正交面齿轮的插齿加工及啮合性能分析

作     者：李云 

作者单位：哈尔滨理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：孙永国

授予年度：2015年

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：正交面齿轮 齿面建模 误差分析 插齿仿真 啮合轨迹 

摘      要：正交面齿轮传动是一种采用圆柱齿轮与正交面齿轮进行啮合的结构形式,可以实现传递轴之间存在一定角度时的动力传递。本文针对正交面齿轮基于插齿加工的建模、误差分析、加工仿真及其啮合性能四方面进行了深入的探索和研究。根据正交面齿轮的插齿加工原理建立相关坐标系,进而由共轭曲面的创成原理建立正交面齿轮齿面的数学模型,确定了正交面齿轮产生齿根根切、齿顶变尖时的半径,并在此基础上选取合适的有效齿长,然后利用Pro/E软件建立正交面齿轮的三维模型。同时在所建立的齿面方程的基础上,考虑插齿刀压力角误差及其传动误差两方面的因素,建立其误差模型。通过分析求解,确定了两种误差对面齿轮压力角、轮齿齿形及齿厚所产生的影响。针对当前正交面齿轮插齿加工仿真的不完整性,在以WFL M35车铣复合机床作为加工平台的基础上,借助虚拟加工软件VERICUT对面齿轮的插齿加工过程进行仿真模拟。在仿真时不仅可以直观形象的观察到面齿轮的插齿加工过程,而且通过对完成工件的分析,可以清楚地观测到面齿轮的齿面形状及其轮齿的齿顶变尖和齿根根切的现象。从而验证了面齿轮生成原理及插齿加工过程的正确性,为正交面齿轮的进一步设计加工提供了有力的依据。考虑到正交面齿轮插齿加工的特殊性,插齿刀的齿数要比圆柱齿轮的多1到3个,根据正交面齿轮与圆柱齿轮在齿面的啮合点处有公共的位置和法向向量,推导出圆柱齿轮与面齿轮的啮合轨迹方程,并将接触轨迹在面齿轮齿面上进行可视化仿真,通过改变圆柱齿轮的轮齿数,计算出其各自接触轨迹的位置。同时利用ADAMS软件对面齿轮传动系统进行啮合仿真,通过改变圆柱齿轮的齿数,根据仿真结果及数据分析了由于啮合点位置的不同对面齿轮传动误差及加速度的影响,从而确定了不同的圆柱齿轮对面齿轮啮合性能所造成的影响。