基于共轭修形的大模数摆线齿锥齿轮齿面建模及承载性能分析

针对大模数摆线齿锥齿轮在专用铣齿机上难以加工的问题,提出一种面向加工中心的摆线齿锥齿轮齿面模型构建方法。基于摆线齿锥齿轮加工原理,根据刀具与大轮之间的几何位置关系,建立大轮切齿参数计算方法;根据大轮切齿加工数学模型,推导大轮理论齿面,并通过齿面离散方法获得大轮数值齿面;基于齿轮啮合数学模型推导出与大轮完全共轭的小轮齿面,通过在完全共轭小轮齿面法线方向上构建二阶修形差曲面并进行叠加,获得与大轮齿面呈局部共轭的小轮数值齿面。最后,建立有限元齿面加载接触分析流程,以一对矿用减速器大模数摆线齿锥齿轮副为例,利用ABAQUS软件进行齿轮三维建模和有限元加载接触仿真。结果表明:在实际加载工况下,通过共轭修形构建的小轮齿面与大轮齿面呈局部内对角接触,并且加载接触区受啮合错位影响在大轮齿面内部移动,未脱离齿面产生边缘接触,齿面接触区满足工程需要。仿真结果验证了共轭齿面修形建模方法的可行性。

格里森制摆线齿锥齿轮齿面失配分析与轮齿接触仿真

为了能够对格里森制摆线齿锥齿轮啮合性能进行综合评判,提出集齿面失配分析、齿面接触仿真和齿面加载接触仿真于一体的系统性评价方法。构建刀盘数学模型和刀倾法切齿加工数学模型,获得理论齿面。研究与大轮齿面完全共轭的小轮基准齿面及齿面Ease off拓扑计算方法。在此基础上,基于齿轮啮合数学模型,研究齿面接触分析解析计算方法,构建齿面加载接触分析有限元仿真流程。最后以一对格里森制摆线齿锥齿轮为例进行了齿面失配分析和轮齿接触仿真,算例仿真结果与格里森软件一致,验证了齿面接触仿真算法的正确性,同时也表明采用有限元方法进行齿面加载接触分析在啮合性能评价方面具有较大的直观性。

基于相控阵超声的进动式锥摆线齿轮裂纹检测方法

为高效准确地完成进动式锥摆线齿轮裂纹定量分析,提出一种基于相控阵超声的齿轮裂纹检测方法。创建相控阵超声检测系统,在该系统内,利用高压脉冲生成、通道选择、回波信号处理等模块采集完整齿轮结构信息;并通过小波变换拆解超声时域信号,运用压缩传感法重构信号;使用经验模态分解法将信号分解成若干本征模函数,通过三次样条插值信号极值点,获取极值点构成的上、下包络线,将初始信号与包络线均值的差拟作单调函数,保留信号高频分量并输出分解后的超声信号,实现齿轮裂纹损伤位置检测。仿真结果证明:所提方法可有效提取超声信号中的时域与频域特征信息,裂纹检测精度高、效率快,鲁棒性强。

曲面积分与局部有限元联合求解摆线锥齿轮非线性振动特性

针对重载啮合中动态传递误差所导致的非线性振动问题,以及如何准确预测和计算等摆线锥齿轮传动中的动态传递误差进一步改善这类齿轮系统振动特性,研究了在一定的运行速度和扭矩范围内摆线锥齿轮的动态响应特性,对摆线锥齿轮非线性振动特性提出了一种新的曲面积分与局部有限元联合求解方法,这种方法可以精确表达轮齿几何及轮齿接触力等对齿轮动力学性能有关键影响的因素;此外,所提出的方法无需将静态传递误差、时变拟合刚度和啮合频率变量等非线性因素作为外部的激励进行求解,而是从齿轮啮合的每一时步计算动态接触力以及动态传递误差,最终得出摆线锥齿轮的非线性振动特性,采用本方法可以较好地改善摆线锥齿轮的振动特性.

摆线锥齿轮小轮粗切优化与仿真

介绍了一种用端面铣削法展成粗切摆线锥齿轮小轮的方法。根据展成加工中端面铣削法和端面滚切法的特点建立了统一的数学模型,采用端面铣削法数控加工时各轴运动的表达式实现了高阶泰勒展开,并对各项式系数进行了计算。以减小齿面偏差为目标,基于对运动多项式系数的优化建立了目标函数,编制了优化计算程序。基于上述理论基础,引入算例对粗精切齿面偏差展开了理论分析,最后完成了齿轮的虚拟加工。结果表明了展成粗切加工摆线锥齿轮理论的可行性和正确性。

