直齒面齒輪嚙合性能預控及碟形砂輪磨齒關鍵技術(shù)研究.pdf

1、面齒輪傳動作為一種新型的機械傳動形式，具有結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便、單級傳動比高、重合度大等優(yōu)點，特別是在分流一匯流傳動中表現(xiàn)出來的優(yōu)勢，使其近年來逐漸成為歐美各國相關研究機構(gòu)關注的熱點，其中的典型代表是美國DARPA在TRP計劃中成功設計了先進的面齒輪分流裝置，該設計與弧齒錐齒輪傳動機構(gòu)相比，重量減輕約50％，動力傳輸密度提高35％。
　　 在齒輪傳動中，齒面接觸性能是衡量傳動質(zhì)量的主要指標，在不考慮安裝誤差的情況下，齒面的三維拓撲

2、形狀是影響齒面接觸性能的關鍵因素，通過對齒輪的齒面拓撲修形以避免邊緣接觸，改善接齒面接觸性能一直是國內(nèi)外相關學者追蹤的目標，面齒輪也同樣存在相似問題。
　　 目前，面齒輪傳動在螺旋翼飛行器的主傳動系統(tǒng)中已得到應用，并表現(xiàn)出了優(yōu)異特性;但由于國外相關的技術(shù)封鎖和保密，我國的面齒輪加工研究一直處于初級階段，特別是面齒輪的硬齒面精加工，還處于理論分析及試驗階段。
　　 根據(jù)上述情況，本文在面齒輪齒坯設計，齒面修形及嚙合性能預控

3、，面齒輪的碟形砂輪磨齒技術(shù)等方面做了系統(tǒng)研究，解決了面齒輪的蝶形砂輪磨齒的相關理論問題及機床加工方案。主要成果包括:
　　 (1)研究了偏置面齒輪齒面結(jié)構(gòu)及特性。根據(jù)齒輪嚙合理論及面齒輪插齒加工原理，建立了面齒輪的切削模型，推導了面齒輪齒面方程，根據(jù)面齒輪齒根發(fā)生根切及齒頂變尖的條件，獲得了面齒輪的最小內(nèi)半徑，最大外半徑和齒寬系數(shù)的計算公式，討論了設計參數(shù)對三種系數(shù)的影響規(guī)律;并在上述推導基礎上編制了偏置面齒輪齒坯的參數(shù)化設計軟

4、件，避免了重復編程，使設計過程靈活高效。
　　 (2)提出了面齒輪副三維拓撲修形原理及嚙合性能的預控方法?；赥CA原理，研究了基于小輪齒面三維拓撲修形理論，根據(jù)齒輪嚙合及磨削修形原理，推導了二階和高階拋物線修形的小輪齒面方程，通過控制齒廓和齒向兩個方向的5個修形因數(shù)，實現(xiàn)了對面齒輪嚙合性能的預控，改善了齒面接觸印痕的方向和位置，得到了拋物線形狀的傳動誤差曲線，減小了傳動誤差幅值，同時降低面齒輪副對安裝誤差的敏感性，使嚙合印痕和

5、傳動誤差得到較好的控制。
　　 (3)根據(jù)蝶形砂輪產(chǎn)成磨削面齒輪的原理，提出了三種面齒輪磨削方案及產(chǎn)形機床的運動關系模型，推導了五軸聯(lián)動加工中心磨削面齒輪的插補運動公式，并對加工過程做了數(shù)控仿真。推導了蝶形砂輪的產(chǎn)成齒面方程，通過推導砂輪軸截面廓形的等距曲線，計算了金剛輪修整砂輪的運動軌跡，編制了蝶形砂輪磨齒加工及砂輪修整程序，并提出了多片砂輪廓形的展成修整法。研究了小輪的成形磨齒修形的方法，以及成形磨齒修形運動規(guī)律，研究了小輪

6、修形量的求解及其變化規(guī)律，編制相關磨齒加工程序及砂輪修整程序。
　　 (4)研究了面齒輪的磨削加工齒面誤差及補償方法。首先分析了面齒輪的蝶形砂輪磨削誤差產(chǎn)生機理，確定了砂輪安裝誤差種類;建立了蝶形砂輪磨削加工面齒輪的數(shù)學模型，推導了包含蝶形砂輪安裝誤差的面齒輪誤差曲面方程，通過規(guī)劃齒面網(wǎng)格點，計算了網(wǎng)格點法向誤差，分析了砂輪安裝誤差對齒面嚙合區(qū)平均法向誤差值的影響，提出了砂輪安裝誤差對面齒輪齒面誤差影響的敏感方向，確定了兩類誤差

7、敏感方向的計算方法，在此基礎上分析了砂輪安裝誤差對面齒輪齒形誤差的影響規(guī)律，利用分析結(jié)果對砂輪安裝參數(shù)進行調(diào)整，實現(xiàn)了對面齒輪齒面誤差的補償。
　　 (5)完成了面齒輪蝶形砂輪磨削加工及齒輪副滾檢試驗。利用砂輪修整程序和面齒輪磨削加工程序，在五軸聯(lián)動磨齒機上完成了面齒輪磨削試驗，對齒面進行了測量及修正;進行了小輪雙向修形磨齒試驗及檢測，完成了齒輪滾檢及噪聲對比試驗，試驗及檢測結(jié)果顯示，通過調(diào)整小輪的修形因數(shù)，可以實現(xiàn)對面齒輪副嚙