基于瞬时接触线的齿向修形刀位优化方法

针对传统的附加径向运动进行斜齿轮齿向修形时的修形扭曲问题,提出一种调整瞬时接触线的刀位优化方法。从成形磨削的本质出发,基于位形空间的啮合理论,求解得到砂轮与工件之间精确的空间动态接触曲线;对瞬时接触线包络出的修形齿面与理论齿面进行误差分析,并基于啮合区域误差平方和最小原理对实时的径向刀位进行优化;以一种齿向鼓形修形齿轮为例对该方法进行了验证。模拟及实验结果表明,该方法可有效消除节圆处的修形误差,并可降低整个啮合区域的修形误差。     

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.     

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。     

基于多轴附加运动优化的成形磨削修形齿面扭曲消减方法

针对齿向修形斜齿轮成形磨削时产生的齿面扭曲误差,提出一种基于多轴附加运动优化的齿面扭曲误差消减方法。基于五轴联动数控成形磨齿机建立成形砂轮与齿轮的空间啮合坐标系,求解理论修形齿面及实际修形齿面在多个位置处的接触线;定量分析了x,y,c轴附加运动对齿廓斜率偏差的影响规律,以多轴附加运动代替常规x轴附加运动进行齿向修形,并借助遗传算法对各个位置处的多轴附加运动量进行联合优化,使实际修形齿面接触线与理论修形齿面接触线匹配,从而提高修形齿面的理论磨削精度。通过仿真分析及磨削实验证明,该方法可以有效消减齿面扭曲误差,提高修形齿面的成形磨削精度。     

成形磨削人字齿轮齿面扭曲消减设计方法

齿面扭曲是螺旋线修形人字齿轮成形磨削时产生的一种加工误差,为了消减齿面扭曲,提高磨削精度,基于逆向思维提出了一种齿轮反扭曲加工计算方法来消减齿面扭曲引起的加工误差。根据成形磨削人字齿轮空间啮合坐标系,求解标准齿轮齿面、齿面扭曲和齿面反扭曲多位置处的接触线,并通过计算齿面法曲率和螺旋线修形量,建立人字齿轮齿面反扭曲模型;联合蒙特卡洛法对修形前后人字齿轮进行接触线优化,通过有限元方法分析齿面反扭曲和齿面扭曲的传动误差、齿面接触应力;最后,比较了修形后齿面扭曲和齿面反扭曲的动态特性。结果表明,齿面反扭曲加工能够有效消减人字齿轮齿面加工原理性误差,提高人字齿轮磨削精度。     

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。     

制造的斜齿轮齿向修形曲线的优化分析

蜗杆砂轮磨削是中小模数齿轮批量精密加工的主要工艺,其在加工齿向修形斜齿轮时,存在原理性误差,产生齿面扭曲,影响齿轮的传动性能。为此,分析了蜗杆砂轮磨削齿向修形斜齿轮齿面扭曲的产生机理,建立了齿向修形量与齿面扭曲量间的关系模型。从减小制造原理误差的角度,提出一种齿向鼓形修形曲线的优化方法。以某齿向修形齿轮蜗杆砂轮磨削为例,计算了齿向修形曲线优化前后齿面的扭曲量,分析了齿面接触应力以及载荷分布,证明了该优化方法的可行性。     

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。     

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。     

基于小轮磨齿修形的面齿轮接触性能分析

提出了直齿面齿轮的碟形砂轮磨齿方法,根据磨齿加工原理,建立了碟形砂轮磨齿加工模型,利用磨齿加工过程中对小轮的双向修形来实现面齿轮副的啮合性能优化,推导了面齿轮齿面和小轮修形齿面方程。算例表明,对小轮磨齿加工参数和修形参数的调整,可使齿面接触迹线的位置和方向得到改善,从而降低面齿轮副对安装误差的敏感性,并得到抛物线传动误差,有效减小因安装误差引起的振动与噪声。     

基于KISSsoft软件的人字齿轮传动修形设计研究

基于KISSsoft软件对人字齿轮副修形参数设计进行设计研究,以传递误差曲线、法向线载荷和齿面载荷分布等性能指标为修形参数优劣判断依据,给出修形评价指标与齿轮设计参数之间的关系;考虑轴线平行度偏差和转矩等因素的影响,研究人字齿轮齿廓修形和齿向修形参数的设计,给出基于KISSsoft软件的人字齿修形参数设计流程。以1对工业界实际的人字齿轮副参数为对象,针对原修形参数下存在的传递误差大、齿面载荷分布集中和法向线载荷较大等问题,对修形参数进行重新设计,获得优化的修形参数。优化后的修形参数与原修形参数相比,降低了齿轮传递误差、降低了齿向载荷分布集中程度、减小了法向线载荷。研究表明,使用KISSsoft软件优化人字齿轮修形参数避免了传统通过滚检获得接触区域、反复调整修形设计与验证的繁琐复杂的设计制造流程。     

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.     

