A NEW GENERATING METHOD FOR THE MACHINING OF A CYLINDRICAL GEAR WITH SYMMETRIC ARCUATE TOOTH TRACE

Objective To introduce a new generating method for the machining of a cylindrical gear with symmetric arcuate tooth trace. Methods Adopting this method, the key problems of mismatch control and manufacturing of symmetric arcuate tooth trace gears are solved by using suitable cutter tilt and a new generating method with double-edge gear-wheel cutter. The machining principle is analyzed and the mathematical model of generating motion is established. Then the tooth flank equation and differential geometrical parameters are discussed. Results The minim alteration of cutter tilt will make the contact flank area change so as to satisfy the special requirements. It is easy to realize the tip relief of gearing by altering coefficients of every moving axis. Because the tooth has the arc shape, the symmetrical arcuate cylindrical gears have higher overall strength and it is easy to perform the flank grinding for high precision. Conclusion This new generating method has higher productivity. It is easy to get a perfect contact zone and fully give play to the potential bearing capacity of the gears. The symmetrical arcuate cylindrical gears can be used in highly durable and heavy duty gearing applications.

变双曲圆弧齿线圆柱齿轮功率损失研究

齿轮在实际运行时的功率损失是影响其传动效率的重要因素。结合流体力学理论,根据变双曲圆弧齿线(VH-CATT)圆柱齿轮结构及传动特点,建立以FZG齿轮箱为参照的三维模型,采用光滑粒子流体动力学(SPH)方法对气-液两相流下VH-CATT圆柱齿轮功率损失进行仿真分析。得到了气液两相流作用下齿轮箱内部润滑油与空气的流场及速度场,研究不同转速、不同润滑油、不同浸油深度对VH-CATT圆柱齿轮的功率损失的影响机理,并通过FZG试验台对仿真结果进行验证。研究结果表明:转速越高齿轮功率损失也越大;高黏度的润滑油具有更强的拖曳能力,使得齿轮功率损失更大;功率损失受浸油深度的影响呈正相关,选取适当的润滑油液位可以使得齿轮获得更好的润滑效果,产生较小的功率损失。

变双曲圆弧齿线圆柱齿轮修形设计及承载接触分析

为提高变双曲圆弧齿线(variable hyperbolic circular arc toothtrace,VHCATT)圆柱齿轮承载能力和改善其动态特性,提出齿面修形设计方法,即齿线方向的刀盘倾斜法和齿廓方向的抛物线修形刀刃法。首先,根据齿轮啮合原理和变双曲圆弧齿线圆柱齿轮修形齿面成形原理,推导修形齿面方程,利用软件MATLAB和UG实现齿面重构;其次,通过齿轮几何接触分析,计算齿面间隙,同时利用有限元法计算接触点柔度矩阵,进而建立承载接触非线性数学规划模型,获取轮齿承载啮合特性;最后,分析刀盘倾角、抛物线系数与抛物线顶点位置对修形齿面载荷分布与承载传动误差的影响。研究结果表明:取值合理的刀盘倾角和抛物线顶点位置可有效降低齿面载荷与改善系统承载传动误差特性;取值合理的抛物线系数可改善单齿和双齿啮合交替时的载荷突变情况。研究结果为变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的动态设计和工业应用提供了理论基础。

面向制造的弧齿线圆柱齿轮的建模设计

介绍了一种面向制造的设计方法,根据弧齿线圆柱齿轮的加工原理,提出了基于齿轮齿条原理的弧齿线圆柱齿轮的特征建模方法。采用的齿轮实体建模方法与实际齿轮加工方法相同,为精确造型、正确仿真及有限元分析提供了基础。

圆弧齿线圆柱齿轮的数控滚切机理与试验研究

提出了一种利用标准齿轮滚刀滚切圆弧齿线圆柱齿轮的数控加工方法。探讨了圆弧齿线圆柱齿轮的数控滚切成形机理,推导了数控插补计算式,介绍了共轭齿轮对的制造方法。在CNC滚齿机上的实切试验表明,该工艺可获得与直齿轮同等的齿形精度与加工效率。

弧齿线圆柱齿轮全修形齿面的CNC修形加工方法

针对弧齿线圆柱齿轮全修形齿面的修形控制问题,提出一种在展成加工的同时对齿廓和齿线两个方向进行修形控制的加工方法。通过调整直刃刀盘的展成运动回转半径,实现齿面齿廓方向的修形量控制;通过调整刀倾角,实现齿面齿线方向的修形量控制。基于空间运动学原理,利用矢量旋转公式,在具有倾角的数控机床上与普通多轴联动数控机床上展成加工齿面时,保持刀具和工件的相对位置和相对运动相同,进行两类机床之间的运动转换,建立机床运动控制方程,从而实现弧齿线圆柱齿轮在普通多轴联动数控机床上的修形加工。并通过试件的切削试验和齿面接触分析试验,证明所提出的修形加工方法和分析的加工运动方程的正确性。与弧齿线圆柱齿轮传统的加工方法相比,这种加工方法效率高,运动关系简单,便于推广应用。

