剃齿加工中齿面“中凹”现象的机理分析

理论分析证明，剃齿加工中，刀具和齿轮之间齿面相对滑动速度的变化以及同诱导法曲率的变化是引起齿轮齿面产生“中凹”现象的重要原因，剃齿后，工件齿根部的齿形比齿顶部的齿形要低也得到了理论证明。此外，还分析了刀具参数和齿轮参数的变化对齿轮齿形误差的影响。     

剃齿时齿形中凹现象的形成机理

本文综合啮合原理、微分几何和弹性力学的基础理论,对剃齿过程中刀具齿面和被剃齿轮齿面间的失配进行了分析。最后利用径向力求出了齿面间的压切量,从而解释并验证了剃齿过程中产生的齿形中凹现象。这对提高剃齿精度、降低噪音有着重要意义。     

轴向剃齿时齿向误差的形成机理及消除措施

本文试图从几何学和运劝学的角度系统地分析齿向误差形成的原因、特征和机理,并针对性地提出相应的消除措施,以便保证产品质量、降低成本和提高生产率。     

硬齿面齿轮剃齿刀的刃形设计及其剃削性能的研究

为了改善淬硬齿轮的质量,发展了一种由超硬材料制成的新型剃齿刀,它依靠剃磨或剃珩作用切除薄层金属。本文除介绍此种剃齿刀的结构特点外,还着重论述了设计方法及切削性能。     

被剃齿面中凹误差的分析计算

运用啮合原理、微分几何和弹性力学等基础理论，对剃齿过程中的切削深度进行分析计算、定量解释并验证了被剃齿面产生的齿形中凹误差，对提高剃齿精度、降低齿轮传动噪音有着重要意义。     

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。     

基于刀具齿廓修形的弧齿锥齿轮齿面设计

为避免表面研磨弧齿锥齿轮在重载情况下发生边缘接触,改善齿面应力分布,用弧线刃刀具替换展成齿轮齿面的直线刃刀具.首先,基于刀具的几何结构建立新型刀具的数学模型,并建立了切削刃锥面;然后,基于非齐次坐标变换建立弧齿锥齿轮在数控机床上的加工方法并获得理想齿面;最后,以face-milled弧齿锥齿轮工作面为例,对基于直线刃刀具和新型弧线刃刀具加工所得的齿轮副进行几何齿接触分析(TCA)和有限元分析(FEA).研究结果表明,提出的刀具齿廓修形方法能够明显改善face-milled弧齿锥齿轮的啮合性能.     

齿面磨损最小直齿锥齿轮Ease-off修形设计与分析

为了改善齿轮传动性能和可靠性,提出了直齿锥齿轮齿面抗磨设计与分析方法。该方法结合碟型刀具在摇台型机床切制直齿锥齿轮方法获得大轮齿面;通过预置传动误差及抛物线修形参数设计小轮法向Ease-off曲面,并叠加于大轮的共轭齿面表达修形齿面。结合齿面接触分析、承载接触分析、Archard磨损公式,提出考虑磨损深度影响的齿面承载接触分析数值方法,将齿面几何分析与力学分析融为一体,且充分考虑了安装误差、齿面修形和磨损的耦合性,可准确快速获得齿形重构后的齿面磨损量;以无磨损时承载传动误差幅值(ALTE)最小、齿面磨损次数最多进行修形优化设计,获得最优Ease-off曲面,并分析磨损对ALTE的影响。结果表明:相同磨损量下,随载荷的增加磨损次数逐渐减少且趋于相等;随齿形重构次数增加,主要是双齿啮合区的齿面初始间隙增加,导致承载变形增大;多载荷工况下,随磨损次数增加最小ALTE及其对应的载荷逐渐增大;共轭齿面轻度磨损后ALTE有所改善。     

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。     

大模数硬齿面高精度滚剃刀的齿形制造

在进行大模数硬齿面高精度滚剃刀的研制中,将圆弧拟合的方法用于渐开线蜗杆的齿形制造,可以提高滚剃刀渐开线的齿形精度。本文采用圆弧拟合大模数滚剃刀渐开线蜗杆法截面齿形曲线,进行了渐开线蜗杆法截面齿形计算及圆弧拟合误差的分析计算,并采用计算机进行优化计算,将理论造型误差控制在0.7μm以下;通过对滚剃刀渐开线蜗杆的圆磨,使滚剃刀的齿形制造精度在AA级的水平上进一步提高,从而有效地保证了滚剃刀渐开线的齿形精度。该方法在使用中简单易行,为精度级渐开线蜗杆的制造提供了新方法。     