拓扑修形齿轮齿面误差分析

齿轮拓扑修形采用成形法磨削加工时,齿廓修形是通过修整砂轮截形来实现的,而齿向修形则是通过添加砂轮或齿轮的附加运动实现。但是当齿轮或砂轮存在附加运动时,齿轮与砂轮之间的相对位置会发生变化,其表面的实际接触点也会发生相应变化,齿向修形与齿廓修形会发生干涉,因此,拓扑修形齿面与理论齿面存在一定误差。通过计算实例对拓扑齿面误差进行讨论分析,得出中心距变动量对拓扑齿面误差成线性关系。对齿轮的拓扑修形有一定的指导作用。     

基于成形磨削的大模数修形风电齿轮几何误差建模

因能够有效减小齿轮啮合过程中的冲击,改善载荷分布不均,减少振动和降低噪声,齿面修形技术在风电齿轮中被广泛应用。而成形磨削是风电齿轮加工的最后一道工序,其直接决定了齿面的最后精度。求解成形磨削的几何误差,对于规划成形磨削加工路径,提高齿面加工精度至关重要。为求解成形磨削几何误差,首先,建立了包含齿廓修形、螺旋线修形（包含鼓形修形和螺旋角修形）的齿面模型;然后,根据齿面参数、砂轮齿轮轴线公垂线长度以及交错角,求解了成形磨削的接触线,构建了成形磨削齿面;最后,利用理论齿面和成形磨削齿面,定义了成形磨削几何误差,构建了齿面成形磨削的几何误差模型;并给出了减小成形磨削几何误差的建议。     

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。     

等基圆齿锥齿轮啮合性能分析

为了分析和改善等基圆齿锥齿轮在实际工况下的承载能力、传动性能,对其进行齿面接触分析(TCA)模拟锥齿轮齿面接触印痕和传动误差。在不考虑安装误差的情况下对锥齿轮同时进行齿线和齿廓修形,分析齿线和齿廓修形参数的改变对锥齿轮传动误差以及齿面接触区域变化的影响,通过调整修形参数改善齿轮的啮合特性,实现较好润滑性能和传动平稳性的目的。通过一对修形后的等基圆锥齿轮的加工和滚检,验证了TCA修形程序的正确性,为该型齿轮的啮合性能分析提供了理论依据和实验基础。     

含扭曲误差的鼓形斜齿轮接触分析

基于修形齿面的扭曲误差产生机理,推导出含扭曲误差的鼓形斜齿轮齿面数学方程;建立含扭曲误差的主动轮鼓形齿与未修形从动轮的轮齿接触分析(Tooth contact analysis, TCA)模型;并从计算齿面扭曲量的公式中选取螺旋角和修形量两个主要设计参数,分析其对传动误差和接触椭圆的影响规律。结果表明：齿向修形斜齿轮的修形量和螺旋角越大,齿面扭曲现象越严重;修形量和螺旋角增大使得传动误差幅值增大,影响传动平稳性;修形量对接触椭圆面积的影响小,而螺旋角增大,接触椭圆面积减小,使得接触应力增大,通过有限元分析验证螺旋角和修形量对齿面接触应力的影响;通过调整修形量和螺旋角可以控制扭曲量、传动误差幅值和接触椭圆面积,这对齿向修形斜齿轮的优化设计有较大的参考价值。     

砂轮位置偏差对圆柱线齿轮齿形影响的分析

在对圆柱线齿轮进行磨削加工时,机床精度以及砂轮和圆柱线齿轮工件之间的相对位置等因素都会对线齿轮齿形和接触线精度造成影响。为了提高线齿轮磨削加工后接触线的精度,对圆柱线齿轮成形磨削方法进行研究,并且对磨削过程中砂轮位置偏差对圆柱线齿轮齿形的影响规律进行分析。首先,根据圆柱线齿轮设计理论推导出圆柱线齿轮的齿面方程;其次,根据圆柱线齿轮的结构特点提出圆柱线齿轮成形磨削方法,并且推导出成形砂轮的轴向截面廓形;再次,推导出磨削加工过程中成形砂轮位置在存在偏心误差、轴向误差以及倾斜误差情况下的圆柱线齿轮误差齿面方程,并且运用Mathematica软件分析砂轮位置偏差对圆柱线齿轮齿形的影响规律;最后,运用VERICUT加工仿真平台对圆柱线齿轮进行磨削加工仿真,并且将仿真结果与理论计算结果进行对比,验证了砂轮位置偏差对圆柱线齿轮齿形影响规律分析的正确性。研究内容和分析结果可为圆柱线齿轮成形磨削过程中各项砂轮位置参数的调整提供可靠的理论参考。     

螺杆压缩机转子成形砂轮刃形计算

针对给出任意转子型线时转子齿面加工的成形砂轮刃形设计,利用螺杆转子加工过程中转子和砂轮的相对位置关系,通过对转子型线坐标系的旋转变换,建立空间转子坐标系和成形砂轮坐标系之间的几何映射关系;基于啮合原理,建立转子齿面与成形砂轮的接触线方程,并给出解析和离散两种转子型线表达方式的刃形求解方法。在此基础上,根据转子砂轮之间的设计间隙,通过对接触线沿转子齿面法向进行偏置,获得了修整后的砂轮等距齿面刃形,避免了传统修整方法导致的法向齿间间隙不均等问题。加工结果表明,该方法能够满足螺杆转子的加工精度要求,是一种有效的螺杆转子齿面成形砂轮的刃形设计方法,并可推广应用于其他螺旋面成形砂轮或盘形铣刀的刃形设计。     

修形直齿锥形齿轮啮合特性研究

为了避免直齿锥形齿轮发生边缘接触和降低对安装误差的敏感性,对小轮进行齿向弧线修形和齿廓抛物线修形.采用假想齿条的方法,模拟齿条与被加工齿轮的啮合运动关系,推导出齿轮齿面的数学模型,根据两齿面在啮合过程中的连续切触条件,建立了齿轮接触分析模型.仿真表明,修形后的直齿锥齿轮副,对安装误差的敏感性降低,且没有发生边缘接触,改...