圆弧齿线圆柱齿轮动态接触性能分析

齿轮动态接触性能将直接影响传动平稳性和承载能力。为了研究圆弧齿轮啮合过程中动态接触特性的时变规律,基于大刀盘铣削加工圆弧齿轮原理,借助MATLAB与UG建立精确的齿轮三维模型;借助ANSYS对圆弧齿轮副进行显式动力学分析,研究了点接触形式的圆弧齿轮的齿面接触应力分布情况;同时通过对齿轮副从静止到启动这一动态过程的模拟,探究了轮齿接触应力和啮合冲击的时变规律;最后,通过对不同齿宽系数的齿轮接触应力时变规律的研究,揭示了齿宽系数对圆弧齿轮的传动平稳性及承载能力的影响规律。实验结果表明,当齿宽系数在0.35~0.6范围内变化时,齿宽系数越大,齿轮的啮合冲击越大,而接触应力越小,为圆弧齿轮的设计及工程应用提供了理论依据。

三次样条齿线圆柱齿轮齿面接触分析

对三次样条齿线圆柱齿轮滚切加工和齿面几何接触进行了分析.在推导修形滚刀齿面方程的基础上,利用三次样条齿线滚切原理和啮合方程得到其齿面数学模型;根据两齿面在啮合中连续相切条件,建立了考虑安装误差的齿面接触分析(TCA)模型.齿面接触分析仿真结果表明,用抛物线形齿廓刀具对齿面修形,可获得抛物线型的几何传动误差,改善了啮合性能;在安装误差条件下,调整控制结点位置可降低接触印痕对安装误差的敏感性.

圆弧齿线圆柱齿轮的参数计算及选择

圆弧齿线圆柱齿轮是一种新型齿轮，１９８６年在布鲁塞尔第３５届国际新技术贸易展览会上展出。它的特点是：轮齿与其分度圆柱面的交线在分度圆柱面所展开的矩形中为圆弧；而且在齿宽中央截面内为渐开线齿形。本文推导了这种新型齿轮的齿面方程、重合度、压力角、齿宽系数计算公式；给出了其几何尺寸计算公式表；并论证了其特性参数：刀盘半径、齿宽系数、模数及齿数的选择原则。

抛物形齿线圆柱齿轮啮合特性研究

研究了抛物形齿线圆柱齿轮滚切加工方法和齿面接触分析。在推导滚刀齿面方程的基础上,利用抛物形齿线滚切原理和啮合方程推导了其齿面数学模型;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齿面接触分析(Tooth Contact Analysis,TCA)模型。齿面接触分析仿真结果表明,用抛物形刀具齿廓对齿面修形,可改善齿轮副啮合性能;在安装误差条件下,接触印痕将偏离齿宽中心;通过改变抛物形系数,可降低接触印痕对安装误差敏感性。

圆弧齿线圆柱齿轮的改进加工方法

在分析圆弧齿线圆柱齿轮成型原理及现有加工方法的基础上,结合普通旋转刀盘铣削加工原理,提出了一种改进的双刃铣削加工方法,得出了该方法工艺更先进,生产效率更高的结论。

双面加工的弧齿圆柱齿轮精确参数化设计与装配仿真

弧齿圆柱齿轮是一种新型齿轮,其齿形复杂,齿线呈弯曲的弧线,建模困难。分析其双面加工的过程和齿形展成原理,利用Pro/E的全相关特性,模仿其切削成形过程,实现弧齿圆柱齿轮的全参数化设计和精确建模,并对生成的配对齿轮进行装配与运动仿真分析。

弧齿线圆柱齿轮齿面形成原理

弧齿线圆柱齿轮是一种新型齿轮,它具有齿面弯曲强度高、低噪声、更好的润滑性能、对轴线平行度误差适应性强、无轴向力等一系列优点。但由于该齿轮发展历史不长,在理论上还缺乏系统性的研究,这就给该齿轮的设计应用带来了困难。着重从弧齿线圆柱齿轮齿面的齿面形成原理及啮合特性方面对该齿轮进行了分析和研究,推导出被加工齿轮齿面方程,目的在于为该齿轮的设计提供必要的理论依据。

渐开线圆柱齿轮齿形和齿向误差评判系统设计

渐开线圆柱齿轮是目前用途最广、种类最多的齿轮,很多中小齿轮制造企业使用机械展成式齿轮检查仪检测该种齿轮的齿形和齿向误差。开发了一套渐开线圆柱齿轮齿形和齿向误差自动评判系统,该系统以MAAG SP-60齿轮检查仪为实验平台,使用单片机和CPLD实现传感器信号的处理,运用Lab Windows/CVI软件设计评判软件,实现了齿形和齿向误差的自动检测和评判。实验结果表明所设计的系统检测结果正确,满足中小齿轮制造企业的高效率检测需求。

