轴齿轮超声谐振振动系统设计

相对于传统的加工方法,超声研齿加工具有较高的效率和较好的齿面质量。依据一维波动理论,设计了一种普通变幅杆和带轴的锥齿轮组合形成的复合变幅杆,使其达到所需的谐振频率。然后通过有限元的方法对所设计的复合变幅杆与所选用的换能器组成的超声研齿系统进行分析,验证了理论设计方法的正确性。并在此超声研齿系统的基础上,从带轴的锥齿轮的结构出发,分析了锥齿轮部分结构参数的变化对轴齿轮超声研齿系统的谐振频率和振幅的影响规律,为轴齿轮超声加工系统的设计提供了依据。     

研齿振动系统开槽参数对振动特性的影响研究

在弧齿锥齿轮的精密加工技术领域,超声研齿加工技术得到广大学者的密切关注和研究。设计了一种重负载弧齿锥齿轮的超声研齿振动系统,在材料的属性设置、网格划分和模态分析设置等均相同条件下,利用Ansys Workbench软件研究分析了槽的数量、宽度、长度和位置对研齿振动系统的谐振频率、振动模态、位移节点和齿轮形变的影响规律;建立了通过在圆柱体上开槽的方式对传振圆柱体产生的耦合振动进行控制的方法。进一步丰富和完善了现有的超声研齿加工振动系统的设计理论。     

超声研齿振动子系统的研究与变幅杆设计

介绍了超声研齿的原理与方法,对超声研齿振动子系统进行了研究与分析。依据四端网络的基本原理,利用力电类比的方法,给出了换能—变幅器的等效电路图,并通过电路运算,推导出换能—变幅器的频率方程和放大倍数的计算公式。据此,设计出了谐振特性良好的超声研齿换能—变幅器。最后对超声研齿振动系统的谐振特性进行了测量,理论计算与试验基本相符。     

齿面综合研磨率分析与研齿性能试验

首次通过对研齿过程的轮齿接触仿真,齿面瞬时接触应力、齿面滑动系数与齿面研磨概率的研究分析,建立了齿面综合研磨率的评价指标,并进行了研齿性能试验。结果表明,准双曲面齿轮齿面中部研磨要严重一些,靠齿根稍重些,靠齿顶稍轻些,这与传动误差变化规律一致。研齿能一定程度上降低齿形、齿距误差,尤其对轮齿的实际啮合精度改善明显,振动噪声均有较大下降。     

齿面研磨边界的确定与研齿性能试验

通过对研齿过程的轮齿接触仿真,传动误差与重合度的分析,确定了齿面研磨区域的边界:距齿面中点±0.25～0.3个齿宽,±0.1～0.25个齿高.通过研齿试验,研究了研磨对齿面接触印痕、齿形精度与动态啮合性能的影响.结果表明,研齿能一定程度上消除齿形误差,改善轮齿接触区位置与形状,使热处理后变形的接触区一定程度上得到恢复;研齿对齿轮副动态性能改善明显,振动噪声在转速、载荷较宽的范围内均有明显下降.     

超声激励下弧齿锥齿轮研齿系统动态研磨力分析

在综合考虑超声激励和齿面几何传动误差激励的情况下，建立了有间隙的两自由度周向振动的弧齿锥齿轮研齿动力学模型，得到了齿面间动态研磨力的计算公式。通过算例分析表明，与普通研齿效果对比，超声激励增大了齿面间的动态研磨力，使齿面在啮合过程中出现了碰撞，当超声激励振幅值为16．5N·m时，超声研齿系统由周期运动进入到混沌状态。     

研齿对准双曲面齿轮副动态性能的影响

分析了研齿对准双曲面齿轮副动态性能的影响机理。基于现场研齿试验,对不同转速、载荷下齿轮副啮合振动、噪声进行了对比试验。由振动、噪声频谱图的对比分析可知,研齿对齿轮副动态性能具有明显的改进作用。     

超声研齿的材料去除模型与试验

提出了超声研磨弧齿锥齿轮的理论与方法。分析了超声研齿中磨粒锤击微切削、弹跳冲击与研磨液空化效应等材料去除机理,建立了超声研齿锤击微切削材料去除模型。进行了普通与超声研齿的对比试验,试验证明,超声研齿材料去除率可达到普通研磨的三倍,且齿面质量明显提高,齿面粗糙度Ra低至0.2μm,轮廓支承长度率Rmr100%的水平截距c为1.2mm。     

