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弧齿锥齿轮及准双曲面齿轮的切齿仿真技术研究

曹广群  
【摘要】:长期以来,弧齿锥齿轮和准双曲面齿轮的齿面形式只能在有限的几种模式中选择,其齿面形式取决于所采用的机床形式。近年来,随着各公司开发的数控铣齿机形式趋同,不仅改善了弧齿锥齿轮的性能,而且使在同一种数控铣齿机上可以加工出不同齿制的弧齿锥齿轮。在采用数控铣齿机进行弧齿锥齿轮和准双曲面齿轮的加工方面,各项研究则是刚刚开始。目前所采用的主要方式是将传统的适用于摇台机床的模型推广到数控机床上,这不但使原有的齿面加工模型进一步复杂化,而且不利于充分发挥数控铣齿机的固有优势,为此世界各国都在开展与数控铣齿机相适应的齿面加工模型的研究工作,其中一个重要方面就是建立面向数控铣齿机床的切齿仿真系统。 齿轮传动的功能是靠齿轮副的啮合运动来实现的。齿面加工精度对齿轮的传动性能是至关重要的,它不但会影响齿轮副的相对运动特性、润滑性能、传动效率、承载能力,而且会影响齿轮副的振动、噪声以及工作的可靠性。随着技术的发展,追求承载能力大、振动噪声小、节能高效、体积小、重量轻,以及能在高速和重载条件下工作的齿轮是齿轮传动技术的发展趋势。因此,提高齿轮加工质量是提高齿轮传动质量的关键。而对于弧齿锥齿轮以及摆线齿锥齿轮、摆线齿准双曲面齿轮等复杂齿轮,其加工质量主要靠齿轮副传动中齿面上的接触区和运动平稳性来衡量。由于影响弧齿锥齿轮以及摆线齿锥齿轮的齿面精度的因素很多,要得到理想的接触区,需要多次试切和多次机床调整,费时费力,同时多次试切中机床的调整依靠工人的经验,有些盲目性,因此,研究各个机床调整参数对齿面精度的影响对实际加工有很好的指导作用。 弧齿锥齿轮的齿形加工质量,主要靠齿轮副传动中齿面上接触区和传动平稳性衡量。为了改善齿形加工质量,需要从本质上了解接触区和运动曲线形成机理以及评价准则。通常评价弧齿锥齿轮接触和运动质量的方法完全都是依靠人工来完成修正工作,这样使得加工效率很低,有时甚至会造成轮坯的报废,因此利用计算机仿真接触情况,了解接触点的迹线,对实际加工有很重要的指导意义。 针对以上存在的问题,本论文进行了如下创新和研究工作: 1.探讨了Klingelnberg摆线齿准双曲面齿轮、Oerlikon准双曲面齿轮以及Gleason弧齿锥齿轮齿坯的参数化设计,研制了三种齿制的齿轮齿坯设计以及参数化建模程序。 2.研究了三种齿制齿轮的切齿加工原理,并对加工过程中,刀盘、轮坯以及冠轮之


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