修形斜齿轮成形磨削中齿廓精度补偿方法

建立了斜齿轮齿廓修形的坐标方程与成形磨削砂轮修整的几何算法,优化出齿廓修形后的砂轮截面廓形;通过数值模拟分析,得到了机床位置误差与齿廓偏差之间的耦合关系;编制了成形磨削齿廓精度调整软件,计算出斜齿轮修形与之对应的成形砂轮廓形和齿廓精度调整参数。通过修形斜齿轮的成形磨削试验,验证了砂轮廓形修整的正确性和齿廓精度调整的有效性。

成形磨削人字齿轮齿面扭曲消减设计方法

齿面扭曲是螺旋线修形人字齿轮成形磨削时产生的一种加工误差,为了消减齿面扭曲,提高磨削精度,基于逆向思维提出了一种齿轮反扭曲加工计算方法来消减齿面扭曲引起的加工误差。根据成形磨削人字齿轮空间啮合坐标系,求解标准齿轮齿面、齿面扭曲和齿面反扭曲多位置处的接触线,并通过计算齿面法曲率和螺旋线修形量,建立人字齿轮齿面反扭曲模型;联合蒙特卡洛法对修形前后人字齿轮进行接触线优化,通过有限元方法分析齿面反扭曲和齿面扭曲的传动误差、齿面接触应力;最后,比较了修形后齿面扭曲和齿面反扭曲的动态特性。结果表明,齿面反扭曲加工能够有效消减人字齿轮齿面加工原理性误差,提高人字齿轮磨削精度。

齿轮成形磨削热源分布模型建立及温度场有限元仿真

建立了齿轮成形磨削热源分布模型,基于热源分布模型对ABAQUS软件进行了二次开发,实现了热源加载。分析了齿轮稳定磨削阶段沿齿廓、齿宽和沿齿深3个方向结点的温度场分布状况,结果表明,沿不同方向温度的不均匀分布导致轮齿在磨削后存在一定的残余热变形。

基于成形磨削的大模数风电齿轮磨削极限位置的获取方法

作为较有潜力的能源之一,风力发电的应用越来越广泛。作为风力发电系统的关键核心装备,齿轮箱质量的好坏直接决定了整套风力发电装备的使役性能。作为齿轮箱的典型零件,齿轮的表面精度是决定齿轮箱质量的关键因素之一。风电齿轮一般采用滚齿作为粗加工与成形磨齿作为精加工的方式获得。成形磨削过程中,磨削极限位置的获取对于了解磨削过程、优化磨削参数以及消除加工缺陷至关重要。提出了一种获取极限磨削位置的方法。根据滚齿加工展成法的基本原理,获取滚齿形成的齿形曲线;以成形磨削为基础,在不同进给余量的前提下,建立极限磨削位置的数学模型,并利用合适的数值迭代算法获取了该位置;以某典型风电斜齿轮为例,说明了所提方法的正确性和有效性。

基于接触力动态评估的螺杆成形磨削干涉校验

砂轮干涉直接影响螺杆齿形的成形精度,为直观验证所设计砂轮廓形的合理性,基于接触力评估理论结合ADAMS仿真技术提出了螺杆成形磨削干涉的动态校验方法.根据成形磨削原理,设计磨削螺杆螺旋面的砂轮廓形;以螺杆与砂轮动态啮合过程中两者在Y和Z轴上接触力是否为0作为砂轮干涉的判断准则,通过微调砂轮安装参数(砂轮安装角和砂轮与螺杆的中心距),可确定无干涉的砂轮廓形,通过螺杆成形磨削的仿真实例和磨削实验验证了该方法的正确性,从而避免了采用布尔差运算可能产生的运算失败问题,解决了实际磨削中砂轮安装参数的选取及其优选范围确定的难题.

