基于齿面点坐标测量值的弧齿锥齿轮齿面建模

依据弧齿锥齿轮齿面数学模型,对齿面进行了离散化处理,根据弧齿锥齿轮齿面离散点三维坐标测量方法,采用CNC3906齿轮测量中心对一给定参数的弧齿锥齿轮齿面离散点进行了三维坐标测量。依据图象旋转不变距特性,对三维坐标测量结果进行了旋转处理,利用NURBS方法建立了弧齿锥齿轮齿面的三维曲面模型,可以为弧齿锥齿轮齿面离散点加工误差的评定提供模型参考依据。     

弧齿锥齿轮齿面拓扑结构设计

随着高端装备对低噪声、高强度弧齿锥齿轮(包括渐缩齿弧齿锥齿轮和延伸外摆线等高齿锥齿轮)传动性能的要求日益提高,通过齿面拓扑结构设计提高弧齿锥齿轮啮合刚度及承载能力、减小振动噪声、降低安装误差敏感性是当前的一个研究热点。简要介绍弧齿锥齿轮齿面拓扑结构设计的发展状况,论述了最新的齿面设计基本原理,分析了各自特点,对高性能弧齿锥齿轮的齿面设计提供了可以借鉴的方法。     

格利森制弧齿锥齿轮的齿面曲率特性研究

根据弧齿锥齿轮加工过程,通过计算机仿真方法编程计算得出格利森制弧齿锥齿轮不同加工方法齿面的精确三维坐标点;对不同齿面坐标点进行NURBS参数化曲面拟合,得到了不同齿面的统一数学表达模型;并据此计算格利森制弧齿锥齿轮齿面的曲率,绘制了不同齿面的等平均曲率线图;并研究了加工参数调整与齿面等平均曲率线图变化之间的联系,证明了依据齿面等曲率图的变化实现对弧齿锥齿轮齿面加工误差调整以及对齿面曲率定量修正的可行性.     

基于实际切齿方法的弧齿锥齿轮三维造型

发展了格利森制弧齿锥齿轮实际切制过程的模拟方法,利用展成法的原理得到实际加工弧齿锥齿轮齿面上的点,利用曲面重建的方法由点得到三维弧齿齿面,最后建立了格利森制弧齿锥齿轮的三维实体模型。由于弧齿锥齿轮的三维实体模型,基于实际的加工方法,可以模仿弧齿锥齿轮机床加工时的调整,灵活的进行三维弧齿齿面调整,以实现弧齿锥齿轮的虚拟试切,降低成本,提高效率,同时使齿面啮合接触区更加合理。     

高齿弧齿锥齿轮的承载啮合仿真和动态性能试验

研究了高齿弧齿锥齿轮和普通弧齿锥齿轮的加载接触过程，对比了二者在载荷作用下的齿面载荷分布、齿面加载接触印痕和承载传动误差，计算了齿根弯曲应力。在台架试验台上测定了高齿弧齿锥齿轮和普通弧齿锥齿轮的噪声和振动量，实验证明高齿弧齿锥齿轮齿面载荷分布合理，弯曲应力较小，具有较低的噪声和较好的动态特性。     

双圆弧弧齿锥齿轮齿面接触分析

齿面接触分析是双圆弧弧齿锥齿轮啮合分析的有效工具,是进行加载齿面接触分析、有限元分析的基础.文中利用齿面接触分析(Tooth Contact Analysis,TCA)原理,结合双圆弧弧齿锥齿轮的齿形特点,对其TCA程序的关键内容及实现方法进行了介绍,实现了对双圆弧弧齿锥齿轮传动啮合质量的数值仿真分析.最后通过实例对该TCA程序进行了验证,为双圆弧孤齿锥齿轮的设计提供了有效的手段和方法.     

