硬齿面齿轮加工技术进展及展望

总结了国内外硬齿面齿轮加工的两个关键技术——工具技术和机床技术的现状。工具技术体现在新型材料和刀具涂层技术的应用、超硬磨粒CBN工具制备技术的成熟、工具结构设计和工具一体化技术日趋完善;机床技术体现在硬齿面齿轮加工用机床向数控化、高速高效、高精度、功能复合、绿色环保方向发展。分析了工具技术和机床技术在发展过程中的优势和存在的不足。最后,对硬齿面齿轮加工材料去除机理、振动珩齿机床、绿色加工技术等方面进行了展望。     

非零变位长锥距弧齿锥齿轮的加工方法

长锥距弧齿锥齿轮 ,由于其锥距超出机床加工范围 ,一直是齿轮加工中的一个难题。本文针对长锥距弧齿锥齿轮的加工特点 ,提出了不用变性机构加工长锥距弧齿锥齿轮的思想 ,将非零变位技术应用于长锥距弧齿锥齿轮的加工实践中。采用文中所述方法 ,研制出一对外锥距为 85 2 .6 5 2mm的非零变位长锥距弧齿锥齿轮。结果表明 ,在不改变现有机床的条件下 ,可加工出超出机床加工范围的长锥距弧齿锥齿轮     

面齿轮插齿加工中过程包络面和理论齿廓的干涉

实现面齿轮加工是面齿轮传动研究的基础,利用齿轮插齿加工方法,对正交非偏置面齿轮插齿加工中过程包络面和理论齿廓的干涉进行研究,目的是为了验证这种加工方法的可行性.根据插齿加工的原理,建立了面齿轮插齿加工坐标系,给出了插刀理论齿廓方程,推导了面齿轮插齿加工理论齿廓方程和加工中过程包络面方程;分析了过程包络面和面齿轮插齿加工理论齿廓的位置关系,仿真计算结果表明面齿轮插齿加工不会引起过程包络面和插齿理论齿廓的干涉;最终,通过面齿轮插齿加工试验论证了上述结果的正确性.     

线接触端曲面齿轮齿面的接触算法

为了研究线接触端曲面齿轮副的齿面接触特性,建立了端曲面齿轮副的传动坐标系,推导出齿轮副的瞬时回转轴及瞬轴面.应用齿廓啮合基本定理,从几何学的角度提出了线接触端曲面齿轮副齿面接触算法,求解出齿轮副的齿面接触印痕与齿廓点.根据齿轮副齿面接触分析结果,确定了端曲面齿轮齿面的修形位置.通过齿轮副对滚实验,验证了线接触端曲面齿轮齿面接触算法的正确性.     

渐开线齿轮的滚齿加工仿真及后处理研究

研究了滚齿加工的工作原理,分析了仿真加工的可行性。使用VB编程,实现了CATIA软件的二次开发,通过布尔差运算,完成了滚齿加工切削过程的仿真。研究了不同类型齿轮的加工实现方法,仿真加工了直齿轮和斜齿轮,以及正变位和负变位齿轮。对仿真加工得到的齿轮进行了齿面误差测量,测量结果表明仿真结果与理论齿形相比,误差控制在1μm以内。通过齿面重构,使得齿面缺陷得以修正,便于网格划分和接触分析,为后续有限元分析相关力学性能提供了高精度模型。     

斜齿轮齿向修形对承载能力的影响

以某钢厂1580热连轧机减速机斜齿轮为研究对象,建立减速机斜齿轮的Pro/E参数化三维模型,根据斜齿轮啮合原理,对三维模型实现了无干涉装配。利用有限元分析软件,得到啮合齿接触带中心位于不同位置时齿轮的齿根最大弯曲应力和齿面最大接触应力。通过对比不同齿向修形参数下斜齿轮的应力值,确定了最佳齿向修形长度,为硬齿面斜齿轮的设计加工提供有价值的参考。     

弧齿锥齿轮齿面的高精度修形方法

为了改善齿轮的啮合传动性能,提出基于Ease-off的弧齿锥齿轮齿面修形优化方法.通过预置齿轮副重合度、对称抛物线传动误差及接触椭圆参数,分别沿接触路径和啮合线对小轮齿面进行双向修形,获得目标齿面;建立最小二乘法优化模型,采用基于置信域策略的列文伯格-马夸尔特优化算法反求与目标齿面高精度逼近的小轮机床调整参数.算例表明,经过有限次迭代优化,可获得逼近目标齿面的一组机床调整参数,实现预置传动性能,且齿面偏差不大于2.0μm;齿轮副的设计重合度、传动误差幅值及接触椭圆参数对修形优化的迭代次数和精度有直接的影响.     

