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比大和承載能力強等特點而被廣泛應用于各種傳動系統(tǒng)中，在全球工業(yè)化日新月異的時代，螺旋錐齒輪作為傳動系統(tǒng)中的主體，一直被視為機械系統(tǒng)中的關鍵傳動零件。隨著現(xiàn)代科學技術的不斷發(fā)展，越來越多的機器設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器設備中的關鍵傳動部件，它在運轉(zhuǎn)過程中的噪聲及平穩(wěn)性嚴重影響著整個機器設備的工作性能，因而提高螺旋錐齒輪的傳動質(zhì)量、降低其運轉(zhuǎn)噪聲有著格外重要的工程實踐意義。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，通過對齒輪副進行齒面修形可以改善螺旋錐齒輪嚙合性能，從而達到減振降噪的目的。本文從螺旋錐齒輪的成形理論和現(xiàn)代數(shù)控銑齒機的高柔性出發(fā),研究了螺旋錐齒輪機床調(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性能提供了理論支撐和實踐指導。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)控銑齒機的運動特點，分析了切齒加

3、工過程中機床、刀具和工件的相對位置關系，推導了機床調(diào)整參數(shù)高階修正時刀具和工件的相對速度表達式，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。
　　2．從改變螺旋錐齒輪切齒運動的角度分別對徑向刀位、水平輪位、床位和垂直輪位進行了高階修正。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)、傳動誤差和VH調(diào)整值進行了求解，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影響，為設計人員在實踐中正確、有效應用機床調(diào)整參數(shù)高階修正來改善傳動性能提供了指導。
　　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的數(shù)學模型。通過對齒面邊界線進行求解精確獲得了刀具各切削刃部分所對應的齒面網(wǎng)格點，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鍵技術并建立了齒面接觸應力、齒根彎曲應力以及嚙入沖擊力的計算模型；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的結(jié)論。
　　4．基于機床調(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證了加工參數(shù)數(shù)值優(yōu)化后的齒面接觸性能，