超声研齿的材料去除机理与试验研究

提出了超声研磨螺旋锥齿轮的理论与方法,分析了超声研齿中磨粒锤击微切削、弹跳冲击与研磨液空化效应等材料去除机理。普通研齿与超声研齿对比试验证明,超声研齿材料去除率可达到普通研磨的3倍,且齿面质量明显提高,齿面表面粗糙度Ra达到0.2μm,轮廓支承长度率Rmr(c)=100%时的水平截距c为1.2μm。通过正交试验设计确定了超声研齿的最优工艺参数组合:小轮转矩为0.05N.m,转速为600r/min,研磨剂质量分数为20%;研磨剂质量分数利用材料去除率的影响最为显著,达到64.7%,其次为转速,贡献率为16.7%。对最优工艺参数进行了验证试验,证明材料去除率MR指标与预测值基本相符。     

超声研齿不灵敏性振动切削机理与实验

提出了超声研磨螺旋锥齿轮的理论与方法。分析了超声研齿不灵敏性振动切削机理。超声振动使研磨切削抗力减小,动态啮合精度提高,因此,使研磨效率与齿面质量得到相应提高。进行了普通与超声研齿对比试验表明,超声研齿材料去除率可达到普通研磨的三倍,齿面微切削与塑性流动纹理明显,点蚀深度、划痕长短均匀,齿面质量明显优于普通研磨齿面,即粗糙度低至0.2μm,轮廓支承长度率Rmr(c)=100%,水平截距c=1.2μm。     

带轴锥齿轮超声研齿振动系统的设计与试验

为了满足带轴锥齿轮超声研磨加工的谐振频率要求,利用波动理论对不同结构的3种带轴锥齿轮的超声变幅系统进行谐振设计,建立了统一的谐振频率方程,并对位移放大系数和最大应力进行了比较。运用有限元方法,对由复合变幅杆和换能器组成的超声激励-变幅振动系统进行了模态分析和谐响应分析。最后对超声振动系统进行了阻抗分析和频率测试。试验结果表明：实际超声振动系统的谐振频率为23.269kHz,与设计频率误差约1.17%,试验结果与有限元分析和理论分析结果基本吻合,验证了理论设计的准确性。     

齿轮超声加工技术的研究综述与展望

齿轮超声加工相对于齿轮传统加工可以提高生产效率、延长刀具寿命、改善齿轮表面质量和齿形精度。结合功率超声振动加工特性和应用现状,阐明了齿轮超声加工研究与应用的必要性。详细论述了超声振动滚齿、研齿、齿轮电化学加工、珩齿的加工机理,实验研究与工艺效果。对齿轮超声加工机理材料去除模型研究、振动系统设计、新型刀具设计、生产应用等方面做出了展望。     

复合结构研齿换能器的动力学特性与设计

利用4段复合式变幅杆及夹心式压电陶瓷换能器的结构,研制了一种用于超声辅助研磨弧齿锥齿轮的新型换能器。首先,根据牛顿定律和超声波传输线理论,推导得到了超声研齿换能器的频率方程,依据压电陶瓷的谐振频率、振动模式和输入功率,确定了复合式超声研齿换能器的结构参数;其次,运用等效声学参数修正法和质量互易法,对设计的换能器进行了声学和结构参数的修正;然后,利用ANSYS分析软件进行了模态分析和谐响应分析,对换能器的谐振频率、振动幅度、振动速度比和导纳等动力参数进行了研究;最后,进行了阻抗特性测试和振动特性实验和通过5对弧齿锥齿轮的超声研磨实验,进一步证实了复合结构研齿换能器的超声研磨性能。     

光纤连接器端面研磨装置运动分析

分析了一种具有两个自由度的双驱动行星式光纤连接器端面研磨装置的运动原理,并求解出光纤连接器在研磨时相对于研磨盘(研磨砂纸)的运动轨迹。通过引入定义"速比",建立了研磨装置两个独立主动件之间的转速关系。针对光纤连接器研磨中存在的问题,从速比入手,以运动轨迹曲线、研磨运动路程偏差、切削速度、速度周期变换系数为纽带,将研磨运动、研磨工艺以及研磨质量联系起来,得出了一组优化的光纤连接器研磨装置的运动参数。当系杆的转速设定为132 r/min时,根据粗、精研磨不同的工艺要求,其内齿轮的转速应在31~54 r/min调整。此时,速度周期变换系数小于2.2;运动路程偏差小于0.5%;研磨运动轨迹密集而不重复。实验证明了分析结果的正确。     

数控螺旋锥齿轮研齿机气动系统研究与设计

对数控螺旋锥齿轮研齿机的气动系统进行了研究与设计，取得了成功。经过生产实践证明，采用该气动系统的YK2560型数控螺旋锥齿轮研齿机的研齿加工的质量效率明显高于传统采用液压系统的研齿机，具有显著的经济效益和良好的社会效益。     

螺旋锥齿轮动态力研齿法工艺研究

该研究是国内首次对螺旋锥齿轮动态力研齿进行的理论分析研究.齿轮动态力研齿将研磨工艺用于硬齿面精加工,通过模型仿真和试验证明动态力研齿加工的质量效率明显高于传统方法.