考虑局部磨削条件变化的齿轮成形磨削表面粗糙度建模研究

齿轮磨削表面粗糙度的建模研究是认识齿轮完整性的重要基础。由于砂轮-工件的宏观复杂形状,以及齿轮磨削过程中局部磨削条件存在差异,限制了经典平面磨削粗糙度建模方法向齿轮磨削的直接迁移。为此,提出考虑局部磨削条件变化的齿轮成形磨削表面粗糙度建模方法。根据成形磨齿的磨削机制,分析磨齿砂轮与齿轮工件的运动关系,推导得到宏观几何形状影响下不同局部位置的磨粒运动轨迹方程,建立了考虑砂轮复杂形状的磨粒随机分布特性的砂轮模型;基于磨削表面粗糙度的创成机制,通过迭代算法得到成形磨齿表面粗糙度;进行了12Cr2Ni4A齿轮材料渗碳淬火后的成形磨削实验研究。结果表明,所提出的成形磨齿表面粗糙度预测模型与实验结果具有较好的一致性,模型可以很好地反映局部磨削条件差异下齿面粗糙度沿齿廓方向的分布。本文研究对成形磨齿表面粗糙度创成机制提出了一个新的认识,为后续研究提供了更多的参考与基础。

小模数齿轮的缓进深切成形磨削实验

针对高精度齿轮加工工艺路线长的问题,提出小模数齿轮缓进深切成形磨削方法并开展磨削实验,分析不同进给速度对磨削功率、工件磨削烧伤、砂轮磨损等的影响规律,且采用复刻法研究砂轮的磨损过程。结果表明:磨削功率峰值随进给速度的增加而增大;当进给速度超过150 mm/min时,工件表面发生磨削烧伤,其磨削表面的硬度明显高于工件初始表面的硬度,且工件表层发生了马氏体相变;距离磨削表面的深度增加,其硬度值均呈下降趋势,且齿底位置的硬化层深度小于齿廓两侧的硬化层深度;砂轮的磨损过程分为初期磨损、稳定磨损和快速磨损阶段3个阶段,其中稳定磨损阶段的材料去除体积约为2000 mm^(3),过大的进给速度将引起砂轮的严重磨损。

齿轮成形磨削热变形有限元仿真分析

文中利用ABAQUS软件建立了齿轮单个轮齿的三维模型,对齿轮成形磨削过程进行了有限元仿真,并将计算得到的温度场加载到仿真模型上进行齿轮热变形求解,得到了磨削参数对齿轮热变形和齿廓总偏差的影响规律,结果表明:随着砂轮转速、磨削深度和进给速度的增大,轮齿产生的热变形和齿廓总偏差逐渐增大,最终得到的齿轮产品精度越低,因此为了获得高精度的齿轮产品,磨齿时尽量选择较小的磨削参数进行加工。。

拓扑修形齿轮附加径向运动成形磨削中的砂轮廓形优化方法

拓扑修形齿轮附加径向运动成形磨削时,砂轮与齿轮的接触线随时在变,基于齿轮任一截面齿形计算出的砂轮廓形都会引起较大的磨削误差,为此,提出一种减小磨削误差的砂轮廓形优化方法。依据空间啮合原理,采用抛物线附加径向运动轨迹,建立成形砂轮廓形求解数学模型;平行于齿轮端面等距截出多个平面齿廓,求解出以点表示的不同齿廓对应的砂轮廓形,再将各砂轮廓形投影到同一平面生成点云,通过区间划分,采用最小二乘法求解出每个区间点云的拟合点,连接各拟合点形成优化的砂轮廓形。为验证砂轮磨削效果,由砂轮与齿轮的啮合条件,建立由砂轮廓形求解齿轮齿形的反算数学模型,给出实际齿形与设计齿形的偏差计算公式。以一种齿向修形齿轮为例,进行成形磨轮廓形计算及优化,磨削误差分析结果表明该方法有效,可用于修形齿轮的成形磨轮廓形计算,并可有效降低修形齿轮的成形磨削误差。

