基于刀具法向基准的奥利康准双曲面齿轮精确建模与验证

基于奥利康制准双曲面齿轮切齿原理和加工方法,分析了三面刀刀头的结构和安装位置,提出了基于刀具NS(neutral surface)平面法向基准下刀盘数学模型的建立方法。在此基础上,推导了奥利康制准双曲面齿轮的加工机床坐标系,建立了成形法大轮和展成法小轮的齿面数学模型,整理了一套基于三面刀盘奥利康制准双曲面齿轮精确化建模流程。通过齿面模型得到的数学齿面与通过KIMOS软件得到的45点齿面进行对比和实际接触印痕与理论接触印痕对比两种方法进行齿面验证。结果表明:大小轮推导齿面与实际齿面齿线和几何形貌基本一致,小大轮齿面基本重合;小轮凹面最大误差位于小端偏齿顶处,其值为0.007 5 mm,大轮凸面最大为0.002 3 mm;KIMOS计算的理论轮齿接触分析(TCA)、轮齿承载接触分析(LTCA)印痕与有限元计算印痕的位置方向基本一致,验证了齿面的正确性。     

高减速比准双曲面齿轮设计与切齿试验

高减速比准双曲面齿轮的设计重点在节锥的确定和轮齿几何系数的选取。本文给出了少齿轮数准双曲面齿轮设计的几何限制条件,节锥设计新的收敛条件。以小轮体积最大为目标,通过优化求解的方法,确定了大、小轮的节锥。运用Matlab和UG软件对齿数比为3∶60的准双曲面齿轮进行了三维仿真,最后在GH-35机床上完成了切齿试验,验证了少齿数高减速比准双曲面齿轮在理论和实践上的可行性。     

准双曲面齿轮螺旋变性半展成法加工调整方法

针对大轮和小轮加工刀盘轴线不平行造成接触区成对角接触及调整修正复杂的问题,提出了一种新的加工方法——螺旋变性半展成法,研究了螺旋变性半展成法的加工原理、切齿方法和曲率修正方法,建立了准双曲面齿轮副的切齿模型．给出了机床调整关系式．最后利用齿面接触分析对实例进行了验证,结果表明：采用螺旋变性半展成法加工准双曲面齿轮副时,大轮和小轮刀盘轴线互相平行,从本质上避免了接触区出现对角接触的现象,降低了调整修正过程的复杂程度．     

在共轭基础上的准双曲面齿轮主动修形设计

基于准双曲面齿轮大轮成形法加工的齿面方程,利用共轭理论计算出小轮的齿面点,根据齿轮副的功能需求提出了抛物线型的修形理论,设定了合理的修形量,结合VC软件实现了修形后齿面点的计算。在UG软件中建立了小轮的三维模型,通过加工中心进行了切齿试验,在测量中心进行了齿面测量。研究结果表明:修形效果达到预期目标,验证了齿面主动修形技术的可行性。     

准双曲面齿轮节锥参数设计的新方法

介绍了一种确定准双曲面齿轮节锥的新方法,利用坐标变换和矢量计算建立了关于准双曲面齿轮节锥基本参数的三个方程,通过预设小轮螺旋角,可确定准双曲面齿轮的大小轮的两个节锥,最后给出了一个算例并与格里森的设计进行了对比.     

高减速比准双曲面齿轮的几何演变

提出了一种弧线等高齿高减速比准双曲面(HRH)齿轮,探讨了HRH齿轮节锥的演变以及弧线等高轮齿在齿高和齿厚方向上的演化过程。分析了HRH齿轮几何特性的演变过程及其涉及的关键因素,给出了弧线等高齿HRH齿轮节锥设计的优化方法。利用大轮齿面几何和啮合方程推导出共轭小轮的齿面方程,求出离散齿面点坐标。对大小轮轮齿实体进行了三维建模仿真,并与所加工的实体模型进行了对比分析。证明了所提出的弧线等高齿HRH齿轮在理论和实践上的可行性。     

