直齒面齒輪嚙合性能預(yù)控及碟形砂輪磨齒關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、面齒輪傳動(dòng)作為一種新型的機(jī)械傳動(dòng)形式，具有結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便、單級(jí)傳動(dòng)比高、重合度大等優(yōu)點(diǎn)，特別是在分流一匯流傳動(dòng)中表現(xiàn)出來(lái)的優(yōu)勢(shì)，使其近年來(lái)逐漸成為歐美各國(guó)相關(guān)研究機(jī)構(gòu)關(guān)注的熱點(diǎn)，其中的典型代表是美國(guó)DARPA在TRP計(jì)劃中成功設(shè)計(jì)了先進(jìn)的面齒輪分流裝置，該設(shè)計(jì)與弧齒錐齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相比，重量減輕約50％，動(dòng)力傳輸密度提高35％。
　　 在齒輪傳動(dòng)中，齒面接觸性能是衡量傳動(dòng)質(zhì)量的主要指標(biāo)，在不考慮安裝誤差的情況下，齒面的三維拓?fù)?/p>

2、形狀是影響齒面接觸性能的關(guān)鍵因素，通過(guò)對(duì)齒輪的齒面拓?fù)湫扌我员苊膺吘壗佑|，改善接齒面接觸性能一直是國(guó)內(nèi)外相關(guān)學(xué)者追蹤的目標(biāo)，面齒輪也同樣存在相似問(wèn)題。
　　 目前，面齒輪傳動(dòng)在螺旋翼飛行器的主傳動(dòng)系統(tǒng)中已得到應(yīng)用，并表現(xiàn)出了優(yōu)異特性;但由于國(guó)外相關(guān)的技術(shù)封鎖和保密，我國(guó)的面齒輪加工研究一直處于初級(jí)階段，特別是面齒輪的硬齒面精加工，還處于理論分析及試驗(yàn)階段。
　　 根據(jù)上述情況，本文在面齒輪齒坯設(shè)計(jì)，齒面修形及嚙合性能預(yù)控

3、，面齒輪的碟形砂輪磨齒技術(shù)等方面做了系統(tǒng)研究，解決了面齒輪的蝶形砂輪磨齒的相關(guān)理論問(wèn)題及機(jī)床加工方案。主要成果包括:
　　 (1)研究了偏置面齒輪齒面結(jié)構(gòu)及特性。根據(jù)齒輪嚙合理論及面齒輪插齒加工原理，建立了面齒輪的切削模型，推導(dǎo)了面齒輪齒面方程，根據(jù)面齒輪齒根發(fā)生根切及齒頂變尖的條件，獲得了面齒輪的最小內(nèi)半徑，最大外半徑和齒寬系數(shù)的計(jì)算公式，討論了設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)三種系數(shù)的影響規(guī)律;并在上述推導(dǎo)基礎(chǔ)上編制了偏置面齒輪齒坯的參數(shù)化設(shè)計(jì)軟

4、件，避免了重復(fù)編程，使設(shè)計(jì)過(guò)程靈活高效。
　　 (2)提出了面齒輪副三維拓?fù)湫扌卧砑皣Ш闲阅艿念A(yù)控方法。基于TCA原理，研究了基于小輪齒面三維拓?fù)湫扌卫碚摚鶕?jù)齒輪嚙合及磨削修形原理，推導(dǎo)了二階和高階拋物線修形的小輪齒面方程，通過(guò)控制齒廓和齒向兩個(gè)方向的5個(gè)修形因數(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)面齒輪嚙合性能的預(yù)控，改善了齒面接觸印痕的方向和位置，得到了拋物線形狀的傳動(dòng)誤差曲線，減小了傳動(dòng)誤差幅值，同時(shí)降低面齒輪副對(duì)安裝誤差的敏感性，使嚙合印痕和

5、傳動(dòng)誤差得到較好的控制。
　　 (3)根據(jù)蝶形砂輪產(chǎn)成磨削面齒輪的原理，提出了三種面齒輪磨削方案及產(chǎn)形機(jī)床的運(yùn)動(dòng)關(guān)系模型，推導(dǎo)了五軸聯(lián)動(dòng)加工中心磨削面齒輪的插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)公式，并對(duì)加工過(guò)程做了數(shù)控仿真。推導(dǎo)了蝶形砂輪的產(chǎn)成齒面方程，通過(guò)推導(dǎo)砂輪軸截面廓形的等距曲線，計(jì)算了金剛輪修整砂輪的運(yùn)動(dòng)軌跡，編制了蝶形砂輪磨齒加工及砂輪修整程序，并提出了多片砂輪廓形的展成修整法。研究了小輪的成形磨齒修形的方法，以及成形磨齒修形運(yùn)動(dòng)規(guī)律，研究了小輪

6、修形量的求解及其變化規(guī)律，編制相關(guān)磨齒加工程序及砂輪修整程序。
　　 (4)研究了面齒輪的磨削加工齒面誤差及補(bǔ)償方法。首先分析了面齒輪的蝶形砂輪磨削誤差產(chǎn)生機(jī)理，確定了砂輪安裝誤差種類;建立了蝶形砂輪磨削加工面齒輪的數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)了包含蝶形砂輪安裝誤差的面齒輪誤差曲面方程，通過(guò)規(guī)劃齒面網(wǎng)格點(diǎn)，計(jì)算了網(wǎng)格點(diǎn)法向誤差，分析了砂輪安裝誤差對(duì)齒面嚙合區(qū)平均法向誤差值的影響，提出了砂輪安裝誤差對(duì)面齒輪齒面誤差影響的敏感方向，確定了兩類誤差

7、敏感方向的計(jì)算方法，在此基礎(chǔ)上分析了砂輪安裝誤差對(duì)面齒輪齒形誤差的影響規(guī)律，利用分析結(jié)果對(duì)砂輪安裝參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了對(duì)面齒輪齒面誤差的補(bǔ)償。
　　 (5)完成了面齒輪蝶形砂輪磨削加工及齒輪副滾檢試驗(yàn)。利用砂輪修整程序和面齒輪磨削加工程序，在五軸聯(lián)動(dòng)磨齒機(jī)上完成了面齒輪磨削試驗(yàn)，對(duì)齒面進(jìn)行了測(cè)量及修正;進(jìn)行了小輪雙向修形磨齒試驗(yàn)及檢測(cè)，完成了齒輪滾檢及噪聲對(duì)比試驗(yàn)，試驗(yàn)及檢測(cè)結(jié)果顯示，通過(guò)調(diào)整小輪的修形因數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)面齒輪副嚙