变齿厚斜齿轮的齿面生成研究

根据齿轮啮合原理及变齿厚斜齿轮的加工原理,由产形齿条的齿面方程,推导了变齿厚斜齿轮渐开螺旋面、过渡曲面及齿根面的齿面方程;用Matlab编程生成了变齿厚斜齿轮完整、精确的齿面;由生成齿面上点的三维坐标值,建立了变齿厚斜齿轮的精确实体模型。这一齿面生成的方法具有一定的通用性,可以方便地生成圆柱直齿轮、斜齿轮以及变齿厚直齿轮的精确齿面。     

渐开线斜齿轮整体虚拟滚齿仿真及齿面精度研究

利用专业三维软件CATIA V5的宏程序功能,基于共轭齿面包络加工原理,研究了滚刀加工渐开线斜齿轮的计算机虚拟加工问题,完成了斜齿轮的整体虚拟滚齿切削仿真技术。利用CATIA中的命令提取并结合由虚拟加工得到的众多细小曲面来形成齿轮齿面,实现了精确齿轮整体模型的仿真加工方法,并通过与理论齿面比较,齿面精度误差在1μm以下,验证了该方法的正确性,并对可能影响齿面精度的加工因素进行了探讨。本方法为提供齿轮机床的误差形成原理,以及理论齿面和误差齿面的齿轮有限元分析提供了一个虚拟的三维数据研究平台。     

基于圆柱齿轮齿顶修形的弧线齿面齿轮齿面设计研究

面齿轮是一种由渐开线圆柱齿轮与近似锥齿轮相互啮合的一种新的齿轮传动形式.弧线齿面齿轮是以渐开线弧线齿圆柱齿轮为假想刀具包络展成的面齿轮.推导了面齿轮工作齿面方程,并对圆柱齿轮齿顶进行圆角化修形设计;推导了截面圆角方程、圆角曲面方程以及修形后的弧线齿面齿轮过渡曲面方程,并通过Matlab对两种齿顶形式的圆柱齿轮建立数学模型,得知齿顶圆角包络产生的面齿轮要比齿顶尖角包络产生的面齿轮在内径齿根部的齿厚更大.研究结果表明,对刀具齿顶进行圆角化不仅可以避免面齿轮与圆柱齿轮边缘接触导致面齿轮齿面磨损,还可以增大面齿轮内径齿根处的厚度,该种面齿轮修形方式也为其他齿形面齿轮提供了理论依据.     

圆弧齿廓面齿轮齿面设计

针对渐开线齿轮传动存在的缺点,综合面齿轮传动的各项优点,将圆弧齿廓应用于面齿轮,提出圆弧齿廓面齿轮传动。采用理论分析、数值计算与物理实验相结合的研究方法对圆弧齿廓面齿轮齿面进行设计。基于齿轮啮合原理和微分几何理论,首先对圆弧齿条基本齿形的共轭齿形齿条齿面方程进行建模,然后利用包络成形理论推导出了加工圆弧齿廓面齿轮的刀具齿面方程,进而由刀具与圆弧齿廓面齿轮互为包络成形理论推导出面齿轮的工作齿面及过渡曲面的方程。最后应用MATLAB软件编程求解出齿面点集并导入到CATIA软件中自带宏程序的EXCEL表格中,运行宏程序并生成轮廓曲线,再利用曲面拟合的方法得到圆弧齿廓面齿轮的三维物理齿面。经与切齿包络仿真模型对比,验证了其准确性。     

齿廓方向修形的斜齿面齿轮啮合特性研究

主要研究了修形面齿轮副传动的啮合特性.提出了一种沿齿廓方向抛物线修形的面齿轮齿面结构,对传统斜齿面齿轮和修形的斜齿面齿轮副的啮合进行了比较.计算机仿真表明,修形的斜齿面齿轮传动啮合性能明显改善,接触路径沿两齿面齿长方向分布,有效避免了边缘接触;啮合区域对安装误差较为敏感,特别是轴夹角误差的大小,对啮合印痕在齿面上分布的影响尤其明显,容易导致接触区域向面齿轮的大端和小端偏移.     

