ZA型蜗轮的精确建模与修形

研究了ZA型蜗轮的建模与修形技术,为蜗轮五轴数控加工编程提供精确的三维模型。建立车刀、蜗杆、蜗轮的坐标系,在此基础上得出车刀坐标系到蜗杆坐标系、蜗杆坐标系到蜗轮坐标系的转换公式;推导得出车刀刃口方程,根据车刀坐标系到蜗杆坐标系转换公式可得出蜗杆齿面方程;根据齿轮啮合原理,推导得出蜗杆蜗轮啮合方程;将蜗杆齿面方程、蜗杆蜗轮啮合方程、蜗杆坐标系到蜗轮坐标系的转换公式联立即为蜗轮齿面方程;根据蜗轮副啮合区的要求,对蜗轮齿面方程计算出来的齿面点集进行法向向内偏移,使得蜗轮齿面修鼓。最终的啮合区图表明:修形蜗轮与标准蜗杆的啮合性能符合使用要求。     

蜗杆式珩齿

珩齿的应用在我国已近二十年,但珩齿的精度问题始终未能获得解决。其主要的原因是采用齿轮状珩轮的外啮合珩齿法,而这存在着珩轮精度低,切削性能差等缺点,所以难于提高珩齿的精度,为解决珩齿的精度问题,我厂对齿轮状珩轮的内啮合珩齿、外啮合珩齿和蜗杆状珩轮的蜗杆式珩齿等珩齿工艺,进行大量的试验研究。实践证明:采用蜗杆式珩齿生产效率比磨齿加工提高3～5倍,比研齿加工提高5～10倍。精度可稳     

面齿轮磨齿加工中蜗杆砂轮的设计及修整

为实现硬齿面面齿轮加工,促进面齿轮在航空齿轮传动中的应用,对面齿轮的磨齿加工方法展开研究,并研究了磨齿加工过程中的蜗杆砂轮设计方法及磨损蜗杆砂轮的修整方法。根据面齿轮、蜗杆砂轮及媒介齿轮的啮合关系,建立了啮合关系坐标系;结合媒介齿轮的齿廓方程和坐标转换关系,应用包络原理,推导出蜗杆砂轮和面齿轮的齿廓方程,得到蜗杆砂轮和面齿轮的加工方法;通过数值计算方法,对面齿轮和蜗杆砂轮的齿廓进行仿真,应用三维软件建立三维模型;对蜗杆砂轮的修整原理和修整方法进行研究,并对修整过程进行仿真,为面齿轮磨齿加工奠定了基础。     

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。     

基于Matlab的内齿珩轮齿面建模及珩削特性分析

为了建立精确的内齿珩轮齿面模型,通过对内啮合珩齿加工原理的分析,建立了珩轮与工件的空间坐标系,并根据共轭曲面接触条件推导了工件齿面的接触线方程和珩轮的齿面方程。通过在Matlab对珩轮的齿面方程进行参数化编程,计算得到珩轮齿面的接触线数据,并以此为基础在SolidWorks中对珩轮齿面进行精确的建模,进而建立内齿珩轮的三维模型。以珩轮与工件在接触点处的相对运动速度和工件齿面的珩削轨迹为对象,分析了在内啮合珩齿加工时变轴交角珩轮修整工艺对工件齿面的影响。     

塑料蜗杆与钢质斜齿轮啮合特性分析及实验研究

通过给定齿面方程及数据点,基于UG三维软件建立塑料蜗杆与钢质斜齿轮的基本啮合模型;采用Hyper Mesh软件进行模型网格划分、约束施加和接触条件设定等前处理,运用有限元方法动态对比分析负载状态下塑料蜗杆与钢质斜齿轮、钢质蜗杆与钢质斜齿轮的两齿-单齿-两齿接触齿面应力变化及接触状态变化规律;分别采用滚齿、注塑和车削方法完成钢质斜齿轮、塑料蜗杆和钢质蜗杆的样件试制,并基于微型传动实验平台进行齿面磨损对比测试。结果表明,塑料蜗杆啮合过程中接触应力低、波动小,且具有更好的耐磨性。     

偏置蜗杆面齿轮传动的参数化建模与接触分析

偏置蜗杆面齿轮传动是由圆柱形蜗杆与曲线齿面齿轮构成的一类新型齿轮传动,曲线齿面齿轮的齿面几何形状不同于常见的直齿或斜齿面齿轮,其齿面形状复杂,具有不对称性等特点。将偏置蜗杆面齿轮作为研究对象,以齿轮啮合理论为基础,完成对曲线齿面齿轮齿面方程的求解,结合MATLAB编程、Solidworks实体建模,得到其几何模型。建立渔线轮中偏置蜗杆面齿轮传动副模型,并通过有限元软件分析实际工况下该对齿轮副的接触情况和传动特性,为后续面齿轮传动系统的优化设计及传动强度校核提供实验指导和理论依据。     

