弧线齿面齿轮的根切与变尖研究

采用了假想产形齿轮与弧线齿圆柱齿轮和弧线齿面齿轮同时共轭啮合的展成法加工,根据啮合原理、微分几何及几何学原理,建立了面齿轮非根切的条件和面齿轮避免尖顶的几何模型,采用Matlab自主编程得到弧线齿面齿轮的三维模型,得到面齿轮不产生根切条件下的最小内半径和不变尖条件下最大外半径。采用多轴联动数控机床加工弧线齿面齿轮,加工实例证实了三维模型与齿宽设计为数控加工提供了精准的数据依据,保证了展成法加工弧线齿面齿轮的精确性,为齿面接触应力、齿根弯曲应力及动力学分析提供了理论基础,从而为实验研究和实际应用提供了系统的理论指导。

弧线齿面齿轮的几何设计和数控加工

研究了弧线齿面齿轮的齿面展成原理,给出了内半径、外半径的求解方法,以及弧线齿面齿轮在普通多轴联动数控机床上的加工实现。基于假想齿轮的概念,推导弧线齿面齿轮的齿面方程;依据面齿轮内径处根切,外径处齿顶变尖条件,确定弧线齿面齿轮的齿宽界限值;以坐标变换为工具,建立了弧线齿面齿轮在数控机床上的加工方法,确定了各运动轴的多项式表达式,以方便数控编程。通过算例,分析产形齿轮齿数、刀盘半径、刀倾角等加工参数对弧线齿面齿轮齿宽的影响;根据运动轴多项式,建立面齿轮的三维实体模型,验证在数控机床加工的可行性。

弧线齿面齿轮传动承载接触分析

推导了具有刀倾的刀盘形成弧线形产形齿条,进而成形加工弧线齿面齿轮的齿面方程;在弧线齿面齿轮及其相啮合的弧线齿圆柱齿轮几何接触分析的基础上,利用有限元方法,通过数学规划对面齿轮齿面承载接触进行了分析。算例仿真结果表明:在小齿轮轴外加扭矩为550 N.m条件下,齿面载荷在面齿轮齿面上分布均匀,承载传动误差幅值不大于5 arcsec,载荷在面齿轮齿根中点引起的拉应力较小。

弧线齿面齿轮成形原理及3D成形

根据弧线齿面齿轮的成形原理,建立了弧线齿面齿轮展成坐标系,利用坐标变换的方法对弧线齿面齿轮齿面方程进行了推导,并根据齿面方程在MATLAB中求解出弧线齿面齿轮的点集,导入CATIA中建立弧线齿面齿轮的三维模型。介绍了3D打印的原理,并利用3D打印技术,将构造的三维模型程序导入至3D打印机中,获得了弧线齿面齿轮的增材加工成品。提供了一种齿轮增材制造的加工方法,为弧线齿面齿轮的快速成型加工提供了依据。

基于圆柱齿轮齿顶修形的弧线齿面齿轮齿面设计研究

面齿轮是一种由渐开线圆柱齿轮与近似锥齿轮相互啮合的一种新的齿轮传动形式。弧线齿面齿轮是以渐开线弧线齿圆柱齿轮为假想刀具包络展成的面齿轮。推导了面齿轮工作齿面方程,并对圆柱齿轮齿顶进行圆角化修形设计;推导了截面圆角方程、圆角曲面方程以及修形后的弧线齿面齿轮过渡曲面方程,并通过Matlab对两种齿顶形式的圆柱齿轮建立数学模型,得知齿顶圆角包络产生的面齿轮要比齿顶尖角包络产生的面齿轮在内径齿根部的齿厚更大。研究结果表明,对刀具齿顶进行圆角化不仅可以避免面齿轮与圆柱齿轮边缘接触导致面齿轮齿面磨损,还可以增大面齿轮内径齿根处的厚度,该种面齿轮修形方式也为其他齿形面齿轮提供了理论依据。

弧线齿面齿轮齿面接触分析

为了提高面齿轮副的强度并解决其磨齿问题,提出了弧线齿面齿轮副的一种新的加工方法,并研究其啮合特性。用有刀倾的刀盘旋转而成的切削面作为假想齿轮的齿面,模拟产形齿轮和被加工齿轮啮合过程,推导弧线齿面齿轮副齿面方程;根据两齿面在啮合过程中连续相切条件,建立了考虑安装误差的轮齿接触分析(TCA)模型;齿轮副计算机啮合仿真结果表明,刀倾角、产形齿轮齿数、刀尖半径等加工参数和安装误差向量对啮合迹线和接触椭圆等参数影响较大。齿轮副的凹凸齿面有利于提高齿轮副强度,用现有砂轮和数控机床可实现面齿轮加工。

弧线齿面齿轮应力过程分析

为了给弧线齿面齿轮的齿面接触强度和齿根弯曲强度设计提供理论依据,研究了弧线齿面齿轮的齿面接触应力和齿根弯曲应力随载荷和安装误差的变化规律.在齿面接触分析和承载接触分析的基础上应用弹性理论计算了弧线齿面齿轮副的齿面接触应力和应用有限元应力影响矩阵法计算了该齿轮副的齿根弯曲应力.给出了数字计算实例,计算结果表明:齿面接触强度和齿根弯曲强度在重载时的接触强度和弯曲强度由单齿啮合区的强度决定,轴向安装误差和轴夹角安装误差分别会增加齿面接触应力和齿根弯曲应力,轴夹角安装误差和轴间距安装误差对齿面接触应力影响甚小,而轴向安装误差和轴间距安装误差可以降低齿根弯曲应力,与直齿面齿轮相比,弧线齿面齿轮的接触和弯曲应力明显减小.

