外文翻譯--傳動誤差和齒面印痕控制的弧齒錐齒輪小輪加工參數設計

1、<p><b>　　河北建筑工程學院</b></p><p>　　畢業(yè)設計（論文）外文資料翻譯</p><p>　　系別： 機械工程系 </p><p>　　專業(yè)： 機械設計制造及其自動化 </p><p>　　班級： &

2、lt;/p><p>　　姓名： </p><p>　　學號： </p><p>　　外文出處：Chinese Journal of Aeronautics 21(2008) 179-186</p><p>　　附 件：1、外文原文；2、外文資料翻譯譯文。</p&

3、gt;<p>　　傳動誤差和齒面印痕控制的弧齒錐齒輪小輪加工參數設計</p><p>　　摘要：提出了在對齒面印痕的位置、方向及傳動誤差幅值的控制的基礎上設計弧齒錐齒輪小輪加工參數的方法。接觸跡線設計為直線,傳動誤差設計為拋物線。在齒面上設計3個嚙合點,通過對這三個嚙合點的嚙合性能的控制,達到對齒面嚙合質量的全程控制。在設計中接觸跡線的設計和傳動誤差幅值的設計是相互獨立的,并且可以得到準確控制。在此

4、基礎上,為了滿足不同的加工要求,本文又提出對垂直輪位的值進行修正,并對小輪加工參數進行再設計,保證傳動誤差的幅值不變且接觸跡線僅有較小的改變。最后在磨齒機上加工了一對齒輪,通過印痕檢測驗證了本文的設計方法。</p><p><b>　　1 介紹</b></p><p>　　一般來講弧齒錐齒輪是航天動力裝置的重要零件，其中以重視嚙合性能，耐久性，可靠性因素的螺旋齒輪傳動

5、最受歡迎。因此設計弧齒錐齒輪需要許多家公司和機構的研究者共同投入精力。對于設計者來說降低弧齒錐齒輪的噪音級和提高弧齒錐齒輪的耐久性將會是更高的艱巨的挑戰(zhàn)。</p><p>　　通過局部軸承接觸設計的低噪音弧齒錐齒輪的準則在REFS[1-8]中。為了消除調整中更大的誤差和得到更好的穩(wěn)定性，接觸軌跡必須設計成一條直線。由于傳送誤差大多數都是由軸承系統(tǒng)的噪音和振動引起的，而拋物線類型的傳送誤差被認為能夠消除噪線性間斷效

6、應，線性間斷效應是由噪音主要來源軸線差引起的。</p><p>　　有些情況下，由現有的局部合成法設定的加工參數遠遠地超出了機床的適用范圍。</p><p>　　在這篇論文中，計劃了一個以滿足接觸條件為基準的新的整合方法，其中接觸條件包含預先設置傳送誤差拋物線函數和通過齒面給定三嚙合點特定的定向直線接觸軌跡。這樣實現操作階段的控制就像設計階段那樣容易。再加上垂直輪位的值能夠被修正的適合機床

7、的使用范圍，這樣除了對預先設置的直線嚙合軌跡有較小影響而不會對傳送誤差的值有影響。</p><p>　　計劃這個方法是以以下假設為基礎的。</p><p>　　齒輪加工參數的確定和選用[1-2]</p><p>　　主要輸入參數是和，其中確定了預先設定的嚙合軌跡的定向角，是傳送函數的二階導數，它確定了預先設定的拋物線傳送誤差函數的大小。在本文中，和的都是提前給定的，

8、在實驗過程中，這兩個參數可以通過嚙合齒面負載分析來進行優(yōu)化從而得到更好的嚙合性能。</p><p>　　2通過給定的三嚙合點設計主齒輪齒面</p><p>　　通過了在齒面上預先設定的直線接觸軌跡和傳送誤差拋物線函數來確定三個控制嚙合點后，小齒輪加工參數也就確定了。</p><p>　　當齒面轉過，和時，小輪齒面就會與齒面在旋轉了，和角度的狀態(tài)下分別有三個交點，和。

9、令一個小輪齒面嚙合個圓周，其中是小輪齒數，則有公式和在中間接觸點瞬時的傳送比率和齒輪比率相等。通常這個點被選在齒面的中間，但這個點的位置可以根據設計需要進行調整。齒輪旋轉角度和小輪在處旋轉的角度能夠由M點的位置和在M點的嚙合公式來確定。</p><p>　　2.2 傳送誤差的測定</p><p><b>　　傳送誤差函數是</b></p><p&g

10、t;<b>　　(1)</b></p><p>　　其中是在嚙合過程中小輪（i=1）或齒輪（i=2）時旋轉的角度，齒數ZI是小輪（i=1）或齒輪（i=2）時的齒數。傳送誤差拋物線函數是 </p><p>　　(2) &

11、lt;/p><p>　　其中是傳送比率的一階導數?？捎上率酱_定 (3)</p><p>　　齒輪在嚙合點和的旋轉角，由公式（3）確定。</p><p>　　2.3定向接觸軌跡的測定</p><p>　　在嚙合軌跡被設計成直線的情況下，三個嚙合點,和都在這條直線上。在點的嚙合公式可以寫成</p><p><

12、;b>　　（4）</b></p><p>　　其中n和是在嚙合點的單位法向量和相對速度，和代表齒輪齒面的坐標面。</p><p>　　基于嚙合點的位置和給定的定向接觸軌跡，可以確定嚙合點的位置。嚙合點的位置公式為</p><p><b>　　（5）</b></p><p>　　通過分析公式（3）—（5）