弧齿锥齿轮大轮齿面方程的封闭解

弧齿锥齿轮齿面几何复杂,其齿面坐标通常是通过求解一个非线性方程组得到的。与这种方法不同,文章将弧齿锥齿轮大轮齿面方程转化为一个关于齿面坐标的一元六次方程,从而得到了弧齿锥齿轮大轮齿面坐标的的封闭解。     

弧齿锥齿轮接触区的调整

分析了弧齿锥齿轮接触区调整的重要性,接触区调整直接影响弧齿锥齿轮工作质量,齿面接触区的位置、大小、形状对锥齿轮副的工作平稳性、寿命和噪声有重要影响。根据弧齿锥齿轮接触区变化规律,采用不同修正方法,介绍了齿面接触区调整的方法。     

弧齿锥齿轮与摆线齿锥齿轮统一数学模型及齿面比较

针对弧齿等高齿锥齿轮和摆线等高齿锥齿轮这两种齿制,构建了统一数学模型,并进行了齿面比较。首先对这两种齿制加工刀盘结构进行了分析,建立了统一的刀盘数学模型。其次,分析了这两种齿制的加工运动和加工过程,建立了统一的切齿加工数学模型。在求解出齿面的基础上,从齿线螺旋角及齿面拓扑形貌两个方面对弧齿等高齿锥齿轮和摆线等高齿锥齿轮的齿面几何进行了比较分析。为弧齿铣刀粗切摆线齿提供理论指导。     

弧齿锥齿轮齿面误差的分析与修正

建立SGM法加工的弧齿锥齿轮齿面模型,通过推导弧齿锥齿轮的理论齿面方程和误差齿面方程,比较两者之间的差异,分析研究弧齿锥齿轮加工参数误差对齿面误差的影响关系,并以此判断各项加工参数误差对齿面误差的影响程度,从而确定用于误差修正的参数个数,利用解析法求解得出对齿面误差影响较大的加工参数的调整修正值,达到修正弧齿锥齿轮齿面误差的目的。     

考虑边缘接触的弧齿锥齿轮承载接触分析

承载接触分析(LTCA)对于检查弧齿锥齿轮在工作条件下的啮合性能,并设计高性能的传动具有十分重要的意义。在载荷较大且误差存在的实际工况条件下,弧齿锥齿轮的边缘接触往往是难以完全避免的。提出了边缘接触的几何分析方法,准确确定了边缘接触点;又通过齿面搜索确定了两齿面间的相对主曲率方向,即载荷下的可能接触方向和可能接触点;最后采用数学规划方法成功求解了边缘接触,为弧齿锥齿轮的承载啮合全过程的数值仿真提供了方法。     

螺旋锥齿轮点接触齿面生成法

提出一种能直接生成点接触,满足啮合配对要求的齿面方法,该方法利用齿面接触分析设计齿面,为齿轮ＮＣ加工运动计算提供新的途径。     

一种弧齿锥齿轮安装误差变动范围的确定方法

提出一种接触印痕位置参数分析法,用于确定弧齿锥齿轮安装误差的可变动范围。根据设计要求的啮合性能,采用局部综合法,设计弧齿锥齿轮加工参数,得到弧齿锥齿轮副齿面。在齿面参考点处的压入深度为0.006 35 mm的条件下,计算小轮驱动力矩。在此力矩作用下,进行安装误差状态下的轮齿加载接触分析(Loaded tooth contact analysis,LTCA),获得描述承载齿面接触印痕的位置参数。以接触印痕边界点到齿面边界的距离为设计目标,分别以不同类型的单因素安装误差为设计变量,采用优化设计方法确定接触印痕在齿面有效边界内变动时,对应的安装误差的变动范围。以某航空发动机附件传动系统中的弧齿锥齿轮为对象,依据上述方法,确定出不同类型安装误差的可变动范围,验证上述方法的有效性。所提出的方法为合理确定弧齿锥齿轮副安装误差的变动范围提供一种参考。     

Pinion tooth surface generation strategy of spiral bevel gears

Aviation spiral bevel gears are often generated by spiral generated modified(SGM) roll method.In this style,pinion tooth surface modified generation strategy has an important influence on the meshing and contact performances.For the optimal contact pattern and transmission error function,local synthesis is applied to obtain the machine-tool settings of pinion.For digitized machine,four tooth surface generation styles of pinion are proposed.For every style,tooth contact analysis(TCA) is applied to obtain contact pattern and transmission error function.For the difference between TCA transmission error function and design objective curve,the degree of symmetry and agreement are defined and the corresponding sub-objective functions are established.Linear weighted combination method is applied to get an equivalent objective function to evaluate the shape of transmission error function.The computer programs for the process above are developed to analyze the meshing performances of the four pinion tooth surface generation styles for a pair of aviation spiral bevel gears with 38/43 teeth numbers.The four analytical results are compared with each other and show that the incomplete modified roll is optimal for this gear pair.This study is an expansion to generation strategy of spiral bevel gears,and offers new alternatives to computer numerical control(CNC) manufacture of spiral bevel gears.     

