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螺旋锥齿轮虚拟加工系统的研究

薛德余  
【摘要】:螺旋锥齿轮用来传递相交轴之间的定传动比回转运动,由于具有承载高、重叠系数大、平稳性高、噪音低、振动小的特点,因此被广泛应用于汽车、飞机、采矿机械等大功率机械上。螺旋锥齿轮的几何特性与啮合过程非常复杂,机床结构和加工调整也很困难,同时加工刀具、机床调整、加载变形和装配误差等各种因素的改变都会引起其啮合、承载及振动性能的变化。因此设计和制造中螺旋锥齿轮的质量和性能控制十分困难。传统的加工方法是通过多次试切,多次调整机床来实现轮齿所具有的较好接触区,但是试切调整对操作人员的要求较高,且加工周期较长,因此生产成本相当高。世界上主要有三家生产螺旋锥齿轮的公司——美国GLEASON公司、瑞士OERLIKON公司和德国KLINGEIBERG公司。这些公司对外均进行技术保密,外界很难获得螺旋锥齿轮的加工技术。 本文模拟了实际螺旋锥齿轮的加工过程,对弧齿锥齿轮加工机床进行数学建模——建立机床坐标系和工件坐标系,利用切齿时刀盘上的相邻齿刀刀刃留在齿坯上的刀痕直线的交点(或最近点)作为齿面点,进行数学公式的推导,得到螺旋锥齿轮的齿面点的数学表达式,并且利用VISUAL BASIC编程语言进行了弧齿锥齿轮齿面点的切齿程序的编写。此程序最大的特点就是和实际的加工过程相似——不但齿轮的形成过程和实际相同,而且机床切齿参数的调整过程也和实际一样,因此使用者可以直接在计算机上调整切齿参数,从而根据自己的要求来模拟加工,得到满意的切齿参数,进而在实际机床上获得满意的产品。在三维软件中可以对切齿程序所得到的齿面点进行三维建模,进而可以进行齿轮副的干涉、强度等检测。使用这种方法可以节省大量的调整时间、试切时间,而且还节省了原材料,降低劳动工人的强度。 论文举例说明了在三维建模软件环境中,利用切齿程序所得的螺旋锥齿轮齿面点来得到三维实体的过程,以及所进行的螺旋锥齿轮副的干涉检查。根据干涉结果对螺旋锥齿轮的切齿参数进行调节,直至得到比较满意的螺旋锥齿轮副。


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