基于齒面統(tǒng)一數(shù)學(xué)模型的螺旋錐齒輪數(shù)控加工研究.pdf

1、用于傳遞相交或交錯(cuò)軸間運(yùn)動(dòng)的螺旋錐齒輪是機(jī)械傳動(dòng)中重要的基礎(chǔ)元件,它被廣泛的運(yùn)用于汽車、拖拉機(jī)、飛機(jī)、機(jī)床及礦山機(jī)械等領(lǐng)域,具有重疊系數(shù)大、噪音小、承載能力高等諸多優(yōu)點(diǎn),但其設(shè)計(jì)、加工相對于其它齒輪具有一定的難度。近年來,隨著Free-Form型數(shù)控加工機(jī)床的發(fā)展及廣泛應(yīng)用,為更加高效、方便的加工出精度更高的螺旋錐齒輪提供了可能。但是目前國內(nèi)外螺旋錐齒輪的設(shè)計(jì)、加工仍然是以傳統(tǒng)的機(jī)械搖臺(tái)式機(jī)床為模型,以矢量運(yùn)算、微分幾何等數(shù)學(xué)方法為工具

2、,研究刀具與工件間的相對運(yùn)動(dòng)關(guān)系實(shí)現(xiàn)齒輪的切齒;然而,螺旋錐齒輪根據(jù)加工方法的不同可分為很多種,各種加工方法所得齒面模型不統(tǒng)一,數(shù)控加工研究的重點(diǎn)也只是把各種傳統(tǒng)的加工方法等效轉(zhuǎn)換至數(shù)控機(jī)床,沒有能開發(fā)出專門應(yīng)用于數(shù)控加工的更為先進(jìn)、簡單的齒輪設(shè)計(jì)、加工理論,也無法完全開發(fā)出現(xiàn)代化數(shù)控機(jī)床的加工能力。因此開展應(yīng)用于數(shù)控加工的螺旋錐齒輪設(shè)計(jì)、制造理論的研究具有劃時(shí)代的意義。
　　齒面統(tǒng)一數(shù)字化模型是實(shí)現(xiàn)螺旋錐齒輪設(shè)計(jì)、制造、分析、檢

3、測一體化的必然要求和基礎(chǔ)條件。由于NURBS曲面在表達(dá)產(chǎn)品幾何模型上的優(yōu)勢,它已被ISO確定為工業(yè)產(chǎn)品定義標(biāo)準(zhǔn)STEP中惟一的產(chǎn)品形狀描述的數(shù)學(xué)模型。鑒于此,本文致力于應(yīng)用NURBS曲面建立各種加工方法所得齒面的統(tǒng)一數(shù)字化模型,并以此模型為基礎(chǔ),研究各種加工方法所得齒面的幾何特性及相關(guān)的數(shù)字化齒面NC加工理論。利用不同加工方法所得齒面不盡相同,而傳統(tǒng)的齒面解析模型無法有效、直觀的給出各齒面之間的區(qū)別,在利用NURBS的方法獲得各種齒面的

4、統(tǒng)一表達(dá)式之后,可以用數(shù)值計(jì)算的方法方便地得出各齒面的幾何特征;由于齒面曲率在齒輪設(shè)計(jì)與修正中的重要性,本文重點(diǎn)對齒面曲率特性進(jìn)行研究。首先對不同齒面的曲率進(jìn)行分析,得出一種直觀的分辨各種齒面的方法;然后通過把齒面的不良接觸區(qū)類型與齒面的曲率相關(guān)聯(lián),通過與同一大輪相配的不同加工方法所得小輪的齒面率的研究,初步探討了齒面不良接觸區(qū)與齒面曲率間的關(guān)系;最后研究了同一齒輪不同機(jī)床加工參數(shù)的變化對齒面曲率的影響,提出了一種齒面曲率定量修正的方法