【摘要】： 擺線(xiàn)齒錐齒輪是大型、重型機(jī)械設(shè)備中傳遞相交軸運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的關(guān)鍵零件。目前,擺線(xiàn)齒錐齒輪的數(shù)控加工裝備及其數(shù)字化制造技術(shù)仍為德國(guó)Klingelnberg公司所擁有,而我國(guó)在該領(lǐng)域的研究尚處于起步階段。為了提高我國(guó)擺線(xiàn)齒錐齒輪數(shù)控加工裝備的自主創(chuàng)新能力以及擺線(xiàn)齒錐齒輪的數(shù)字化制造水平,本文對(duì)擺線(xiàn)齒錐齒輪的數(shù)控加工裝備及其數(shù)字化制造關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究,主要研究成果如下： 1、基于螺旋錐齒輪傳動(dòng)的嚙合理論,對(duì)現(xiàn)有擺線(xiàn)齒錐齒輪切齒算法的不足之處進(jìn)行了改進(jìn)。通過(guò)設(shè)定相嚙合齒面在參考點(diǎn)處接觸橢圓的長(zhǎng)軸長(zhǎng)度,根據(jù)齒面參考點(diǎn)的曲率參數(shù),運(yùn)用迭代算法確定了外刀盤(pán)修正齒長(zhǎng)曲率時(shí)的偏距EXB。通過(guò)控制外刀盤(pán)回轉(zhuǎn)中心的偏距EXF保證了輪齒的齒厚,避免了現(xiàn)有算法產(chǎn)生的螺旋角偏差和曲率偏差�；贙N3028、KN3030標(biāo)準(zhǔn)和改進(jìn)后的切齒算法,開(kāi)發(fā)了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件,并通過(guò)實(shí)例對(duì)軟件的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。 2、基于齒輪嚙合理論,建立了擺線(xiàn)齒錐齒輪的齒面方程以及齒面曲率參數(shù)的計(jì)算方法。根據(jù)大、小輪的齒面方程及齒面的曲率參數(shù),建立了擺線(xiàn)齒錐齒輪齒面接觸分析的方法,不僅可以分析齒輪副在理論安裝位置時(shí)的接觸情況,還可以得到齒輪副在齒面大端、中點(diǎn)、小端嚙合時(shí)的接觸區(qū)、傳動(dòng)誤差曲線(xiàn)以及V、H調(diào)整量。通過(guò)實(shí)際的切齒加工實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了切齒算法和齒面接觸分析方法的正確性。 3、基于擺線(xiàn)齒錐齒輪的齒面方程,給出了齒面各離散點(diǎn)在機(jī)床調(diào)整位置以及在展成加工位置時(shí)的徑矢和法矢的計(jì)算公式,并提出了一種精確計(jì)算展成起始和展成終止搖臺(tái)角的算法。此外,建立了一種齒形分析的方法,并分析了各種機(jī)床調(diào)整參數(shù)對(duì)齒形的影響規(guī)律及影響程度。在此基礎(chǔ)上,建立了一種修正齒形誤差的方法,根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù),可得到修正切齒加工誤差或補(bǔ)償熱處理變形的機(jī)床調(diào)整參數(shù)修正量。 4、基于擺線(xiàn)齒錐齒輪的數(shù)控加工原理,提出了一種新的刀具主軸結(jié)構(gòu),可實(shí)現(xiàn)外刀盤(pán)軸線(xiàn)偏距的調(diào)整以及外刀盤(pán)軸線(xiàn)偏置方向角的連續(xù)調(diào)整�；跀�(shù)控機(jī)床與機(jī)械式機(jī)床運(yùn)動(dòng)變換的原理以及H1600K型數(shù)控機(jī)床的數(shù)控加工坐標(biāo)系,建立了擺線(xiàn)齒錐齒輪數(shù)控加工的數(shù)學(xué)模型。利用該數(shù)學(xué)模型以及數(shù)控系統(tǒng)的“電子齒輪”功能,可生成數(shù)控加工的程序代碼,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)擺線(xiàn)齒錐齒輪的數(shù)控加工。 5、基于H1600K型數(shù)控?cái)[線(xiàn)齒錐齒輪銑齒機(jī),提出了在機(jī)測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。針對(duì)CMM和齒輪測(cè)量中心測(cè)量小輪時(shí)存在的問(wèn)題,提出了基于展成原理的齒形誤差在機(jī)測(cè)量方法,可利用小直徑測(cè)球的直測(cè)針無(wú)干涉地完成齒面的測(cè)量。給出了齒形誤差和齒輪分度精度的在機(jī)測(cè)量過(guò)程以及測(cè)量數(shù)據(jù)的處理方法。基于AutoCAD的二次開(kāi)發(fā)功能,開(kāi)發(fā)了仿真軟件,通過(guò)對(duì)比仿真測(cè)量結(jié)果和理論分析結(jié)果,驗(yàn)證了在機(jī)測(cè)量原理的正確性。
【圖文】：