基于提高成形磨削效率和精度的接触线优化

针对成形磨削斜齿轮过程中存在的磨削效率较低和齿向修形扭曲问题,从成形磨削原理出发,求解出砂轮与齿面之间的接触线,通过分析其性质,总结出磨削参数对接触线的影响规律,得到砂轮安装角度对接触线的影响占主要地位的结论。根据所得规律,研究成形磨削斜齿轮磨削效率、精度与接触线之间的关系。在不受磨削干涉影响的条件下,采用数值模拟算法对影响接触线形态变化的砂轮安装角度进行优化,并通过调整砂轮安装角度来控制接触线形态,从而实现对接触线的优化。实例分析表明,该优化方法可有效提高磨削加工的效率和齿向修形精度。

斜齿轮成形磨削砂轮修形与仿真

根据斜齿轮成形磨削过程中砂轮与齿轮之间的运动关系,建立了斜齿轮成形磨削的数学模型;通过推导成形砂轮与被加工齿面的接触条件方程,得出了成形砂轮的理论廓形,推导出砂轮廓型的等距曲线。设计了成形砂轮数控修形和数值模拟仿真软件,用于修整磨削任意参数斜齿轮的成形砂轮和检验砂轮的修形精度。斜齿轮磨削试验验证了修形理论的正确性和修形软件的有效性。

斜齿轮成形磨削齿向修形齿面模型构造与误差评价

砂轮磨削带齿向修形的斜齿轮时,砂轮与齿轮之间的接触线时刻发生变化,其附加运动会使齿向一面产生"修形扭曲",为此,提出一种高精度建立齿向修形齿面的方法。根据齿向修形原理,推导出成形磨齿的实际接触线方程;通过改变中心距的值,沿齿向得到多组接触线,使用NURBS曲面拟合,得到齿向修形齿面;对影响齿面精度的主要因素齿廓偏差和螺旋线偏差进行分析并提出误差评价模型。以鼓形修形斜齿轮为例,介绍齿向修形齿面构造全过程。磨齿实验验证了模型的准确性以及齿向修形齿面构造的高精度性。

内齿轮成形磨削及砂轮修形技术的研究

针对国内硬齿面内齿轮普遍采用插(拉)齿后氮化处理而未磨齿的加工现状,研究了内齿轮成形磨削方法和砂轮修形技术。基于自主研制的数控内齿轮成形磨齿机,提出了一种使用砂轮的一个端面磨削轮齿两个齿面的加工方案。采用跳齿磨削法控制分齿精度。研制了一种成形砂轮修整装置,开发了成形砂轮修形程序。仿真结果验证了该程序的可行性。

齿轮成形磨削砂轮廓形优化研究

砂轮廓形优化对齿轮成形磨削精度和效率的影响至关重要。从齿轮端面建立了完整齿廓数学模型,其中非渐开线过渡部分采用圆弧曲线,利用无瞬心包络法求解了磨削一个齿槽的完整砂轮廓形,推导了左右固定弦齿间点解析式。调整了砂轮安装角以改变砂轮与工件的左右齿面的接触线形状和位置,使左右更对称;调整了固定弦齿间点在齿面上的位置,使之靠近分度圆,接触线分布集中,发散小。基于线性加权和法建立了多目标优化模型,以磨削效率高、左右接触线对称、单齿接触线长度最短为优化目标,利用MATLAB开发优化程序对砂轮廓形进行了优化。通过实例计算验证了调整砂轮安装角和固定点位置对砂轮廓形优化的有效性。

斜齿轮成形磨削接触线优化研究

针对成形磨削斜齿轮中接触线对磨削不平衡力、磨削加工效率以及导程修整的影响,根据成形磨削啮合原理求出砂轮与齿面之间的接触线,通过对接触线性质的分析,得到砂轮安装偏转角的变化对接触线的影响规律。基于加权平方和的优化方法,对影响接触线变化的砂轮参数进行了优化,并设计出模拟仿真程序,可用于对接触线的优化调整。较传统的砂轮安装偏转角经验取值法,本文优化结果更加精确可靠。