弧线齿面齿轮的齿面设计与加工

提出了一种新型弧线齿面齿轮传动及其加工方法,比直/斜齿形的面齿轮副具有更为优越的传动性能.弧线齿面齿轮传动是一种交错轴弧形齿圆柱齿轮与弧线齿面齿轮相啮合的传动.基于啮合理论,研究了弧线齿面齿轮副的切削理论以及相应的齿面设计、制造方法;建立了弧线齿面齿轮的加工模型,推导了弧线齿面齿轮的齿面方程,并建立了相应的有限元模型及三维仿真模型.提出了利用常规的格里森刀盘,在国内已有的数控加工中心或数控齿轮机床上加工弧线齿面齿轮的方法,制造工艺简单.

成形法加工的弧线齿面齿轮几何接触分析

研究了成形法加工的弧线齿面齿轮齿面接触分析及齿面修形.弧线产形齿条是由具有一定刀倾角的刀盘形成,用其推导展成加工的弧线齿圆柱齿轮和成形法加工的弧线齿面齿轮齿面方程,同时通过刀具抛物线齿廓对大轮齿面进行修形;在此基础上,建立了包括考虑安装误差在内的弧线齿面齿轮齿面接触分析(TCA)模型;最后通过算例的啮合性能分析,表明对大轮齿面修形可降低传动误差幅值和获得较好传动误差曲线,且该类传动装置对安装误差敏感性较低.

考虑安装误差的弧线齿面齿轮承载接触分析

为获得弧线齿面齿轮副的精确啮合模型,采用展成方法加工仿真,并建立了安装误差下的齿面切触模型。应用弹性接触力学、有限元影响矩阵法、数学规划方法对弧线齿面齿轮进行承载接触分析,研究了在不同安装误差下面齿轮副载荷分布、齿面接触应力的变化规律。同直齿面齿轮副相比,弧线齿面齿轮副的重合度大、接触应力小、传动平稳、对安装误差的敏感性小、承载能力高。此分析方法为面齿轮副的设计、实验研究和实际应用提供了理论指导。

基于数控切齿的弧线齿面齿轮啮合特性研究

研究了弧线齿面齿轮的数控切齿及其啮合特性.基于假想产形齿轮的概念,同时考虑了刀具法向截面的修形,推导弧线齿面齿轮的齿面方程;以坐标变换为工具,建立其机床加工模型,确定各运动轴的多项式表达式;在此基础上,建立了考虑安装误差的弧线齿面齿轮副接触分析模型.计算结果表明:通过面齿轮的齿面修形,可以降低啮合转换点处的传动误差幅值,并获得较好的传动误差曲线.

弧线齿面齿轮的逆向造型

弧线齿面齿轮是一种新型齿轮,以弧线齿面齿轮的齿面方程为基础,在轴平面上对结点进行划分,并映射到齿面上,得到沿齿长、齿高方向均匀分布的结点,并以点云方式输入到CATIA软件中。根据啮合过程中齿面不同区域所起作用的不同,采用逆向造型技术及不同的曲面构造方法,完成了弧齿面齿轮的三维CAD模型,为进一步双弧线齿面齿轮的性能分析及数控仿真加工奠定了基础。

弧线齿面齿轮齿面几何设计及径向齿宽特性

为适应航空领域对面齿轮传动的设计要求,综合弧线齿圆柱齿轮、面齿轮传动的各项优点,提出了弧线齿面齿轮齿面设计并研究了其径向齿宽特性。以端面渐开线齿廓弧线齿圆柱齿轮作为产形齿轮通过包络成形建立面齿轮齿面数学模型;结合齿面方程在MATLAB中进行齿面可视化分析,并通过MATLAB软件的数值计算和CATIA软件的复杂曲面造型实现面齿轮的参数化建模;确立内端根切、外端顶尖对径向有效齿宽的限制条件,计算面齿轮的径向有效齿宽,分析刀具齿轮的齿线圆弧半径和坐标系位置参数对径向有效齿宽的影响。研究表明:当增大齿线的圆弧半径,面齿轮的内径减小,外径、径向有效齿宽均增大;当增大坐标系位置参数,面齿轮的内径、外径均增大,径向有效齿宽减小。

非正交弧线齿面齿轮齿宽设计

以弧线齿圆柱齿轮为假想刀具,基于齿轮啮合原理提出一种非正交弧线齿面齿轮,并对该种面齿轮单齿全齿面进行数学建模,计算出有效齿宽,通过Catia二次开发对计算得出的齿宽数值进行验证,通过改变轴交角及压力角的大小来讨论该种面齿轮齿宽的变化规律,结果表明:当轴交角不断增加时,内径与外径逐渐增大,且外径变化的曲线上升幅度要比内径更加明显,从而有效齿宽不断增大。随着压力角的不断增加,内径与外径逐渐减小,内径变化曲线下降的幅度比外径大,故有效齿宽逐渐增大。