新构形齿轮精加工刀具半径对切齿干涉的影响

新构形齿轮精加工刀具采用新切齿法,具有连续的切削刃,使得切齿过程中无冲击,刀具的制造和刃磨都非常简单.新构形刀具的半径对切齿干涉的影响较大,因此要合理设计刀具半径,避免干涉.根据该刀具的切齿原理,分析了齿廓曲面上各点在切齿过程中的轨迹和切削刃曲线,并将其向齿轮的的端截面内投影,发现齿顶处的干涉最严重;通过比较齿顶轨迹与切削刃的位置关系,研究了切直齿轮和斜齿轮时刀具半径的干涉,得到了统一的刀具半径干涉的理论公式,确定了不发生切齿干涉的最小刀具半径值,并给出了一个具体的设计实例.     

新型滚刀的研制

针对东风4机车上的从动齿轮,设计制造了长短齿整体粗切滚刀,提高了刀具的耐用度和齿轮精度。同时,基于滚削运动学,导出了适合于定量计算的滚削加工过程切削层参数的数学模型,并设计了性能较为完善的滚齿切削力测试系统,给出了综合描述滚削运动的方法。运用这种方法,对滚削中齿槽各断面廓形的创成过程,待切除余量的基本形体,刀齿切削刃上各工作点的切削厚度变化规律,以及切削力(力矩)变化规律等滚削运动特性参数进行了定量分析。     

长短齿磨前滚刀研究

研制了制造高速重载齿轮的长短齿磨前滚刀，使用该滚刀可使切削更加平稳，降低切削力约３０％，滚切效率和刀具使用寿命均比同类普通滚刀提高一倍左右。并降低了齿根处表面粗糙度，提高了轮齿抗弯曲疲劳强度和抗冲击动载的能力。     

基于Pro/E弧齿锥齿轮实体建模

按照齿根倾斜修形方式设计弧齿锥齿轮几何参数,并基于局部综合法计算大小轮的刀具参数和机床切削调整参数,然后运用MATLAB编程求解轮齿齿面方程得到齿面上分散点的坐标值,将计算得到的分散点的坐标值以一定的格式导入到Pro/E中,生成轮齿齿面网格线,通过边界混合功能生成齿面实体,并最终完成齿轮实体模型的建立,为后续分析弧齿锥齿轮的性能打下基础.     

双圆弧齿轮的修端工艺方法

在M3150E滚齿机上对双圆弧齿轮进行齿轮轮齿修端试验,以期解决该种类齿轮在生产实践中发生齿端断齿和传动噪声,振动过大等问题.根据圆弧齿轮强度计算,确定JB2940-81型双圆弧齿轮的修端参数;然后在国内常见的M3150E精密滚齿机上设计出齿轮修端的加工工艺方法,并在“封闭功率流”齿轮试验台上进行齿轮轮齿齿根强度试验,结果表明该工艺方法简单有效,对提高双圆弧齿轮的强度,降低齿轮传动噪声有实用价值,并可进一步推广为渐开线齿轮修端,提高其传动强度.     

双圆弧齿轮的修端工艺方法

在M3150E滚齿机上对双圆弧齿轮进行齿轮轮齿修端试验,以期解决该种类齿轮在生产实践中发生齿端断齿和传动噪声,振动过大等问题.根据圆弧齿轮强度计算,确定JB2940-81型双圆弧齿轮的修端参数;然后在国内常见的M3150E精密滚齿机上设计出齿轮修端的加工工艺方法,并在"封闭功率流"齿轮试验台上进行齿轮轮齿齿根强度试验,结果表明该工艺方法简单有效,对提高双圆弧齿轮的强度,降低齿轮传动噪声有实用价值,并可进一步推广为渐开线齿轮修端,提高其传动强度.     

渐开线直齿圆柱齿轮啮合过程接触应力有限元分析

以某齿轮传动为例,将齿轮啮合原理和接触力学的概念相结合,用有限元法对渐开线直齿圆柱齿轮啮合过程接触应力进行较为全面的分析,并比较用赫兹公式计算的结果和有限元分析的结果,指出了齿轮国家标准接触应力计算说明的不准确性,为渐开齿轮传动的设计和研究提供指导.     

直齿外插齿刀倒角刃形设计

本文分析了齿轮齿尖倒角的重要性,对直齿外插齿刀、提出了两种便于制造的倒角刃形。根据 啮合原理、导出了相应的计算公式。本文还在计算方法上进行了探讨,给出了程序框图和计算 实例。      

非对称双圆弧齿轮加工刀具设计

从对称齿形齿轮加工刀具的设计原理出发,根据齿轮的啮合原理和齿轮展成原理,提出了非对称双圆弧齿轮加工刀具的设计方法.根据相应的计算公式,对双圆弧齿轮滚刀基本蜗杆齿面方程、滚刀前刀面齿形设计进行了实例计算.对滚刀的结构进行了详细的设计,给出了加工滚刀的技术要求,并试制出了滚刀样品,加工出齿轮,且用在大排量齿轮泵上验证压力增高,流量平稳噪音小,性能优越.     

摆线针轮减速器针齿壳内曲线参数的优化

本文以针齿壳内曲线参数 D_1和 d_刀为设计变量,摆线轮在任意位置均能顺利装入,且针齿壳内曲线不发生干涉为约束条件;以针齿壳强度、刚度削弱最小为目标函数,对针齿壳内曲线参数进行了优化.     