双导程ZN蜗杆修缘成形磨削研究

双导程ZN蜗杆(又称法向直廓蜗杆)修缘的精密加工需要研究一种成形磨削方法。传统的蜗杆修缘磨削方法是根据加工经验对砂轮进行手工修形,加工效率低且难以实现高精度的齿形修缘磨削。为此,以ZN蜗杆修缘齿形的成形磨削为目标,在蜗杆法平面引入齿形修缘分析,建立ZN蜗杆修缘齿形的数学模型,依据空间啮合原理计算出蜗杆磨削的成形砂轮截形,并利用数控砂轮修整装置修整砂轮。为验证蜗杆修缘的成形磨削效果,选用实际生产中的某一双导程ZN蜗杆,在自主研制的数控砂轮修整系统和工厂的蜗杆磨床上进行试验,经过对成形磨削砂轮计算、修整和蜗杆磨削,结果表明,磨削蜗杆的修缘量满足预期设计要求,蜗杆齿形精度达到6级。表明该方法可用于双导程ZN蜗杆修缘的高精度成形磨削。

基于神经网络的修形斜齿轮成形磨削中的接触线优化方法

基于接触线方程是一个超越方程,砂轮安装角和接触线形态之间的关系无法用明确的函数表示的情况,首先以接触线形态的三个评价参数(超程量、偏移量、偏置量)为目标函数,以砂轮安装角为变量,建立接触线优化模型。其次在评价参数的求解过程中,引入神经网络来求解,以砂轮安装角为神经网络的输入,接触线形态的评价参数为网络的输出,训练神经网络,结果表明训练后的神经网络不仅能做出正确的反应,而且具有其他方法所不具有的优点。最后以一种直线齿端齿向修形斜齿轮为例进行接触线优化,计算结果表明该方法可有效减小修形斜齿轮成形磨削中的磨削误差。磨齿实验验证了该方法的有效性。

基于最小二乘支持矢量机的成形磨削表面粗糙度预测及磨削用量优化设计

在分析和比较目前常用的预测方法基础上,提出一种基于最小二乘支持矢量机的成形磨削表面粗糙度预测方法。一方面,该方法能较好地解决小样本学习问题,避免人工神经网络等智能方法在对粗糙度进行预测时所表现出来的过学习、泛化能力弱等缺点;另一方面,用等式约束代替传统支持矢量机的不等式约束,减小了模型的复杂度,加快了求解速度。试验表明,该模型具有预测精度高、速度快、容易实现等优点,适合对磨削表面粗糙度的预测。在成功建立预测模型的基础上,还提出磨削参数优化设计的可行性方案,建立表面粗糙度与磨削用量之间的关系图,对于优化设计磨削用量、提高加工零件表面质量具有一定的指导意义。

摆线轮修形齿廓成形磨削技术的研究

在分析成形磨削中金刚滚轮制造工艺的基础上,根据摆线啮合副的啮合原理和范成法磨削摆线轮的加工原理及生产实践,利用建立的五种修形方式的数学模型,建立磨削数学模型,应用于数控磨床或光学曲线磨床磨削金刚滚轮基体制造过程中,即可实现修形摆线齿轮的成形磨削。并对范成磨削与成形磨削修形摆线轮特点进行分析,指出在大批量生产中,成形磨削使修形摆线轮的磨削精度高,工艺简化,生产效率高,并且可方便地将两种修形方式应用在摆线轮的修形中,有利于提高摆线啮合副啮合质量,具有范成磨削无法比拟的优点。为修形摆线轮的制造提供了理论基础。

人工扰动下螺杆转子成形磨削的廓形误差分析

螺杆转子的形状精度直接影响螺杆压缩机的性能。为分析成形磨削加工螺杆转子的廓形误差,该文基于砂轮-转子间的坐标变换及啮合原理,以转子整体廓形误差为评价指标,提出了一种螺杆转子廓形误差分析方法。通过调整砂轮的安装参数,分析了人工扰动下成形磨削螺杆转子的实际廓形,得到砂轮各安装误差对螺杆转子廓形精度的影响规律及程度。结果表明,砂轮安装角误差和砂轮与转子中心距的误差导致转子廓形缩放,砂轮轴向位置误差导致转子廓形自转,且砂轮安装参数对阳转子廓形的影响大于对阴转子廓形的影响。