渐开线弧齿圆柱齿轮有限元模态分析

为了改善渐开线弧齿圆柱齿轮的工作状态,避免其在传动系统中因激励而产生共振,建立弧齿轮的三维模型并导入ANSYS Workbench进行有限元模态分析。对渐开线弧齿圆柱齿轮的振动特性进行研究,从而分析获得该齿轮在低阶模态下的主振型和固有频率。分析不同参数下固有频率的变化规律,为齿轮设计参数提供了参考依据,为该齿轮传动系统的振动特性分析、振动故障诊断与预报以及齿轮的动力学特性分析提供理论支持。

弧齿线圆柱齿轮齿面形成原理及啮合性能分析

弧齿线圆柱齿轮是一种新型齿轮,它具有承载能力高、使用寿命长、传动平稳性好、对轴线平行度误差适应性强、无轴向力等一系列优点。但由于该齿轮发展历史不长,我们在理论上还缺乏系统性的研究,这就给该齿轮的设计应用带来了困难。文中着重从弧齿线圆柱齿轮齿面的形成原理及啮合特性方面对该齿轮进行了分析和研究,推导出被加工齿轮齿面方程,目的在于为该齿轮的设计提供必要的理论依据。

小齿轮齿线修形对弧线齿面齿轮齿面影响分析

结合渐开线齿廓弧齿圆柱齿轮齿面生成原理,增大弧线齿圆柱齿轮凹齿面的圆弧半径,推导圆柱齿轮齿面方程,得到截面单齿厚度延轴线不同的弧线齿圆柱齿轮。以弧线齿圆柱齿轮为假想刀具,推导出弧线齿面齿轮齿面方程,将有无齿线修形的面齿轮做对比,并进行了内径分析。结果表明,在保持原有面齿轮设计参数不变的情况下,修形后的面齿轮与原面齿轮内径处的齿厚相差0.113 mm,且面齿轮单齿齿厚沿着齿宽由内向外逐渐增大;同时,修形后的弧线齿面齿轮外径端面并不是尖状,而呈现平面状,从而避免了修形后的面齿轮出现外径齿顶变尖现象。因此,对小轮齿线修形可增加面齿轮单齿厚度,提高面齿轮传动强度;也为后续齿线修形生成的弧线齿面齿轮抗偏载及啮合特性等方面提供了理论基础。

基于Lab Windows/CVI的渐开线圆柱齿轮误差评判系统设计

渐开线圆柱齿轮广泛应用在齿轮传动中,很多中小齿轮制造企业使用机械展成式齿轮检查仪器检测该种齿轮的齿形和齿向误差。运用虚拟仪器设计软件Lab Windows/CVI开发了一套齿形和齿向误差自动评判系统,以MAAG SP-60齿轮检查仪为实验平台,实现了渐开线圆柱齿轮齿形和齿向误差曲线绘制、测量数据处理及齿轮误差检测报告绘制等功能,避免了人工形式给出误差检测和评判结果。试验结果表明,所设计的渐开线圆柱齿轮误差评判系统检测结果正确,满足中小齿轮制造企业的高效率检测需求。

螺旋齿圆柱齿轮齿面结构的数字化模型研究

螺旋齿圆柱齿轮与螺旋齿面齿轮进行啮合传动时,其传动性能优于直齿面齿轮和斜齿面齿轮传动副。提出基于啮合原理构建螺旋齿圆柱齿轮齿面结构的方法,研究了螺旋齿圆柱齿轮的切削成形理论,建立了螺旋齿圆柱齿轮的切削模型,并构建了螺旋齿圆柱齿轮齿面结构的数字化模型。

变双曲圆弧齿线圆柱齿轮齿面曲率特性研究

齿轮副共轭齿面间的曲率关系是表征齿轮传动质量好坏的重要参数,对齿面诱导法曲率、接触区形状、接触特性、润滑特性、磨损和齿面压应力都有直接的影响。作者基于变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的齿面方程对其曲率表达式进行推导并研究了其变化规律。首先根据大刀盘加工原理,利用坐标变换得到了变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的齿面方程。基于得到的齿面方程,利用微分几何和空间啮合原理对变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的主曲率、高斯曲率、平均曲率和诱导法曲率的数学表达式进行了推导。根据所推导的数学方程利用计算机软件得到变双曲圆弧齿线圆柱齿轮副的齿面数据点,并对该齿轮副的主曲率、高斯曲率、平均曲率和诱导法曲率进行了仿真分析,得到了在啮合过程中齿轮曲率的变化规律。通过仿真结果可知齿轮副的凹、凸齿面在齿线方向的主曲率变化趋势是一致的,但略有差异;在齿廓方向主曲率都在逐渐增大,但增加幅度恰好相反,并且主曲率的变化趋势与齿形的凹凸性是一致的。齿轮副的高斯曲率和平均曲率都很小,在啮合过程中变化幅度很小,没有发生突变,这就证明了该齿轮副的光滑程度很高,齿面连续。诱导法曲率在齿线方向的主值很小,基本接近于0,在齿廓方向的主值为负值,从而证明了该齿轮副在啮合过程中没有干涉现象发生。通过曲率研究证明了该齿轮传动性能很好、传动平稳,同时也为该齿轮后续的研究、开发和设计提供了一定的研究基础。