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基于Pro/E的径向珩轮三维自动化造型及仿真研究

郑小艳  
【摘要】:随着现代机械制造技术的发展,齿轮传动中越来越多地采用硬齿面齿轮,对高效率、高精度加工硬齿面齿轮方法的研究也取得了一定进展。珩齿方法是硬齿面齿轮的高效率精密加工方法,珩齿技术的改进对齿轮精密制造具有重要意义。 由于珩齿原理及运动与剃齿相似,而径向剃齿法已经证明是剃齿工艺中一种更加高效的齿轮精加工工艺,随着对齿轮质量及产能的要求不断提高,轴向剃齿将会逐渐被径向剃齿所代替。因此,本文对与径向剃齿刀有着相似原理及运动的径向珩轮这种新型的珩齿刀具进行三维自动化参数造型及仿真研究是十分必要的。 本文根据空间啮合原理对新型齿轮精加工刀具径向珩轮的设计理论进行分析研究,通过齿面分析推导出径向珩轮的齿面啮合方程和齿面坐标公式。由分析可知:径向珩轮与被加工斜齿轮不再是点接触,而是线接触,径向珩轮的齿面由接触线构成,而且径向珩轮齿面的端截形不是渐开线,即径向珩轮齿面已经不是理论渐开线螺旋面,而是与被珩齿轮的齿面共轭的特殊齿面,但是径向珩轮的齿面与渐开线螺旋面非常接近,可以通过对渐开线螺旋面进行修形加工出来。 利用MATLAB软件本文对径向珩轮的齿面坐标和齿向、齿形修形量进行自动化编程计算,根据计算结果可知:径向珩轮在齿长上成反鼓形齿,在齿高上两端成方向相反的倾斜修形齿,其端面齿厚在各个不同的端截面上是不同的。将计算出的坐标值导入Pro/E中对径向珩轮进行三维自动化参数造型,并建立其装配模型,为径向珩轮的设计、建模、修形、接触分析、加工提供了依据。 在Pro/E中对建立的径向珩轮装配模型进行合理简化后,本文利用Pro/E和ANSYS之间比较完善的数据接口直接导入到ANSYS界面中,对径向珩轮进行非线性接触分析,并与同样齿数、模数、转矩和求解条件下的直齿珩轮、斜齿珩轮进行比较分析,通过对比三者之间的米塞斯应力、最大啮合面接触应力,可以发现:径向珩轮的米塞斯应力和最大啮合面接触应力相对于斜齿珩轮和直齿珩轮都较小,再一次证明径向珩轮可以减小齿轮齿形中凹误差,更加易于加工出鼓形齿轮。


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