加工鼓形齿时径向剃齿刀修形量计算方法

根据径向剃齿刀与被剃齿轮间存在的一一对应关系,提出一种加工鼓形齿时径向剃齿刀修形量的计算方法．用抛物线近似表示被剃齿轮的齿向鼓形量,采用一一对应映射方式将被剃齿轮的齿向鼓形量加到径向剃齿刀理论齿向线上各对应点的修形量上,得到加工鼓形齿轮的径向剃齿刀最终齿向修形量．     

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.     

大模数硬齿面高精度滚剃刀设计与制造

在总结国内外经验的基础上研制一种新型滚剃刀。这种滚剃刀以滚切方式进行,由于刀具的侧切削刃具有较窄的刃带,从而也具有剃削作用。对这种滚剃刀在中小模数硬齿面齿轮上进行模拟实验的结果,表明齿轮的精度和光洁度都有了明显的提高和改善。这种新型刀具的制造为大模数硬齿面齿轮精加工刀具提供了一种新途径。     

齿面接触分析初始值自动求解算法实现

建立了一套齿面接触区分析计算时可自动求解初始值的算法．以建立的齿面数学模型为基础,将齿面离散化成点阵结构．对于一对啮合的齿面,在这两个齿面点阵上分别任意取一点,在装配坐标系下,使这对点绕各自的旋转轴转一定角度后法矢量相等,计算出这对点的空间距离．考虑到整个齿面点阵点的组合,找到空间距离最小的一对点,则由这对点给出的相应参数值便可作为求解齿面接触区分析的初始值．通过实际算例,验证了该算法的有效性和实用性．     

等基圆锥齿轮的齿面曲率分析

以数控加工技术和等基圆曲线齿锥齿轮理论为基础,导出了考虑齿线修形时,仿形加工等基圆锥齿轮的指状铣刀中心轨迹方程;确定了考虑齿廓修形时指状铣刀的廓线方程;导出了铣刀回转曲面的主曲率、主方向和任意方向的法曲率;按共轭曲面理论,由刀具曲面的几何结构和刀具与轮坯的相对运动,确定了被加工齿面的法矢、主方向、主曲率和任意方向的法曲率·为齿面啮合分析、修形设计及强度计算奠定了基础·     

剃齿过程中刀齿与轮齿弯曲变形分析

探讨了剃削过程中刀齿与轮齿接触点的变化规律,根据实测剃削力的大小运用三维有限单元法计算了刀齿与轮齿在接触点的变形,并对变形进行了分析,作出了刀齿与轮齿的弯曲变形曲线。它为进一步研究实际剃削是与变形之间的关系奠定了基础。     

关于双圆弧齿轮断齿危险点的探讨

本文用三维有限单元法对双圆弧齿轮在载荷作用下接触区长度和螺旋角与齿腰和齿根的应力关系进行了分析,通过计算得出最大应力的位置与接触区长度的变化关系。指出,存在一个临界接触区长度,当实际载荷作用接触区长度超过该值时,则齿根应力大于齿腰应力,否则齿腰应力大于齿根应力。同时指出,齿顶也是产生裂纹的危险部位。     

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.     

渐开线齿轮齿面波纹度的隶属函数分析

采用模糊数学隶属函数分析齿面波纹度、粗糙度两种成分的交融性,及二者几何参数分界线的模糊性,并将二者定量分离。通过实验,对不同切齿工艺过程中形成的齿面几何特征进行分析,有效分离和评定齿面波纹度成分,研究其对齿面使用性能的影响。研究证明,齿面粗糙度数值增大,其波纹度也增大;齿面粗糙度数值的大小对波纹度有着直接的影响。这种方法完全打破了传统的、仅用数值分离表面粗糙度和表面波纹度的方法,为降低齿面波纹度、寻求齿面合理的加工规范、确保产品质量提供理论依据。