電鍍CBN硬珩輪珩齒機(jī)理及動(dòng)態(tài)仿真分析.pdf

1、齒輪制造創(chuàng)新技術(shù)的研究和應(yīng)用，是提高齒輪傳動(dòng)質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。齒輪的齒形及齒距誤差，直接影響其傳遞扭矩的能力。齒面的微觀幾何形貌，則對(duì)齒輪傳動(dòng)產(chǎn)生的噪聲，以及使用性能和壽命影響很大。為了提高現(xiàn)有齒輪的承載推力，各國普遍采用硬齒面技術(shù)，即通過提高齒面硬度以縮小裝置的尺寸。對(duì)于漸開線淬硬齒面齒輪精加工，我國現(xiàn)行的方法主要是采用磨齒或軟珩齒。磨齒加工雖能滿足齒形精度要求，但其生產(chǎn)效率低、成本大，導(dǎo)致產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力下降，并且齒面的微觀幾何形貌也不利于

2、降低齒輪的傳動(dòng)噪聲。而軟珩輪基體是彈性體，因而導(dǎo)致軟珩輪的靜態(tài)精度在珩齒時(shí)將遭到破壞，并傾向于服從齒坯的精度，導(dǎo)致軟珩齒加工質(zhì)量不穩(wěn)定。用超硬材料立方氮化硼(CBN)與金屬結(jié)合劑電鍍于鋼質(zhì)基體上，制成的電鍍CBN硬珩輪，由于其基體具有很好的剛性，使得被加工齒輪不僅可明顯改善表面質(zhì)量，而且對(duì)齒形誤差、齒向誤差、周節(jié)累積誤差等可得到有效校正，加工效率也將顯著提高。然而，由于種種原因，用電鍍CBN硬珩輪對(duì)淬硬齒面精加工，還存在諸多問題亟待探討

3、和解決，硬珩輪的珩齒機(jī)理以及硬珩輪的制作技術(shù)也未得到圓滿解決。本文在此方面進(jìn)行了一些深入探討，并得到一些有益的結(jié)論，為推廣電鍍CBN硬珩輪對(duì)淬硬齒面的加工技術(shù)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　 本文主要進(jìn)行了以下幾方面的工作：
　　 運(yùn)用齒輪嚙合、微分幾何、磨削加工、摩擦學(xué)、彈性力學(xué)等理論，推出了珩齒加工珩削深度的計(jì)算模型和各個(gè)相關(guān)參數(shù)的計(jì)算方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)珩齒加工齒形誤差的理論預(yù)測(cè)，揭示了硬珩齒加工齒形誤差(如中凹和挖根誤差)形

4、成的內(nèi)在因素，這一切均與實(shí)際相吻合。
　　 實(shí)現(xiàn)了珩磨輪和齒輪的參數(shù)化建模和參數(shù)化裝配，對(duì)構(gòu)成珩磨輪齒面的漸開線實(shí)現(xiàn)樣條化處理，并對(duì)樣條上的型值點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了參數(shù)化，為珩磨輪齒面優(yōu)化修形奠定了基礎(chǔ)。
　　 運(yùn)用有限元?jiǎng)討B(tài)分析軟件，根據(jù)實(shí)際加工條件確定模型的邊界條件，對(duì)電鍍CBN硬珩輪珩齒過程進(jìn)行了動(dòng)態(tài)仿真分析，通過對(duì)接觸應(yīng)力數(shù)據(jù)的采集，得到了接觸應(yīng)力沿嚙合點(diǎn)的分布圖，進(jìn)一步揭示了齒面接觸應(yīng)力波動(dòng)造成齒形誤差的內(nèi)在原因，也揭示了

5、因重疊系數(shù)不同即齒數(shù)變化，造成齒形誤差的差異。運(yùn)用有限元靜態(tài)分析方法，揭示了被珩齒輪齒面法向變形趨勢(shì)，也從另一方面揭示了齒形誤差趨勢(shì)。
　　 利用有限元分析及優(yōu)化軟件，對(duì)珩磨輪齒面進(jìn)行優(yōu)化修形，通過對(duì)樣本點(diǎn)回歸分析，得到了齒形修改參數(shù)的最佳值，反饋到珩磨輪CAD模型，實(shí)現(xiàn)了珩磨輪齒面修形，齒面接觸應(yīng)力分布有了較大改觀，為指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐提供了有力保障。
　　 研究表明，采用電鍍CBN硬珩輪珩齒加工，在齒形中部(尤其在齒數(shù)較少