弧齿锥齿轮的齿面主动设计

齿面印痕和传动误差对齿轮传动的性能起着决定作用,针对齿面印痕和传动误差,提出弧齿锥齿轮点啮合齿面主动设计的方法。该方法突破了传统齿轮设计的局限性,采用“局部共轭原理”和“局部综合法”,并依据弧齿锥齿轮的加工原理,使齿轮设计人员能够按照要求的传动性能来设计齿面的形状,并可在摇台结构的铣齿机进行加工。齿面主动设计能保证齿面在整个啮合过程中满足预先设计的传动误差和齿面接触路径的要求,从而达到对齿面啮合质量的全程控制,它为弧齿锥齿轮副设计提供新的方法和途径,这对于高速和重载齿轮以及有特殊要求的齿轮的设计具有十分重要的意义。     

螺旋锥齿轮参数化精确建模

以齿轮啮合原理为基础,阐述了球面渐开线螺旋锥齿轮齿廓的形成机理,建立了螺旋锥齿轮齿面点坐标参数方程,构建了格里森制螺旋锥齿轮数学模型.利用基于Pro/E参数化建模方法,创建了螺旋锥齿轮单齿齿形,用阵列操作,建立了完整的螺旋锥齿轮三维实体造型,并通过运动仿真验证了该建模的精确性,为螺旋锥齿轮设计与制造研究提供了一种参数化设计方法.     

齿距误差对弧齿锥齿轮齿间载荷分配和强度的影响

采用齿轮啮合仿真和承载啮合仿真技术，研究了重合度达到2.0的弧齿锥齿轮的齿距误差对啮合性能的影响，针对航空弧齿锥齿轮允许的齿距误差，研究了误差量值对齿轮实际重合度，传动误差、齿间载荷分配和弯曲强度的影响。结果表明，相对齿距误差将降低齿轮的实际重合度，使单齿承受的载荷量增加，边缘接触加剧，弯曲强度不过，在容许范围内的齿距误差将不会严重影响重合度达到2.0的齿轮传动的性能。     

Face-milling spiral bevel gear tooth surfaces by application of 5-axis CNC machine tool

In order to solve some common problems of CNC-machined spiral bevel gears such as small cutting strip width and poor surface quality, while milled by the ball-end, a machining method of face milling using a disk cutter with a concave end is presented. The research theories are based on the foundation of spiral bevel gears’ geometry structure. Firstly, a bigger diameter disk cutter with a concave end is selected. Then, change the setting order of cutter orientation angles. The functions of cutter tilt and yaw angle are separated, and tooth surfaces machined with big cutting strip width and no bottom land gouge can be expected. Since the cutter yaw angle, determined firstly by cutting contact point, positions in the tooth surface machine, the bottom land gouge interference can be avoided effectively. Then, the tilt angles of the gear pair, both side tooth surfaces, are determined by the theory of sculptured surfaces machined by the flat-end cutter, respectively. As a result, the improved cutting strip width and machining efficiency can be realized. Finally, feasibility of this method is verified through machining experiment and measurement of a spiral bevel gear pair.     

弧齿锥齿轮的齿面主动设计及试验验证

齿面印痕和传动误差对齿轮传动的性能起着决定作用,根据齿面印痕的位置、方向及传动误差幅值的要求,在齿面上设计三个啮合点,通过对这三个啮合点的控制,达到对齿面啮合质量的全程控制。在此基础上,为了满足不同的加工要求,又提出按照给定的垂直轮位的值对齿面进行再设计,保证传动误差的幅值不变且接触迹线仅有较小的改变,为弧齿锥齿轮副设计提供了新的方法和途径。最后在磨齿机上加工了一对齿轮,通过印痕检测验证了本文设计方法的正确性。