摆线齿锥齿轮加工调整计算及程序开发

基于螺旋锥齿轮传动的啮合理论,阐述了摆线齿锥齿轮切齿原理及机床加工调整参数的计算,运用VB开发了摆线齿锥齿轮的几何参数计算和加工调整参数计算程序模块。其操作简便,计算速度快,对摆线齿锥齿轮的设计和加工具有一定的现实意义。

摆线齿锥齿轮成形法大轮齿形误差修正算法的研究

针对奥利康(Oerlikon)制摆线齿锥齿轮成形法大轮齿形误差修正问题,使用矢量运算法建立了大轮齿面几何模型,对齿面进行离散化处理,计算了齿面各离散点的坐标及法矢;基于齿形误差修正原理,由实际齿面与理论齿面之间的齿形误差和反调参数敏感系数矩阵,建立了齿形误差修正方程组,使用吉洪诺夫(Tikhonov)正则化和L曲线优化算法求解线性方程组,得到机床调整参数的修正量;使用Fortran语言开发了齿面坐标计算及齿形误差反调修正软件。通过实验,验证了齿形误差反调修正算法的正确性,实验工件的齿形误差最大值由37.5μm减小到5.2μm。

摆线锥齿轮CAD及切齿调整计算软件开发

为了实现Kelingelnberg摆线锥齿轮几何设计及机床设置参数计算的软件化集成,利用Visual Basic 6.0编程语言和AutoCAD 2004开发了摆线锥齿轮CAD及切齿调整参数计算软件.该软件可完成摆线锥齿轮的几何设计、强度校核、切齿调整计算、数据输出、齿轮图形参数化绘制以及齿轮实体的参数化建模等工作.实例表明,该软件系统的运算结果可用于Kelingelnberg摆线锥齿轮的工程设计及切齿加工.

奥利康摆线齿锥齿轮铣刀盘刀齿刃磨方法及加工仿真

根据磨轮与刀齿型面的接触条件,提出了奥利康摆线齿锥齿轮铣刀盘条形刀五轴刃磨加工的刀位点计算方法。利用Vericut软件构建了虚拟机床模型和加工环境,进行条形刀五轴刃磨仿真,验证了刀位点和NC代码的正确性。

考虑摩擦的摆线锥齿轮参数激励振动特性研究

考虑摩擦与参数激励影响建立摆线锥齿轮副啮合模型。以齿轮副啮合点间沿啮合线相对位移为广义坐标,用Lagrange原理建立主、从动齿轮扭转振动平衡方程,通过降阶、解耦及归一化获得系统动力学方程。采用四五阶Runge-Kutta法对动力学方程求解,给出摩擦因子对轮齿啮合点位移响应关系曲线;基于系统参数激励,对比分析有无摩擦时阻尼水平、外载荷、传递误差、刚度及激励频率对振动特性影响规律,给出相应参数激励下位移响应关系曲线。仿真结果表明,摩擦能有效抑制轮齿啮合点参数激励位移响应幅值,使峰值频率发生漂移;摩擦、激励频率均能改变系统运动状态、增加系统运动的复杂性。

等高齿锥齿轮非线性振动特性的联合求解方法

齿轮重载啮合中发生的轮齿接触损失会引起齿轮传动中的动态传递误差,动态传递误差的存在是等高齿锥齿轮非线性振动的重要原因,准确预测和计算等高齿锥齿轮传动中的动态传递误差是进一步改善这类齿轮系统振动特性的有效手段。针对某重载等高齿锥齿轮,研究其在一定运行速度和扭矩范围内的频率响应特性,运用一种新的曲面积分与局部有限元联合求解方法求解了等高齿锥齿轮传动中的动态传递误差,揭示出此类传动系统振动的强非线性特性。这种方法无需将时变拟合刚度和啮合频率变量等非线性因素作为外部的激励进行求解,而是从齿轮啮合的每一时步,计算动态啮合力以及动态传递误差,得出等高齿锥齿轮的非线性振动特性。该方法可以精确表达轮齿几何及轮齿接触力等因素对齿轮动力学性能的影响,为等高齿锥齿轮这类复杂振动特性的传动系统提供了一种行之有效的分析方法。

摆线锥齿轮数控成形铣齿机开发及切齿验证

基于摆线齿锥齿轮连续分度加工原理,建立了成形法加工基本数学模型。依据刀具与工件的相对运动及位置关系,开发了摆线齿锥齿轮数控成形铣齿机,建立了机床数学模型,并依据位置等价关系推导出机床调整参数计算公式。基于西门子828D数控系统的电子齿轮箱和同步编程功能,编制了数控加工程序,实现了对切齿运动及位置的控制。最后进行了切齿加工实验、齿面检测及接触区滚检结果表明,开发机床的加工精度及加工性能均能满足工程需要。