蜗杆珩齿实践

利用蜗杆型珩轮珩齿,是近年来发展的齿轮精加工方法之一,采用这种工艺,投资少见效快。采用插(滚)—热—蜗杆珩,可使淬火后的8～9级精度齿轮稳定提高到珩后7级(GB179-83)。蜗杆型珩轮珩齿加工,是利用含有磨料的单头珩轮,在与被珩齿轮啮合作自由传动的过程中,借齿面间的一定珩齿压力和较高的珩齿速度(20m/s)与工件相对滑移而产生切削力来进行切削。蜗杆型珩轮精度高,珩轮直径大,螺纹升角很小,所以其造形误差较小。     

六轴数控蜗杆砂轮磨齿机磨削面齿轮的方法

建立六轴数控圆柱齿轮蜗杆砂轮磨齿机磨削面齿轮的理论模型。提出以初始设计蜗杆砂轮轴截面齿形为基本参数,并考虑齿廓抛物线修形来设计金刚滚轮,再用于修整椭球式蜗杆砂轮的方法。利用双参数啮合方程建立了面齿轮磨齿加工的齿面方程。齿面磨削仿真及轮齿接触分析表明,直接以蜗杆砂轮轴截面齿形作为金刚滚轮齿廓来修整砂轮,所磨削得到的面齿轮齿面压力角偏小,且传动误差为不连续的上凹形曲线。当给滚轮以抛物线修形设计之后,所磨削的面齿轮齿面偏差基本为负值,传动误差曲线为良好的连续上凸式抛物线形。承载接触分析表明新的设计可以减轻齿顶边缘接触,减小冲击振动。数值算例表明,采用该方法磨削加工的面齿轮可以获得较高的精度和良好的啮合性能,并给出了试验验证。     

内啮合强力珩齿工件表面粗糙度预测及其变化规律分析

珩齿已经成为齿轮精加工的一种重要方法。研究珩齿加工机理,准确把握珩削速度和磨粒粒度等因素对齿面粗糙度的影响大小,对于提升被加工齿轮表面质量有着重要意义。根据内齿珩轮强力珩齿加工特点,通过对内齿珩轮和工件相对运动的分析,建立了内齿珩轮与加工工件表面各点运动线速度方程;基于实际加工参数,应用经典磨削理论实现对珩齿加工工件粗糙度的预测,探究齿面不同齿高处粗糙度变化规律;使用三维形貌仪对内啮合珩齿工件齿轮表面粗糙度进行测量,并将粗糙度预测结果和测量结果进行了对比分析,验证了该规律的正确性。研究对提升珩齿加工质量具有重要意义。     

用电鍍金刚石蝸杆状珩輪加工硬齿面齿輪

一、金刚石蜗杆状珩轮及其特点硬齿面(指齿面经淬硬至HRC60左右)齿轮的齿面一般要采用滚、剃、热处理以及珩磨加工工艺。作为硬齿面加工的最后工序——珩齿工艺,目前工厂都采用普通磨料的斜齿轮状珩轮或蜗杆状珩轮作为珩齿工具。用这种工具珩齿可以提高齿面的光洁度,但不易提高齿形的精度。另外由于珩轮用的是普通磨料,因此珩轮的耐用度低,需要经常修整。为了改进硬齿面的珩齿加工工艺,我们研制成了电镀金刚石磨料的蜗杆状珩轮(以下简称电镀珩蜗杆),见图1。它的工作表面是利用特种电镀工艺制     

径向珩轮设计理论的研究

根据空间啮合原理对径向珩轮的设计理论进行分析研究,推导出径向珩轮的齿面方程。利用M ATLAB对其齿面坐标和修形量进行编程计算,为径向珩轮的建模、修形、加工提供了依据。     

内啮合珩齿的理论研究和微机模拟齿面接触分析

本文应用空间交错轴内啮合理论对内啮合珩齿方法进行了理论研究，推导渐开面包络内齿珩轮的齿面方程，采用微机模拟齿面接触分析．并得出结论．为内啮合珩齿的实际应用提供了理论依据。     

基于ANSYS的齿轮珩磨过程中接触应力及接触轨迹分析

基于软件ANSYS的隐式分析模块,将珩轮与齿轮的一个全啮合过程分为多个不同位置进行静力学分析,得到在啮合过程中一系列的齿面接触应力云图.通过对比和转换坐标系的方法,在珩轮的接触齿面上得到了一系列接触点,并通过这些点推导出珩齿过程中珩轮上的接触轨迹,为珩轮珩齿的机理研究奠定了基础.     

