。首先介绍了这种新型球齿轮传动及其齿面的形成原理,以及派生出的另外一种新机构--球齿轮齿盘机构;为便于分析研究,对新型球齿轮传动的各部分名词术语进行了定义,然后分析了球齿轮机构的安装方式与结构特点以及球齿轮传动的啮合特点;给出了这种新型球齿轮机构的正确啮合条件和连续传动条件。还推导出这种新型球齿轮的齿面方程和啮合方程,理论结果证明了环形渐开线齿廓的共轭齿廓曲面仍然是环形渐开线曲面。利用方向余弦矩阵法分析了分别固联于主动球齿轮和从动球齿轮上两个动座标架之间的关系,通过旋转变换,分别推导出球齿轮机构和球齿轮齿盘机构的正、逆运动学模型,借助于行星轮系传动比计算方法求出了球齿轮行星传动中行星轮输出轴的偏转角与系杆框架偏转角之间的关系。     

圆柱齿轮滚切多刃断续切削空间成形模型及应用

滚切加工作为当前圆柱齿轮制造应用最为广泛的工艺具有高效但成形过程复杂的特点。基于展成原理,由规则分布在滚刀基本蜗杆螺旋面上的一系列切削刃相继从圆柱齿坯上切除材料,最终包络形成渐开线齿面。研究其成形原理可以为提升该工艺性能提供有效指导。针对齿轮滚切工艺过程多刃切削成形特征,建立圆柱齿轮滚切的空间成形模型。基于滚刀几何结构参数的理论约束关系,建立滚刀切削刃序列的参数方程;根据滚刀和工件的几何参数以及切削参数确定滚切过程中滚刀与工件的空间位置和运动关系,并基于空间运动学方法推导求得滚刀刀刃序列形成的空间成形曲面参数模型;采用离散数值方法获得滚切过程中的切屑几何形态及切屑厚度,并根据切屑几何计算各刀刃去除材料时的瞬时主切削力。该模型可以为滚切工艺参数优化、滚刀几何设计等研究提供支撑。     

Mathematical model and bearing contacts of the ZN-type worm gear set cut by oversize hob cutters

The ZN-type oversize hob cutter for cutting of worm gears is investigated. The mathematical model of the ZN-type worm gear set is developed based on the cutting mechanism and hob cutter parameters. Influences of oversize hob cutter regrinding, worm-thread number and assembly errors on the bearing contacts and kinematical errors of the ZN-type worm gear set are investigated. A numerical example is given to demonstrate the bearing contacts and kinematical errors of the worm gear set.     

双圆弧齿轮滚刀齿形计算及优化设计

从理论上分析了由目前广泛采用的近似造形方法引起的滚刀齿形精度问题,总结出影响滚刀齿形精度的主要因素。利用从双圆弧齿轮基本齿廓方程出发推导出的双圆弧齿轮滚刀通用齿面方程,求出双圆弧齿轮滚刀前刀面齿形方程。通过比较双圆弧齿轮滚刀的理论齿形和设计齿形,求解出双圆弧齿轮滚刀的齿形误差计算公式,并以滚刀设计截面内的最大齿形误差最小化为目标进行双圆弧齿轮滚刀齿形优化设计,最后利用双圆弧滚刀齿形优化后的相关设计参数完成三维参数化造型。     

The spherical involute bevel gear: its geometry, kinematic behavior and standardization

Bevel gear processing has diversified based on constant technical developments in forging, CNC cutting and hob design. Standardization of bevel gears is in higher demand than ever for different bevel gear systems that have different shapes and forms according to processing methods. With advantages such as excellent compatibility and the ability to absorb assembly errors well, the involute gear is referred to as the spherical involute tooth profile in bevel gear systems. This paper explains the geometrical characteristics and kinematic behavior of spherical involute gears. A spherical involute function is derived to effectively represent tooth profiles, and a common basic rack is developed using the equation of meshing to generate spherical involute gears. This study also analyzes the general characteristics of spherical involute gears and discusses the issue of bevel-gear standardization.     

STUDY ON WEAR AND DESTRUCTION OF HOB IN GEAR HOBBING

The wear and destruction appearances of hobs are researched. The reasons of the wear and destruction of hobare analyzed. And the influence of the change of the bobbing force and the bobbing temperature on the wear and destruction of hob in gear bobbing is also analyzed. In gear bobbing, the main wear mechanisms are adhesion and ploughingwhen cutting the 20CrMnTi gear using W18Cr4V high-speed steel hob.     

齿轮高速干切滚刀寿命预估模型与优化方法

由于齿轮高速干式滚切工艺切削速度高且缺少切削油的冷却润滑,为满足高速干切滚刀的抗磨损、耐高温等性能要求,高速干切滚刀基体材料和涂层的制备工艺均较为复杂,且价格昂贵,因而需要优化高速干切工艺以延长高速干切滚刀使用寿命,进而降低工件制造成本,提高效益。结合生产实践和理论分析,研究了齿轮高速干切滚刀的失效形式和失效原理,提出了以单个刀齿切削长度为高速干切滚刀寿命评价指标并建立相应计算模型的方法,基于此开展了高速干切滚刀寿命试验,建立了高速干切滚刀寿命多元线性回归模型,采用MATLAB求解得到该试验条件下的高速干切滚刀寿命经验公式。最后基于此提出了通过优化滚切工艺参数以及采用新型窜刀方式等来延长高速干切滚刀寿命的方法。     

Effect of hob wear on the surface layer properties of hobbed gear teeth

Results of investigations of the effect of hob wear on the surface layer properties of hobbed gear teeth are presented in this paper. The influence of hob wear on the microhardness, surface roughness, residual stresses and surface layer thickness were investigated. On the basis of the experimental results it was found that hob wear has a significant influence on the surface layer properties of the gear teeth. This influence is most noticeable on the dedendum and root fillet where the gear tooth space is shaped by the bluntest part of the hob cutting edges.     

修形渐开线齿廓的CNC柔性创成理论研究

分析了标准渐开线齿形误差产生的各个因素，对其中的“运动量参数”影响因素，建立了定量关系式，在此基础上，推导了基于标准渐开线齿轮滚刀成形修形开线齿廓的ＣＮＣ运动控制模型。为ＣＮＣ滚齿机滚切成形修形渐开线等任意齿廊，奠定了理论基础。     

加大直径及变齿厚的新构形齿轮精滚刀的研究

论述了新构形齿轮精滚刀加大直径和变齿厚蜗杆以及两者综合运用的设计原理,丰富了此种新型刀具的设计理论,对增加刀具允许重磨次数、提高刀具寿命、降低切齿成本、改善使用条件等诸方面均有重要意义。