直齿锥齿轮摆线旋分加工数学模型及参数优化（英文）

针对直齿锥齿轮加工方法间歇分度、生产效率低的问题,基于直齿锥齿轮摆线旋分加工方法,采用空间曲线逼近直线的数学方法解释直齿锥齿轮旋分加工原理。在此基础之上,给出摆线旋分加工数学模型,即切削点轨迹的数学模型,并分析影响参数,确定各参数范围及影响规律,进而获得符合加工要求的切削点轨迹。

基于摆线旋分的螺旋锥齿轮齿顶倒棱方法

螺旋锥齿轮传动的承载能力高、传动平稳,广泛应用于各种高端精密仪器和工程设备中。齿顶倒棱是确保齿轮平稳性和抗冲击性的关键。然而,目前实际生产过程中主要是依靠人工完成螺旋锥齿轮的齿顶倒棱。为此,提出了一种基于摆线旋分的螺旋锥齿轮齿顶倒棱方法。首先,分析了摆线旋分加工的原理。然后,构建了螺旋锥齿轮齿顶倒棱过程中的砂轮理论中心轨迹和实际中心轨迹。最后,建立了误差模型,对加工参数进行优化,降低实际砂轮中心与理论砂轮中心的误差。实例分析表明,该方法能够以较高的精度实现螺旋锥齿轮齿顶倒棱,是一种切实可行的倒棱方法。

基于ANSYS的摆线齿锥齿轮有限元模态分析与研究

研究了摆线齿锥齿轮的固有振动特性,考虑到摆线齿锥齿轮的特点,利用三维软件Pro/E进行了精确参数化建模,以有限元方法理论为基础,通过有限元分析软件ANSYS对齿轮进行模态分析,得到了10阶固有振动频率、模态振型和应力、应变云图,为齿轮系统的振动特性分析、振动故障诊断和预报以及结构动力特性的优化设计提供了依据,为摆线齿锥齿轮系统的动态设计和减少振动等方面提供了理论依据;同时,为齿轮系统的动态响应计算和分析奠定了基础。

摆线齿锥齿轮用SPIRON铣齿刀具研究与应用

相对于弧线齿锥齿轮,摆线齿锥齿轮采用等高齿制和连续分度法加工具有更高的加工效率、更好的传动平稳性及更小的传动噪声。本文针对摆线齿锥齿轮连续分度法铣齿所用的SPIRON刀具进行了相关介绍。

基于GCMT2500数控机床的摆线齿锥齿轮齿面切削研究

在摆线齿锥齿轮的小轮切削加工中,设计一种新型的克制刀盘安装在GCMT2500数控螺旋锥齿轮复合机床上。结合机床自身性能,对齿轮切削方法进行研究。对小齿轮切削分别拟定了粗、精加工方案,找到一种合理的切削方法。在精加工中分析了各种加工方式得到的齿面粗糙度,并提出了精加工时采用斜切法对齿面进行切削齿面精度可以满足传动要求。

格里森小齿轮和奥利康大齿轮互配计算设计与加工方法

弧齿锥齿轮是一种常用的机械传动零件,具有传动平稳、噪音低、承载能力强、传动效率高等特点。弧齿锥齿轮的生产通常沿用格里森制与奥利康制外摆线齿锥齿型标准,格里森制齿锥齿轮为跳齿分齿加工,奥利康外摆线齿锥齿轮为连续切齿加工,将两种齿制互配以平衡大小轮加工时间,可显著提高小轮生产及经济效率。

奥利康制摆线齿锥齿轮切齿计算与啮合仿真软件开发

为实现奥利康制摆线齿锥齿轮齿面数字化设计及指导切齿加工,基于VC编程软件及MATLAB绘图功能开发了摆线齿锥齿轮切齿计算与啮合仿真的计算机软件系统。该软件系统不仅包括几何参数设计、刀具参数计算及切齿参数计算等基本计算模块,而且还具有齿面数值仿真、齿面失配分析及齿面啮合分析等仿真功能。实例表明,利用该软件系统可以快速精确设计加工参数,为摆线齿锥齿轮加工提供理论指导。

弧齿锥齿轮与摆线齿锥齿轮统一数学模型及齿面比较

针对弧齿等高齿锥齿轮和摆线等高齿锥齿轮这两种齿制,构建了统一数学模型,并进行了齿面比较。首先对这两种齿制加工刀盘结构进行了分析,建立了统一的刀盘数学模型。其次,分析了这两种齿制的加工运动和加工过程,建立了统一的切齿加工数学模型。在求解出齿面的基础上,从齿线螺旋角及齿面拓扑形貌两个方面对弧齿等高齿锥齿轮和摆线等高齿锥齿轮的齿面几何进行了比较分析。为弧齿铣刀粗切摆线齿提供理论指导。