双圆弧齿轮齿面接触分析

应用齿轮啮合原理推导了点接触双圆弧齿轮的啮合关系和接触方程，采用无约束优化法对接触点进行求解，得到双圆弧齿轮齿面的接触迹线，并对各种误差条件下啮合迹线进行分析，实现了计算机模拟双圆弧齿轮的接触情况。     

面齿轮磨削仿真及齿面误差分析

为了研究经蜗杆砂轮磨削后的面齿轮齿面误差对其啮合性能的影响,运用CATIA二次开发设计面齿轮插齿及磨齿的仿真流程,并对面齿轮插齿及齿面磨削进行加工仿真,得到经插齿和磨齿的面齿轮齿面,并对磨齿后面齿轮齿面接触和误差进行仿真。同时,加工出一定参数的面齿轮,对其啮合性能进行实验测试。通过传动误差分析,发现经蜗杆砂轮磨削的面齿轮比经插齿得到的面齿轮啮合性能要优越,因此,磨削后的齿面误差对其啮合性能影响可以忽略。     

摆线齿准双曲面齿轮实际齿面接触分析

为评估已加工的摆线齿准双曲面齿轮的啮合质量,基于实测齿面坐标点数据,用非均匀有理B样条(NURBS)曲面拟合离散点得到高度逼近真实齿面的数字化齿面,并依据空间啮合理论进行了数字化齿面的轮齿接触分析(TCA).与传统的滚检试验相比,该方法在获得实际齿面接触印痕的同时还可以获得传动误差曲线,比较全面地反映了实际齿面的啮合信息.最后通过比较某高速车桥齿轮副数字化齿面TCA与滚检试验结果,验证了文中方法的可行性.     

旋切方式作用的新型钻头破岩特性与试验分析

在分析传统三牙轮钻头破岩特性的基础上,提出一种旋切方式破岩的新型钻头(旋切钻头)。运用柱坐标与复合运动原理,建立破岩过程切削齿的位置方程、速度方程和加速度方程。同时结合算例参数,分析不同齿圈切削齿破岩过程接触段上的速度和加速度分布规律。根据加速度计算结果进行切削齿破岩工作力学和失效机制研究。结果表明:在钻进过程中,旋切钻头的切削齿以冲击、旋切方式破岩,不同齿圈切削齿同时切削井壁,且大齿圈切削齿过井眼中心,运动速度快,可有效地提高钻头心部破岩效率。试验结果验证了算例分析和计算方法的正确性,建立的计算方法修正了现有研究的部分错误,且适用于其他牙轮钻头与复合钻头的研究。     

高强度低噪声斜齿圆柱齿轮的研究

本文采用非零负变位传动设计和加长齿高来提高圆柱斜齿轮强度、降低噪声．经切齿和噪声试验证明：不必磨齿和优选材质，也不必工装投资，利用原有刀具和切齿机床，就可以满足要求，具有现实的经济效益．     

基于齿面参数化表示的准双曲面齿轮的设计

为了能将拟合齿面模型用于准双曲面齿轮的设计，采用加工仿真方法获得了齿面上离散型值点坐标数据，完成了齿面非均匀有理B样条的曲面拟合．依据准双曲面齿轮的主动设计原理，解决了在已知齿面的NURBS表示、齿面接触迹线和传动比函数的条件下来设计未知齿面的关键技术，给出了基于离散化齿坯模型的加工仿真算法，将齿面的接触分析问题转化成一个优化问题，从而构建了齿面接触分析模型，并在其中采用啮合点法线与啮合点间连线之间的夹角趋于0的条件替代了法线重合条件，研究结果表明，齿面的NURBS表示模型可以作为面向准双曲面齿轮设计与制造过程的统一模型，以该模型为基础，可以完成齿面设计、数控机床刀位数据生成和坐标测量路径规划等一系列重要工作。     

