螺旋錐齒輪齒面修形對輪齒接觸特性影響的研究.pdf

1、螺旋錐齒輪因其傳動(dòng)比大和承載能力強(qiáng)等特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于各種傳動(dòng)系統(tǒng)中，在全球工業(yè)化日新月異的時(shí)代，螺旋錐齒輪作為傳動(dòng)系統(tǒng)中的主體，一直被視為機(jī)械系統(tǒng)中的關(guān)鍵傳動(dòng)零件。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的機(jī)器設(shè)備在工作過程中都需要保持較高的平穩(wěn)性和較低的噪聲，螺旋錐齒輪作為這些機(jī)器設(shè)備中的關(guān)鍵傳動(dòng)部件，它在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的噪聲及平穩(wěn)性嚴(yán)重影響著整個(gè)機(jī)器設(shè)備的工作性能，因而提高螺旋錐齒輪的傳動(dòng)質(zhì)量、降低其運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲有著格外重要的工程實(shí)踐意義。螺

2、旋錐齒輪輪齒的嚙合狀態(tài)主要由齒輪副的齒面形狀決定，通過對齒輪副進(jìn)行齒面修形可以改善螺旋錐齒輪嚙合性能，從而達(dá)到減振降噪的目的。本文從螺旋錐齒輪的成形理論和現(xiàn)代數(shù)控銑齒機(jī)的高柔性出發(fā),研究了螺旋錐齒輪機(jī)床調(diào)整參數(shù)高階修正和刀具修形對輪齒接觸特性的影響，為更有效優(yōu)化螺旋錐齒輪的傳動(dòng)性能提供了理論支撐和實(shí)踐指導(dǎo)。本論文完成的主要研究內(nèi)容如下：
　　1．在螺旋錐齒輪基本分析模型下，根據(jù)齒輪嚙合原理以及現(xiàn)代數(shù)控銑齒機(jī)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，分析了切齒加

3、工過程中機(jī)床、刀具和工件的相對位置關(guān)系，推導(dǎo)了機(jī)床調(diào)整參數(shù)高階修正時(shí)刀具和工件的相對速度表達(dá)式，建立了螺旋錐齒輪的理論齒面求解模型，為螺旋錐齒輪的修形研究、接觸分析和幾何建模奠定了理論基礎(chǔ)。
　　2．從改變螺旋錐齒輪切齒運(yùn)動(dòng)的角度分別對徑向刀位、水平輪位、床位和垂直輪位進(jìn)行了高階修正。通過構(gòu)建徑向刀位、水平輪位、床位和垂直輪位高階修正后的偏差曲面研究了徑向刀位、水平輪位、床位和垂直輪位高階修正對齒形的影響；運(yùn)用螺旋錐齒輪齒面接觸分

4、析的方法，對徑向刀位、水平輪位、床位和垂直輪位高階修正前后的齒面接觸區(qū)、傳動(dòng)誤差和VH調(diào)整值進(jìn)行了求解，研究了徑向刀位、水平輪位、床位和垂直輪位高階修正對理論齒面接觸特性的相關(guān)影響，為設(shè)計(jì)人員在實(shí)踐中正確、有效應(yīng)用機(jī)床調(diào)整參數(shù)高階修正來改善傳動(dòng)性能提供了指導(dǎo)。
　　3．從改變第一曲面形狀的角度引入了突端修根刀具和圓弧刀具兩種修形刀具并建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。通過對齒面邊界線進(jìn)行求解精確獲得了刀具各切削刃部分所對應(yīng)的齒面網(wǎng)格點(diǎn)，從而完

5、整的構(gòu)建了螺旋錐齒輪齒面模型；采用單齒剖分的方法完成了螺旋錐齒輪有限元分析模型的構(gòu)建，給出了有限元分析前處理關(guān)鍵技術(shù)并建立了齒面接觸應(yīng)力、齒根彎曲應(yīng)力以及嚙入沖擊力的計(jì)算模型；對比分析了不同刀具修形對螺旋錐齒輪接觸性能的影響并得出相應(yīng)的結(jié)論。
　　4．基于機(jī)床調(diào)整參數(shù)高階修正和刀具修形的研究成果，利用最小二乘法齒面逼近和高階修正的方法完成了螺旋錐齒輪加工參數(shù)的數(shù)值優(yōu)化，并通過有限元分析的方法驗(yàn)證了加工參數(shù)數(shù)值優(yōu)化后的齒面接觸性能，