斜齿面齿轮蜗杆砂轮磨削的双参数法

针对面齿轮硬齿面磨削加工中存在的困难,提出用蜗杆砂轮磨削的双参数法来磨削面齿轮。借助一个渐开线斜齿圆柱齿轮的刀具齿面推导出蜗杆砂轮齿面,由蜗杆砂轮齿面经双参数包络生成斜齿面齿轮齿面。确定了刀具轴与蜗杆砂轮轴夹角大小,分析了双参数包络的形成及包络过程,并用计算机形成了可视化结果,获得了理想的面齿轮齿面。     

螺旋齿面齿轮两自由度车齿原理研究

针对现有齿轮加工方法不能加工较大螺旋角的螺旋齿面齿轮问题,提出了一种螺旋齿面齿轮的车齿加工方法。根据空间交错轴啮合原理,建立螺旋齿面齿轮两自由度车齿的理论加工模型,研究车齿刀、假想螺旋产形齿轮和螺旋齿面齿轮的安装布置关系,分析面齿轮车齿中的自由度,建立车齿中刀具和面齿轮的展成运动模型。以直齿渐开线作为刀具的切削刃形,运用微分几何与啮合原理,推导车齿加工的啮合方程、螺旋齿面齿轮的工作齿面方程以及过渡齿面方程,并建立了螺旋齿面齿轮的车齿齿面与理论齿面的误差分析模型。仿真表明：凸齿面离散点误差为-0.01～-0.02mm,凹齿面离散点误差接近0,从而验证螺旋齿面齿轮两自由度车齿加工原理的可行性。     

滚齿直齿圆锥齿轮齿形的研究

对滚齿直齿圆锥齿轮提出了在其范成齿条的法面内,将一对滚齿直齿圆锥齿轮的啮合关系,与齿轮和范成齿条的加工啮合关系相结合的研究方法.在此基础上,利用包络法分析建立了滚齿直齿圆锥齿轮轮齿的齿面方程、滚齿直齿圆锥齿轮和范成齿条啮合的接触线方程.研制了可调倾角式滚切圆锥形齿轮加工装置.进行了直齿圆锥形齿轮滚切加工试验.结果表明加工的齿轮齿面形状与建立的齿面方程一致.     

新型点接触抛物线齿轮齿面展成及参数特性研究

建立了新型点接触抛物线齿轮的加工坐标系统。根据空间啮合原理推导了展成点接触抛物线齿轮的啮合方程与齿面方程,并通过齿面仿真实现了齿面可视化。推导了小齿轮发生根切与齿顶变尖的理论公式,研究了齿轮齿数、压力角、螺旋角以及抛物线系数等参数对抛物线小齿轮极限齿顶高系数与齿根高系数的影响。研究了采用盘形刀具加工抛物线齿轮的方法,并推导了刀具轮廓方程。本文研究为新型高强度抛物线齿轮的设计与加工提供了依据。     

双自由度包络法推导双圆弧齿轮齿面方程

根据齿轮啮合原理,采用双自由度包络法,由双圆弧齿轮滚刀的齿面方程推导出齿轮齿面方程,为研究双圆弧齿轮加工中的误差因素对齿轮精度的影响提供了一种数值解法。     

基于ANSYS的斜齿面齿轮传动的弯曲应力分析

给出了斜齿面齿轮齿面的一般方程,建立了面齿轮传动的三齿几何模型,形成了圆柱齿轮和面齿轮的有限元分析模型,研究了在不同参数(齿数、模数、齿宽和螺旋角)条件下,在齿顶受载时两齿轮的弯曲应力分布规律;分析了外力作用位置沿齿长方向变化时两齿轮所受弯曲应力的分布规律,并对比了螺旋角变化时弯曲应力的变化规律,得出了相应的结论.     

非耦合安装误差对斜齿轮与面齿轮传动的啮合迹灵敏度研究

对渐开线斜齿圆柱齿轮和面齿轮的啮合传动进行了研究,从齿面的几何计算入手建立了斜齿轮和面齿轮的齿面方程,并在此基础上形成了数值齿面。本文还研究了系统的安装误差,并把系统的安装误差分解为偏置距,径向误差,轴线夹角误差。在此基础上利用计算机编程仿真的方法,重点研究了一对齿轮在两项误差为零的情况下,其中一项误差对啮合迹线在齿面上的位置的影响。     

Tooth contact analysis of face-gear drives

Based on the face-gear generation process, the analytical geometry of the face-gear drive and its mathematical model for tooth contact analysis of the face-gear and the spur pinion meshing were derived. The tooth contact paths and the transmission errors due to assembly error along the axis of face-gear, misalignment of crossed and angular displacements between axes of spur pinion and face-gear were analyzed. Furthermore, the conditions of undercutting and pointing in the generation process were studied. Several design charts were then developed. Finally, the conditions of undercutting and pointing for a face-gear drive were all identified in meshing with and without assembly error along the direction of the axis of face-gear and misalignment of angular displacement between axes of spur pinion and face-gear. Several numerical examples were also presented.     