锥齿轮设计制造现代应用技术的研究

研究了弧齿锥齿轮和准双曲面齿轮的新切齿计算方法，开发了包含新切齿算法和旧齿算法的相应程序模块和应用技术软件系统。该系统可完成SGM、SFM、SGT、SFT、HGM、HFM、HGT、HFT切齿法的齿坯几何参数、切齿接触分析、磨齿调整参数和根切检验等计算。新切齿算法能指定大轮齿面上接触区中心的位置、该处的接触区长度，接触迹线的方向和轮副相对运动角加强度等参数。系统用户友好，易操作使用。     

小轮双鼓修形的面齿轮接触分析及试验

针对正交面齿轮中大轮不修形且小轮和大轮产形轮无齿数差,提出了小轮双鼓修形的方法,推导了小轮的双鼓修形齿面方程,进行了接触分析。完成了大轮面齿轮插齿加工,小轮双鼓修形磨削以及面齿轮副配对滚检试验。小轮双鼓修形后齿轮副接触印痕位于轮齿中部,传动误差呈抛物线型,啮合噪声明显降低。证明了小轮双鼓修形的理论方法。     

准双曲面齿轮设计加工集成系统的开发

运用VC^ 、MATLAB和AutoCAD二次开发工具ObjectARX2000，开发了准双曲面齿轮设计、加工与分析的集成系统。该系统根据设计的初始参数，在完成齿坯设计、强度校核的基础之上，在大轮的凸面和凹面上进行轮齿接触分析，对接触印痕、几何传动误差进行一阶与二阶修正，然后自动启动CAD进行绘图，并将最终的调整卡计算数据输出，实现切齿机床调整和切齿后轮齿的测量、检验、修正工作。本文简要论述了系统的开发过程和关键部分的实现方法。     

小轮双鼓修形的面齿轮传动啮合特性分析

研究了一种新的面齿轮传动修形方法,即小轮双鼓修形,大轮不修且小轮和大轮产形轮无齿数差。推导了小轮的双鼓修形齿面方程、面齿轮齿面方程;在涉及齿轮副安装误差的条件下,建立了轮齿接触分析模型。啮合性能分析表明:小轮双鼓修形能实现面齿轮副抛物线型的几何传动误差,能控制面齿轮接触路径的分布和走向,降低接触路径对安装误差的敏感性。     

指形铣刀基于刀倾法数控加工准双曲面齿轮

为了解决盘铣刀铣削重型准双曲面齿轮的经济性差、对机床要求高等问题,提出了采用指形铣刀基于刀倾法数控加工准双曲齿轮的方法。建立了准双曲面齿轮盘铣刀刀倾法加工和数控加工的数学模型,研究了齿面展成运动的等效转换方法。提出将指形铣刀安装在虚拟盘铣刀上,用数控轴控制指形铣刀的运动代替盘铣刀刀齿的有效切削运动,确定了指形铣刀通过有序圆弧插补来展成齿面。通过准双曲面小轮的数控加工仿真,验证了本方法的可行性。     

地铁列车减速器直齿轮弯曲疲劳有限元分析与试验

为研究地铁列车减速器小齿轮齿根部受力情况及弯曲疲劳裂纹萌生的机理,通过建立齿轮副有限元模型,对齿轮啮合过程进行瞬态动力学分析,得到了齿轮啮合过程中齿根处的应力-时间历程进而对齿根弯曲疲劳行为进行了试验研究。瞬态动力学分析表明,小齿轮齿根处在啮合过程中受到脉动循环载荷的作用,最大拉应力出现在齿轮啮合至分度圆时;且齿根处最大主应力的方向为沿齿根切线方向。齿根弯曲疲劳试验结果表明,裂纹在齿根弧线的中间位置萌生,方向为齿根切线的垂直方向。结合有限元分析结果可发现,齿根处裂纹在最大拉应力幅值位置萌生,其扩展行为受最大拉应力的主导。为进一步优化齿轮的设计、制造工艺及材料的选择提供了依据。     