渐开线直齿轮轮齿载荷及应力计算方法

齿轮在工作过程中,由于存在单对齿与双对齿的交替啮合、齿轮的啮合点位置不断发生变化、齿轮在啮合中产生弹性变形等原因,使得齿轮的载荷十分复杂,要精确计算齿轮啮合过程的受力较为困难。对渐开线直齿轮的啮合过程进行了分析,建立了齿间载荷分布的基本力学模型,分析了齿轮啮合过程的变形协调关系,推导了参与啮合的轮齿所发生的各种挠曲变形和弹性接触变形的计算模型,进而建立了能够精确计算齿轮啮合过程中受力的计算方法。通过一个具体的计算实例,计算了齿轮啮合过程中齿面受力、齿根应力和齿面接触应力的变化规律,并用曲线进行描述。此计算方法能够较为精确地计算齿轮在啮合过程中不同位置的受力和应力,为精确进行渐开线齿轮的力学分析提供了一种有效的新方法。     

淬硬齿面齿轮的滚削加工

本文综合国内外滚削加工淬硬齿轮的研究成果,简要介绍:淬硬齿面齿轮滚削加工的切削特性;硬质合金负前角滚刀的设计原则;对滚齿机的要求;切削条件的选择。     

A METHOD OF ANALYSIS OF MACHINE TOOL TRANSMISSION CHAIN ERROR

The indexing transmission chain error of gear cutting machines is an obviously periodic timefunction. If data are acquired properly while surveying and analyzing the error with grating typeinstrument attached to a micro-computer, the analysis will be easier and quicker. In this paper,such a system is introduced; a data acquiring interface is designed. Therefore, real-time samplingcan be performed. The results obtained from the indexing tramsmission chain error of several gearhobbing and shaping machines with this system were satisfactory.     

离散齿谐波传动啮合力及接触应力分析

对离散齿谐波传动啮合副进行力学分析,基于变形协调方程计算作用于离散齿上的力,并根据赫兹方程求解啮合副处的接触应力.由离散齿谐波传动的周期性,通过连续取波发生器的输入角值,得到离散齿谐波传动啮合力和接触应力在刚轮齿廓、波发生器和离散齿体上的分布.对刚轮齿廓出现与未出现顶切现象,得到啮合力和接触应力在接触面上的变化趋势,以及传动中出现高啮合力和高接触应力的位置,为进一步的强度校核和结构优化设计提供依据.     

活齿齿形的加工原理及其加工装置的研究

本文在活齿传动原理的基础上,应用运动转化理论,形成了活齿齿形的范成加工原理,根据此原理设计出通用的活齿齿形的加工装置(或称活齿齿形的加工附件)。它的突出特点是可以作为附件加装在现有的滚齿机上,用比较简单的刀具,能够准确地加工出参教可以任意选择的活齿齿形,为进一步普及和推广活齿传动的应用创造了有利条件。     

基于ABAQUS的采煤机截割部行星传动的接触应力

采煤机截割部行星齿轮传动载荷较大,常出现接触疲劳失效。针对这一问题,通过CAXA软件建立齿轮二维模型导入PRO/E软件后的实体模型,并利用ABAQUS/Explicit作为仿真平台,对齿轮啮合装配并进行非线性啮合接触分析,研究齿轮啮合传动时应力在齿轮轮齿的分布情况。结果表明:接触应力沿齿宽方向分布明显偏置,最大接触应力主要分布在太阳轮轮齿动力输入端的边缘部分。单齿啮合、两对齿啮入和啮出时,最大接触应力分别为1 264、1 529和869 MPa。     

交错轴非渐开线变厚齿轮齿形误差与齿向误差的分析

很多进口机械中应用了交错轴非渐开线变厚齿轮传动，目前国内在该领域的研究还是空白。为了在国内现有机床上实现交错轴非渐开线变厚齿轮的加工，必须对该种齿轮的齿形误差与齿向误差进行分析，这方面的研究国内外未见报道。该文基于空间啮合理论，利用微分几何方法首次对该种齿轮的齿形误差与齿向误差进行计算，并给出计算实例。计算结果表明，可通过轮齿修形实现该种齿轮的加工。