摆线齿轮滚齿切削力及温度仿真分析

为研究滚齿加工参数对切削力及温度的影响规律,分别利用包心法和平面啮合原理构建圆弧-短幅外摆线齿轮和对应滚刀几何模型。基于构建的几何模型建立摆线齿轮滚齿加工热力耦合有限元模型,分析不同滚齿切削速度和轴向进给量的影响。结果表明：摆线齿轮滚齿加工过程中,轴向切削力随加工时间快速增大,经过一段稳定阶段后迅速降低,径向切削力先快速增大后逐渐减小,切削温度先快速增大后进入稳定阶段;轴向进给量在0.25～0.75 mm/r范围内,轴向和径向切削力及切削温度均增长缓慢,在0.75～1.00 mm/r范围内均增长快速,滚齿切削速度对轴向切削力影响较小,而对切削温度影响较大。     

渐开线滚刀滚齿加工齿轮齿面的数值计算方法

从滚齿加工的实际运动出发,利用空间啮合理论,建立滚齿加工模型,该模型以滚刀法向截形为已知条件,具有通用性,并给出具体的齿轮齿面的数值计算过程.最后以带法向齿顶圆弧的渐开线型滚刀为例,求解得到精确的齿轮齿面形状,验证了所建模型和计算过程的正确性和有效性.     

渐开线滚刀滚齿加工齿轮齿面的数值计算方法

从滚齿加工的实际运动出发,利用空间啮合理论,建立滚齿加工模型,该模型以滚刀法向截形为已知条件,具有通用性,并给出具体的齿轮齿面的数值计算过程.最后以带法向齿顶圆弧的渐开线型滚刀为例,求解得到精确的齿轮齿面形状,验证了所建模型和计算过程的正确性和有效性.     

磨损齿轮啮合过程的模拟研究

实际应用中,由于磨损和受热等原因,使得齿轮齿廓以及啮合过程中啮合线都发生了畸变。通过对电力机车变速箱中齿轮的实测数据分析,建立了齿轮齿廓的数值模型,给出了磨损齿轮啮合的必要条件及磨损齿轮传动过程中啮合点的运动方程。结合实例分别研究了不同磨损程度的齿轮的啮合特性,同时给出了相应的啮合线形状。     

非圆齿轮传动的设计与运动仿真

根据非圆齿轮传动特点与当前研究,介绍了非圆齿轮传动设计的一般方法,并指出设计非圆齿轮的参数和各参数之间的关系及参数的确定方法。设计了一非圆齿轮副,确定出非圆齿轮的相关参数和节曲线。根据目前采用非圆齿轮节曲线纯滚动理论得出的非圆齿轮齿廓曲线的数学模型,运用Matlab编程得出非圆齿轮的齿廓形状,导入Pro/E软件完成了非圆齿轮的三维建模,并进行了非圆齿轮副的运动仿真,分析了仿真结果。     

渐开线直齿圆柱齿轮啮合过程接触应力有限元分析

以某齿轮传动为例,将齿轮啮合原理和接触力学的概念相结合,用有限元法对渐开线直齿圆柱齿轮啮合过程接触应力进行较为全面的分析,并比较用赫兹公式计算的结果和有限元分析的结果,指出了齿轮国家标准接触应力计算说明的不准确性,为渐开齿轮传动的设计和研究提供指导．     

车削大螺距螺纹轴向分层切削的设计方法

提出车削大螺距螺纹轴向分层切削方法,通过刀工接触关系及切削层参数的研究,揭示出关键工艺控制变量,并讨论螺纹螺旋升角对左右切削刃工作前角和后角的影响,以及切削次序对切削效率的影响;以切削效率、左右螺纹面加工表面一致性为设计目标,以刀具几何角度、切削参数及切削次序为设计变量,提出大螺距螺纹轴向分层切削工艺设计方法;设计并磨制两把刀具,提出与其匹配的工艺设计方案,进行车削大螺距螺纹切削工艺对比实验.实验结果表明,采用该设计方法获得的工艺方案,可使大螺距螺纹在螺距误差、加工表面形貌及其分布上得到明显改善,满足大螺距螺纹加工质量的要求.     

摆线针轮行星传动的参数优化

本文完成了以影响摆线减速器承载能力的主要参数——偏心距 a ,针齿套半径 r_(rp)和针齿销半径 r_(p)为设计变量,整机承载能力最大为目标函数,并满足十三项约束条件的摆线针轮行星传动的参数优化工作,使摆线减速器在机型一定的条件下,整机承载能力有较大提高.     

克林贝格摆线锥齿轮建模及模态分析

根据克林贝格摆线锥齿轮的加工方法和铣齿原理,建立刀盘、摇台和轮坯相对位置和运动关系的坐标系,推导摆线锥齿轮的切齿方程,结合齿轮啮合方程及齿轮齿面旋转投影得到在平面内相关齿面上点的关系,运用数值分析法得到齿面离散点坐标,运用NURBS进行曲面逼近得到曲齿面,封闭生成单个实体轮齿,建立摆线锥齿轮三维模型.应用有限元分析方法,进行摆线锥齿轮自由模态分析,得到大齿轮和小齿轮的低阶固有频率及主振型,计算各个齿轮的临界转速.分析计算结果为齿轮结构设计及优化提供了一定的参考依据.     

齿轮塑性变形失效的安定极限分析

为研究直齿圆柱齿轮优化设计中残余应力对齿轮材料塑性极限的影响,基于Hertz接触理论和齿轮局部坐标下的弹塑性接触模型,分析了直齿圆柱齿轮啮合过程中的弹性接触应力、残余应力及弹塑性接触应力.根据第三强度理论,导出齿轮材料在弹性状态下弹性极限约为简单拉压屈服极限的1.6倍;根据安定极限理论,考虑齿轮啮合过程产生的残余应力对齿轮材料的强化作用,得到弹塑性状态下齿轮接触的静力安定极限约为简单拉压屈服极限的2.3倍;与弹性极限相比,将静力安定极限作为齿面出现塑性变形的失效判据,齿轮材料的许用应力提高了约50%.