非圓齒輪滾齒加工過(guò)程誤差分析.pdf

1、近幾十年，伴隨著機(jī)車、航空航天、機(jī)械裝備等工業(yè)領(lǐng)域的大力發(fā)展，精密加工技術(shù)飛速發(fā)展，齒輪設(shè)計(jì)制造技術(shù)朝著加工精度高、傳動(dòng)平穩(wěn)、承載強(qiáng)度大、使用壽命長(zhǎng)、制造成本低以及運(yùn)轉(zhuǎn)噪音小等方向發(fā)展。在此背景下，如何滿足日益提高的齒輪加工精度要求，使齒輪加工具有高質(zhì)量、高效率、高集成度和高可靠性已成為齒輪制造行業(yè)的研究熱點(diǎn)。非圓齒輪也被稱為異形齒輪，與另一個(gè)齒輪組成的齒輪副在嚙合過(guò)程中可以實(shí)現(xiàn)兩軸的非勻速的變傳動(dòng)比運(yùn)動(dòng)，因此可以利用其自身獨(dú)特的幾何特

2、性來(lái)實(shí)現(xiàn)一些特殊的功能，需要變傳動(dòng)比的裝備或機(jī)械機(jī)構(gòu)均可以考慮采用非圓齒輪來(lái)實(shí)現(xiàn)，極大程度地使復(fù)雜結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，并且提高機(jī)構(gòu)的性能。因此對(duì)非圓齒輪滾齒加工過(guò)程進(jìn)行誤差分析，提高非圓齒輪加工精度具有十分重要的意義和工程價(jià)值。于是本文開(kāi)展了如下工作：
　?。?）針對(duì)傳統(tǒng)數(shù)控滾齒機(jī)傳動(dòng)元件多而復(fù)雜導(dǎo)致其存在傳動(dòng)誤差無(wú)法保證加工精度的情況，基于誤差流（SOV，Stream of Variation）理論，以YS3118型數(shù)控滾齒機(jī)主軸傳動(dòng)

3、系統(tǒng)為研究對(duì)象，提出運(yùn)用狀態(tài)空間模型描述此傳動(dòng)系統(tǒng)的誤差流傳遞的方法。構(gòu)建描述傳動(dòng)件齒輪幾何特征的坐標(biāo)系，對(duì)由加工誤差或者裝配誤差導(dǎo)致的轉(zhuǎn)動(dòng)副偏差進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)理論描述出齒輪傳動(dòng)中包含誤差參數(shù)的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換，并運(yùn)用狀態(tài)空間模型建立出傳動(dòng)過(guò)程誤差流傳遞的表達(dá)形式并對(duì)該模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證分析，分析結(jié)果表明：根據(jù)每級(jí)傳動(dòng)齒輪件的偏差矢量，計(jì)算出最終刀具的終端誤差，并且可以擴(kuò)展到其他擁有齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)機(jī)床上。實(shí)際過(guò)程中，可以根據(jù)傳動(dòng)零件齒輪

4、的狀態(tài)測(cè)量結(jié)果，基于零件設(shè)計(jì)公差和零件變形估計(jì)與計(jì)算，對(duì)后續(xù)傳動(dòng)過(guò)程狀態(tài)進(jìn)行遞歸計(jì)算，預(yù)測(cè)可能的最終滾刀狀態(tài)。通過(guò)計(jì)算實(shí)例分析得出了隨著主軸轉(zhuǎn)速提高，主軸徑向誤差均值逐漸降低的結(jié)論。
　　（2）針對(duì)目前非圓齒輪滾齒加工難以精確控制的問(wèn)題，提出了一種基于時(shí)間驅(qū)動(dòng)的非圓齒輪滾齒加工數(shù)學(xué)模型，得到了最終速度關(guān)于時(shí)間的圖像曲線，對(duì)最優(yōu)加工模型的圖像曲線進(jìn)行三次樣條插值求解出速度關(guān)于時(shí)間的三次樣條插值函數(shù)；實(shí)例表明，提出的等分非圓標(biāo)注法所得

5、的極角值比數(shù)值積分計(jì)算得到的極角值更加精確，而且該方法可以直接通過(guò)CAD軟件快速計(jì)算出極角值，并導(dǎo)入到CAM模擬加工過(guò)程中。通過(guò)對(duì)v（w）?t曲線對(duì)比，等弧長(zhǎng)法比等極角法更利于調(diào)速控制，且等弧長(zhǎng)法中滾刀轉(zhuǎn)速恒定，對(duì)滾刀具有保護(hù)作用，可延長(zhǎng)滾刀使用壽命。提出的時(shí)間驅(qū)動(dòng)滾齒加工數(shù)學(xué)模型為高階非圓齒輪滾齒加工的實(shí)現(xiàn)提供了更加有效的一種途徑，解決了極角驅(qū)動(dòng)模型中極角在線難測(cè)量、測(cè)量不準(zhǔn)確的問(wèn)題，為滾齒加工中速度、角速度的在線實(shí)時(shí)性監(jiān)測(cè)建立了可靠