面齿轮传动安装误差特性研究

对渐开线直齿圆柱齿轮和面齿轮的啮合传动的安装误差范围进行了研究。建立了面齿轮齿面方程,应用微分几何和啮合原理形成了齿面啮合迹;通过分析齿面啮合点处的弹性变形与其曲率的关系,得到了面齿轮上的齿面啮合域;最后分析了安装误差对传动误差和啮合域的影响,并确定了满足设计啮合域要求的安装误差变动范围。     

斜齿面齿轮齿面接触问题的有限元-线性规划解法

提出了一种基于有限元及线性规划计算斜齿面齿轮齿面接触区域载荷分布及啮合刚度的方法。建立了斜齿面齿轮齿面的数学模型,基于matlab实现其齿面及接触轨迹的可视化;基于有限元思想,并结合线性规划改进的单纯形算法,得到齿面接触区域各点载荷分配;根据接触区域平均变形量和载荷计算了啮合齿对的啮合刚度;计算了接触区域最大压应力,并与Hertz理论的计算结果进行对比,验证该线性规划算法的有效性。     

采用碟形砂轮的斜齿面齿轮磨齿技术研究

为了制造出高精度硬齿面斜齿面齿轮和获得抛物线传动误差并改善啮合性能,对采用碟形砂轮加工双向修形的斜齿面齿轮的磨齿方法进行了研究。设计了渐开线失配的碟形砂轮齿面,分析了碟形砂轮磨削斜齿面齿轮的展成原理,根据展成原理和用渐开线失配的碟形砂轮并改变砂轮的运动,推导出双向修形斜齿面齿轮的齿面方程。给出了双向修形斜齿面齿轮的齿面计算和接触分析实例,结果表明:理论齿面的最大齿面误差为5.98×10-4μm,采用碟形砂轮加工双向修形斜齿面齿轮的磨齿方法是可行的,获得了斜齿面齿轮抛物线传动误差,避免了边缘接触并改善了斜齿面齿轮的啮合性能。     

基于小轮磨齿修形的面齿轮接触性能分析

提出了直齿面齿轮的碟形砂轮磨齿方法,根据磨齿加工原理,建立了碟形砂轮磨齿加工模型,利用磨齿加工过程中对小轮的双向修形来实现面齿轮副的啮合性能优化,推导了面齿轮齿面和小轮修形齿面方程。算例表明,对小轮磨齿加工参数和修形参数的调整,可使齿面接触迹线的位置和方向得到改善,从而降低面齿轮副对安装误差的敏感性,并得到抛物线传动误差,有效减小因安装误差引起的振动与噪声。     

基于LS-DYNA的正交面齿轮动态接触分析

以圆柱齿轮和面齿轮传动为研究对象,采用齿轮啮合原理,分别形成了两者的齿面数据,在此基础上,采用CATIA形成了齿轮齿面,并对齿轮轮齿进行了几何实体造型,而后利用ANSYS/LS-DYNA对面齿轮进行动力学接触仿真分析,计算了齿轮副在动态啮合过程中齿面接触应力的变化情况,并对结果进行相应的分析。     

考虑表面粗糙度的面齿轮齿面接触应力分析

根据齿轮啮合原理,得出了面齿轮的齿面方程,求得面齿轮齿面曲率。结合赫兹接触理论,推导了点接触面齿轮传动接触点的接触应力及应力沿齿面的分布规律,从齿根到齿顶,齿面接触应力先增大后减小,在靠近齿面中点处达到最大值。由粗糙表面接触理论,分析了面齿轮齿面微观弹塑性变形时的接触面积,并得到粗糙齿面接触时面齿轮齿面接触应力及其分布。对比分析了几种不同粗糙度条件下面齿轮齿面接触应力的变化规律,结果表明:齿面接触应力随表面粗糙度的增大而增大,与齿根处相比,齿顶接触应力受表面粗糙度影响更大。文中的分析可为面齿轮磨损及润滑机理的研究提供依据。     

偏置斜齿面齿轮几何设计及齿宽特性分析

针对偏置斜齿面齿轮的齿面几何设计,提出了避免齿面发生根切和尖化的条件,给出了偏置斜齿面齿轮的最小内半径和最大外半径的精确解和近似解表达式,定义了偏置斜齿面齿轮最小内半径、最大外半径及齿宽系数,并通过算例表明偏置距、刀具齿数、传动比是影响齿轮齿面宽度的主要因素。