尼曼蜗轮3维精确建模方法研究

尼曼蜗轮副具有很多优点,在批量较小、头数较多或模数较大的情况下,尼曼蜗轮采用通用五轴加工具有现实意义,为此提出了一种尼曼蜗轮精确建模的方法。根据蜗杆蜗轮范成加工原理,首先建立砂轮的圆环面方程、砂轮蜗杆的啮合方程、蜗杆齿面方程、蜗轮蜗杆啮合方程,接着根据蜗杆齿面方程和蜗轮蜗杆啮合方程求解得蜗杆蜗轮接触点的坐标公式,然后运用数值方法解得蜗轮齿面接触点云,进而根据点云数据进行拟合,从而生成蜗轮啮合齿面。以五头尼曼蜗杆副为例,通过设定蜗杆副的基本参数,运用上述精确建模方法生成了蜗轮3维模型。该方法不仅为蜗轮齿面修形建立基础,而且其思路还可用于其它圆柱蜗杆副的建模。     

超环面行星蜗杆传动啮合齿廓的几何形状分析

针对超环面行星蜗杆传动减速器加工过程中测量的关键技术问题,建立基于转化机构的超环面行星蜗杆传动的 啮合坐标系统,推导了中心蜗杆和内超环面齿轮的齿面方程,完成中心蜗杆和内超环面齿轮齿廓的几何分析、最后完成 理论齿廓和实际齿廓的分析与对比。     

变齿厚内齿轮包络外转子鼓形蜗杆传动啮合性能分析

针对机器人的结构模块化发展趋势及现有工业机器人关节减速器的不足,提出一种用于工业机器人智能关节的变齿厚内齿轮包络外转子鼓形蜗杆传动。基于空间啮合原理,建立了该传动的数学模型,推导了蜗杆传动的啮合方程、齿面接触线方程以及蜗杆的齿面方程,并导出了传动的诱导法曲率、润滑角和相对卷吸速度等计算公式。在大量数值计算的基础上,分析了该传动的蜗杆喉径系数、主基圆半径、母平面倾角等参数对传动啮合性能的影响。     

基于标准锥面滚轮的面齿轮蜗杆砂轮少轴数控修整方法

根据面齿轮、圆柱齿轮及蜗杆砂轮三者同时啮合的原理,推导面齿轮磨削用蜗杆砂轮的齿面方程。基于某型5轴数控机床模型,建立利用标准双锥面金刚滚轮修整蜗杆砂轮曲面的非线性接触方程。通过分解砂轮修整过程,将砂轮曲面的5坐标修整运动转化为一系列的3坐标连续运动。依据面齿轮与蜗杆砂轮间的共轭关系,导出面齿轮齿面偏差的砂轮修整补偿计算公式。试验表明,采用该方法磨削面齿轮其齿形偏差与齿距偏差能够达到国标GB11365-89中规定相同尺寸锥齿轮的6级精度水平。另外,该方法减少了同时联动的数控轴数,从而降低了对机床的数控精度要求。     

变齿厚内齿轮包络鼓形蜗杆强度分析

利用微分几何与啮合理论建立变齿厚内齿轮包络鼓形蜗杆齿面数学模型。基于有限元法分析了齿面接触应力在不同工况下的载荷分布情况,探讨了内齿轮沿齿宽方向齿面倾角δ对鼓形蜗杆副的影响。通过齿面应力分布与齿间载荷分配的分析,比较了有限元法与经验强度公式法的结果,验证了有限元法的可行性。结果表明:变齿厚内齿轮齿面应力主要分布于内齿轮中间平面一侧,最大应力出现在内齿轮齿顶处;第一、二个啮合齿载荷分配较高,另外两个啮合齿载荷分配较小;在额定载荷工况下,齿间载荷分配相对均匀。     

塑料斜齿轮与钢制蜗杆啮合力变化规律的研究

为了研究塑料斜齿轮与钢制蜗杆在传动过程中齿面的受力情况,建立了考虑齿间载荷分配的塑料斜齿轮与钢制蜗杆啮合副力学模型,并利用齿轮啮合过程中的变形协调关系,计算得到了塑料斜齿轮齿面接触点啮合力在连续啮合过程中的变化规律。同时也利用ANSYS Workbench有限元软件对塑料斜齿轮与钢制蜗杆的啮合力进行了仿真分析,分析结果显示采用本文方法计算结果与有限元仿真结果吻合良好,验证了本文方法的合理有效。研究表明,塑料斜齿轮齿面在正常啮合过程中的最大啮合力出现在靠近齿根处的少齿啮合区,塑料斜齿轮在此处容易发生磨损和疲劳破坏。所提方法实现了对塑料斜齿轮与钢制蜗杆啮合力的快速计算,可为工程中齿轮设计以及提高齿轮承载能力提供一定的参考。