組建了幻ingelnberg一oerlikon集團(tuán))為代表的延伸外擺線(xiàn)等高齒齒制(也稱(chēng)為Oerhkon齒制)，輪齒齒高沿分錐母線(xiàn)不變，利用端面銑刀盤(pán)采用連續(xù)分度法加工(也稱(chēng)為端面滾齒法，F(xiàn)ace一hobbing)，如圖1一2所示，由于加工時(shí)利用刀傾刀轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行齒面修形，因此輪齒的齒線(xiàn)變異，但近似于延伸外擺線(xiàn)[21。由于輪齒的齒線(xiàn)為延伸外擺線(xiàn)，熱處理后不能磨齒，一般采用研齒工藝改善齒面的粗糙度，降低齒輪的傳動(dòng)噪音。第三種是以德國(guó)柑ingelnberg公司為代表的延伸外擺線(xiàn)等高齒齒制(也稱(chēng)為cycl。一Palloid齒制或心ingelnberg齒制)，利用分體式刀盤(pán)(two一 partcutterhead)采用連續(xù)分度法加工，輪齒齒線(xiàn)為延伸外擺線(xiàn)，齒輪熱處理后一般采用硬質(zhì)合金刀片進(jìn)行刮削來(lái)消除熱處理變形，提高齒輪的制造精度。刀盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)方向jJ盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)方向圖1一1單分度法加工圖l一2連續(xù)分度法加工Gleason齒制進(jìn)入我國(guó)較早

輪比較適合于大批量生產(chǎn)。1922年Klingeinberg公司設(shè)計(jì)制造了采用錐形螺旋滾刀、利用連續(xù)分度法加工準(zhǔn)漸開(kāi)線(xiàn)齒錐齒輪(也稱(chēng)為Pallnid齒制)的銑齒機(jī)床AFK150，如圖1一3所示。輪齒的齒線(xiàn)為準(zhǔn)漸開(kāi)線(xiàn)，齒輪副對(duì)安裝誤差不敏感，具有很高的強(qiáng)度性能。但是，由于錐形螺旋滾刀的制造和刃磨非常困難，使這種加工方法的應(yīng)用受到了限制【‘281。1%4年，Klingeinberg公司推出了采用分體式端面銑刀盤(pán)、利用連續(xù)分度展成法加工擺線(xiàn)齒錐齒輪的AMK系列銑齒機(jī)床，輪齒的齒線(xiàn)為延伸外擺線(xiàn)，AMK系列機(jī)床具備硬齒面刮削功能，齒面硬度可達(dá)HRC58一62。Klingelnberg齒制的螺旋錐齒輪采用等高齒，基于平面產(chǎn)形輪原理切齒加工，刀具的齒形角便于標(biāo)準(zhǔn)化，，且同一刀盤(pán)可以覆蓋很大的加工范圍，刀盤(pán)的規(guī)格和數(shù)量較少
【學(xué)位授予單位】：中南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類(lèi)號(hào)】：TH132.41

【引證文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 湯劍;于水琴;王志永;;擺線(xiàn)齒錐齒輪切齒加工仿真系統(tǒng)的研究[J];機(jī)電工程;2011年09期

2 許春香;鄔向偉;;擺線(xiàn)齒錐齒輪加工調(diào)整計(jì)算及程序開(kāi)發(fā)[J];機(jī)械傳動(dòng);2012年09期

3 趙國(guó)慶;;刀傾法數(shù)控加工機(jī)床調(diào)整參數(shù)轉(zhuǎn)換分析[J];科技創(chuàng)業(yè)家;2012年14期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 武志斐;FSH錐齒輪傳動(dòng)嚙合特性的理論與實(shí)驗(yàn)研究[D];太原理工大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2629484