蜗杆砂轮磨齿加工参数对齿面质量的影响研究

作     者：魏俊华 

作者单位：武汉理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：赵秀栩

授予年度：2020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：蜗杆砂轮磨齿 表面质量 均匀设计试验 加工参数 多目标优化 

摘      要：齿轮在航空航天、能源、汽车、船舶、军工装备等领域被广泛使用,齿轮的表面质量决定着它的服役性能。齿轮表面质量包含一系列性能指标,例如表面粗糙度、表面硬度和齿面烧伤情况等。除了材料因素之外,齿轮的表面质量主要取决于齿轮的加工过程。蜗杆砂轮磨齿加工是齿轮精加工的重要方法之一,常作为齿轮加工的末端工序,直接决定着齿轮的最终质量。论文以蜗杆砂轮磨削加工20CrMnTi齿轮为研究对象,研究加工参数对高精度硬齿面齿轮磨削加工过程中齿轮齿面粗糙度、齿面硬度以及齿面烧伤情况的影响。论文的主要研究工作包括以下几个方面:（1）分析了齿面粗糙度、齿面磨削烧伤和齿面硬度对齿轮服役性能的影响。明确了蜗杆砂轮磨削加工渐开线硬齿面齿轮加工参数,主要包括砂轮线速度（m/s）、砂轮沿齿轮轴向进给速度（mm/min）以及磨削深度(6（mm）。（2）基于展成法加工渐开线齿轮的原理,分析了蜗杆砂轮磨削加工渐开线齿轮的方法。基于蜗杆砂轮磨削加工齿轮原理分析了影响齿轮质量的因素,为进一步的试验研究提供理论依据。（3）选择均匀设计试验方法进行蜗杆砂轮磨削发动机行星轮的试验设计。明确了试验零件的材料和基本信息,以德国KAPP NILES KX500 FLEX数控磨齿机床为试验机床,利用粗糙度仪、酸检法、维氏硬度仪等作为检测设备开展磨削加工试验。（4）利用DPS数据处理系统进行数据分析,采用二级逐步回归方法建立了加工参数与齿面粗糙度和齿面硬度的回归模型,并且通过假设检验验证了模型的有效性。采用二元Logistic回归分析建立了加工参数与齿面磨削烧伤的概率模型,得到了发生烧伤的概率阈值。（5）以加工时间、齿面粗糙度、齿面硬度为综合优化目标,采用基于Pareto支配关系的多目标非支配遗传算法NSGA-II进行求解,得到了可以降低表面粗糙度和提高生产效率的磨削参数,为实际生产中通过寻找更优加工参数达到提高表面质量和加工效率目的提供参考。