基于齒面統(tǒng)一數(shù)學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軸間運動的螺旋錐齒輪是機械傳動中重要的基礎元件,它被廣泛的運用于汽車、拖拉機、飛機、機床及礦山機械等領域,具有重疊系數(shù)大、噪音小、承載能力高等諸多優(yōu)點,但其設計、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)控加工機床的發(fā)展及廣泛應用,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。但是目前國內外螺旋錐齒輪的設計、加工仍然是以傳統(tǒng)的機械搖臺式機床為模型,以矢量運算、微分幾何等數(shù)學方法為工具

2、,研究刀具與工件間的相對運動關系實現(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)控加工研究的重點也只是把各種傳統(tǒng)的加工方法等效轉換至數(shù)控機床,沒有能開發(fā)出專門應用于數(shù)控加工的更為先進、簡單的齒輪設計、加工理論,也無法完全開發(fā)出現(xiàn)代化數(shù)控機床的加工能力。因此開展應用于數(shù)控加工的螺旋錐齒輪設計、制造理論的研究具有劃時代的意義。
　　齒面統(tǒng)一數(shù)字化模型是實現(xiàn)螺旋錐齒輪設計、制造、分析、檢

3、測一體化的必然要求和基礎條件。由于NURBS曲面在表達產(chǎn)品幾何模型上的優(yōu)勢,它已被ISO確定為工業(yè)產(chǎn)品定義標準STEP中惟一的產(chǎn)品形狀描述的數(shù)學模型。鑒于此,本文致力于應用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,研究各種加工方法所得齒面的幾何特性及相關的數(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)一表達式之后,可以用數(shù)值計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計與修正中的重要性,本文重點對齒面曲率特性進行研究。首先對不同齒面的曲率進行分析,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)與齒面曲率間的關系;最后研究了同一齒輪不同機床加工參數(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