13、，可以得到齒輪表面中點的位置向量和單位法向量。齒輪表面中點的位置向量和單位法向量也可以由同樣的方式得到。</p><p><b>　　2.4確定和</b></p><p>　　圖2顯示了小輪生產過程的坐標系。將坐標系，和固定在機床上。就坐標系而言小輪加工根角決定了坐標系的定位。使軸旋轉得到托架坐標系。角是小輪生產過程中托架的旋轉角。</p><p&

14、gt;　　和是小輪在生產過程中在點和的旋轉角。通過坐標系到的坐標轉換，坐標系中在嚙合點和的單位法向量可以確定。然后通過坐標系到的坐標轉換，坐標系中小輪刀具生成面的單位法向量便可以確定。因為坐標系和坐標系的坐標軸平行，所以在坐標系中嚙合點的單位法向量和坐標系中的一樣。則下面的公式成立。</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　2.5確定參數參數，

15、，和</p><p>　　通過坐標系到的坐標轉換，坐標系中點和的位置矢量可以從坐標系中小輪刀具生成表面處的位置矢量導出。通過坐標系到的坐標轉換，位置矢量能夠從面中兩嚙合點和的位置矢量導出。和在瞬時嚙合點或重合。位置矢量公式是</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　對于嚙合的和，位置矢量方程是和六個帶有六個未知數的獨立標

16、量方程等價的，由此可以確定六個未知數，，，，和。這里和是嚙合點和產生過程中托架的轉角。</p><p>　　2.6確定參數，，，和</p><p>　　從給定的在嚙合軌跡上的角度和瞬時嚙合橢圓的主軸長度，應用局部合成法，對于小輪主切刀在假設嚙合點處的中心曲率和方向可以確定。這時刀具尖端半徑可以確定?；谧鴺讼岛椭悬c的位置矢量，加工參數，和可以確定。同樣根據坐標系中點的單位法向量和小輪主切刀

17、和被加工小輪間的嚙合公式可以確定切削比率。</p><p>　　3依據零變位再設計小輪加工參數</p><p>　　如果應用零變位法，依據第二章節(jié)的計算方法，這將會超出機床的適用范圍，所以機床應該進行改進，這樣根據第二章節(jié)的結果可以對小輪的加工參數進行再設計。</p><p>　　3.1參數，和的確定</p><p>　　在齒輪輪齒面和小輪輪

18、齒面間，根據局部合成法，在假設嚙合點處可以確定小輪齒面的主要方向（，）和中心曲率(，)。在假設嚙合點處應用小輪主切刀的嚙合公式，可以確定機床中心至后軸部分。</p><p>　　依據羅德里格斯公式和主切刀面與小輪輪齒面沿直線方向上的連續(xù)接觸條件，可得到下面兩個公式</p><p><b>　?。?）</b></p><p><b>　

19、?。?0）</b></p><p>　　公式中的指示與Ref.[1]中的相同。</p><p>　　由公式(9)可知，在主切刀圓錐面上的點處的中心曲率可以確定而另一個中心曲率是零。這時刀具尖端半徑可以確定。由公式（10）可知，小輪卷筒曲率可以確定。</p><p>　　4弧齒錐齒輪設計舉例</p><p>　　設計一個弧齒錐齒輪可

20、以由合適的舉例說明來完成。這些設計參數在表1中列出。</p><p>　　小輪輪齒的凹面和齒輪輪齒的凸面被各自認為是傳動和被傳動面。在工作側面，傳送誤差幾何參數設計成拋物線函數；傳送誤差的值是，并且再設計的嚙合軌跡的方向是從齒根錐起。在非工作側面，傳送誤差的值設計成并且再設計嚙合軌跡方向是從齒根錐起。零變位認為是0mm。</p><p>　　表2和表3中是齒輪和小輪加工參數值。</p

21、><p>　　由齒面嚙合分析得出的結果在圖4中顯示，它包括嚙合圖案的調整和得到傳送誤差函數。</p><p><b>　　5實驗</b></p><p>　　依據第4章節(jié)的內容對弧齒錐齒輪進行設計并將弧齒錐齒輪在型號為800PG的齒輪磨床上進行加工。實際的齒面應用Mahr測量設備進行測量。理論上齒面的計算是作為直線來比較的。圖5可以與齒輪的形式進行

22、比較，它是在實際制造齒輪的過程中通過材料的模型和數據的測量得到的。對于齒輪來說，凸面的最大偏差是0.015mm而凹面的最大偏差是0.010mm。對于小輪來說，凸面的最大偏差是0.004mm二凹面的最大偏差也是0.004mm。更重要的是，最大偏差都被定位且遠離嚙合區(qū)域，所以嚙合區(qū)域的偏差為零。圖6和圖7顯示了在工作側面和非工作側面實際的嚙合形式，這種情況和理論上計算的一致。</p><p><b>　　6

23、 結論</b></p><p>　　通過計算機的計算，模擬和實驗可以的出以下結論</p><p>　?。?）依據控制三嚙合點來設計小輪齒面是很合適的方法。傳送誤差被設計成拋物線函數并且它的值可以由傳送量的偏差計算的出，是一個輸入變量。嚙合軌跡設計成一條直線并且它的方向可以調整。傳送誤差的值和嚙合軌跡是獨立設計的。這就為將來傳送誤差在負載情況下的設計提供了更好的參照。</p