点啮合齿面三阶接触分析的进一步探讨——V/H 检验法的理论

本文分析了点啮合锥齿轮副的两已知齿面在作V/H 检验时,V 和H 的移动量与大轮齿面上的接触斑点中心沿齿长方向的移动距离s 之比,以及大、小轮齿面上的接触迹线方向,大轮相对于小轮的瞬时角加速度及大轮齿面上瞬时接触区的倾角和主轴长度相对于s 的变化率,并给出了全部用显式表达的计算公式.根据所得参数,可对Gleason 制曲线齿锥齿轮的接触特性对加工和安装误差及受载变形的敏感性作出定量的判断.     

弯曲齿条啮合传动的重合度

齿轮齿条在工程应用中具有广泛的应用,通常使用重合度作为衡量齿轮齿条承载能力和传动平稳性的指标。但由于制造工艺或载荷等原因,齿条可能会发生弯曲变形,弯曲后齿轮齿条的重合度难以计算。基于齿条不同方向弯曲模型,分别得出齿条在沿齿向弯曲、沿齿背方向弯曲和沿齿侧方向弯曲的重合度计算公式,并进一步推导出复合弯曲条件下的齿条重合度计算公式。针对一种型号的齿轮齿条钻机进行实例分析,研究齿条在各方向上弯曲不同角度后的齿轮齿条重合度曲线,结果表明:齿条不同方向的弯曲角度对齿轮齿条啮合的影响程度各不相同,可得齿背方向弯曲对啮合的影响最为显著。     

准双曲面齿轮副的加载模型实验

本文采用相似模型实验方法直观地揭示了准双曲面齿轮副的加载啮合机理,分别讨论了齿轮副支承系统变形和轮齿自身变形对啮合的影响规律。其结论是建立该类齿轮副承载啮合性能分析计算方法的基础。     

小角度交错轴变厚齿轮齿根应力及影响因素分析

为了准确计算小角度交错轴渐开线变厚齿轮啮合过程中的齿根弯曲应力,采用空间齿轮啮合原理和有限单元法,分别建立了渐开线变厚齿轮齿面模型及空间小角度交错轴渐开线变厚齿轮啮合模型,提出了基于齿根及过渡圆弧精确建模的渐开线小角度交错轴变厚齿轮副齿根弯曲应力数值计算方法,对其齿根弯曲应力进行了分析,研究了关键设计参数顶隙系数、扭矩载荷、中心距误差、轴交角误差、小齿轮轴向误差以及大齿轮轴向误差对齿根弯曲应力的影响。结果表明,顶隙系数的增加使得齿根最大弯曲应力减小;轻载下齿宽方向的齿根应力分布较为平坦,重载下齿宽方向的齿根应力呈明显的抛物线状;轴交角误差和中心距误差的存在使得最大齿根弯曲应力增大,最大弯曲应力的位置随误差的正负而分别向轮齿的两端偏移,大小齿轮轴向位置误差对轮齿弯曲应力影响较小。     

准摆线内齿轮的插齿刀齿形

本文以短幅外摆线的等距线为原始齿廓(外齿轮),求取了与之共轭的内齿轮齿形(准摆线齿形)及切削这种内齿轮的插齿刀齿形,并寻求了用三圆弧替代插齿刀齿形的方法。实例证明,该方法能获得足够的齿形精度,而给插齿刀的制造带来了方便。     

齿轮轴3D综合弹性变形和齿向修形曲线的研究

本文根据典型实例进行计算分析,整理出大量数据和曲线,掌握了齿轮轴的整体变形状态并对弯、扭弹性变形作出定量分析,得出齿轮轴的“三维综合弹性变形曲线”,进而提出了“三维齿向理论修整曲线”。文中还分别给出了齿轮轴的弯曲变形量、扭转变形量、轴向压缩变形量、齿的弯曲变形量和轮齿啮合接触区局部弹性变形量等五种弹性变形量的对比数据。并在此基础上提出了“目标修形”(OM)的观点,为轮齿的合理修整提供了新的设想和依据.