螺旋锥齿轮齿面拓扑误差评定方法的研究

作     者：徐忠四 

作者单位：北京工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：付胜

授予年度：2006年

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：螺旋锥齿轮 拓扑误差 误差评定 差曲面 

摘      要：螺旋锥齿轮是重要的机械传动元件,既传递运动和动力,又可改变传动方向,而且具有承载能力高、运动平稳性好等优点,因而被广泛应用于航空、航天、汽车、精密机械、石油钻探等许多工业设备中。然而,由于螺旋锥齿轮的齿面形状复杂,与普通圆柱齿轮相比,其加工和测量非常复杂,对其工艺误差分析与诊断也处于探索阶段。基于齿轮整体误差概念,从影响螺旋锥齿轮误差形成的相关因素出发,利用数学方法结合测量原理,本文对螺旋锥齿轮齿面拓扑误差的定量评定进行了探索,开发了螺旋锥齿轮误差评定软件。本论文为深入研究螺旋锥齿轮的误差理论奠定了一定的基础。 本文详细地分析了形成螺旋锥齿轮理论齿面及产生拓扑误差的两个关键因素,即螺旋锥齿轮的切齿加工方法和机床调整参数;通过建立机床数学模型,计算齿面参数,用已知条件和啮合方程进行联合求解,得出了理论齿面的坐标值,从而获得了螺旋锥齿轮的理论齿面模型。 从理论上分析了螺旋锥齿轮整体误差的形成原因及其分离方法,根据整体误差的性质,分离出由于齿面变形所引起的齿距误差,获得了齿面偏差。 将差曲面和最小二乘法相结合进行螺旋锥齿轮拓扑误差评定。系统地给出了差曲面的几何意义和物理意义,提取了齿面拓扑误差参数;给出了零阶误差、一阶误差、二阶误差的完整数学公式,并且用最小二乘法得到了各阶误差的特征参数值,实现了对齿面拓扑误差的定量评定。 用VC++6.0和Matlab编制了拓扑误差评定软件包。以弧齿锥齿轮为例,通过任意给定的模数、压力角、螺旋角和齿宽,可以得到大小齿轮几何参数、刀盘参数和机床参数等的计算结果,进而可以获得大小齿轮的理论齿面;利用三坐标测量机测量实际齿面,可得到测量齿面的数据值,进而可得差曲面,利用得到的差曲面可迅速地计算出各阶误差的特征参数值。