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拓扑修形斜齿轮的数控成形磨齿加工

华南理工大学学报（自然科学版） 2014年第4期42卷 97-104页

作者：蒋进科方宗德苏进展西北工业大学机电学院陕西西安710072

首先,设计齿廓、齿向修形曲线,经过3次B样条拟合为拓扑修形曲面,并与理论齿面叠加设计修形齿面;其次,根据成形磨削过程中砂轮与齿轮之间的运动关系,推导成形砂轮与齿面的接触条件方程,计算砂轮的廓形点,再通过3次B样条拟合得到精确的砂... 详细信息

首先,设计齿廓、齿向修形曲线,经过3次B样条拟合为拓扑修形曲面,并与理论齿面叠加设计修形齿面;其次,根据成形磨削过程中砂轮与齿轮之间的运动关系,推导成形砂轮与齿面的接触条件方程,计算砂轮的廓形点,再通过3次B样条拟合得到精确的砂轮轴向廓形曲线;然后,建立成形砂轮磨削斜齿轮5轴联动Free-Form型数控磨齿机模型,根据砂轮位矢的等效转换,推导各轴运动关系;接着,建立基于数控机床各轴敏感性分析的齿面修正模型,用6阶多项式表示各轴的运动,判断砂轮与齿面的接触状态,确定磨削齿面的误差,并分析各系数扰动对齿面误差的影响;最后,以齿面误差平方和最小为目标函数,通过粒子群优化方法,得到机床运动参数.结果表明,以齿廓修形齿面反算砂轮截形进行5轴数控成形磨齿加工,可有效降低磨削误差.

关键词：斜齿轮拓扑修形五轴数控磨削 Free-Form机床成形砂轮

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拓扑修形斜齿轮齿面插齿修正

华中科技大学学报（自然科学版） 2019年第7期47卷 102-107页

作者：蒋进科方宗德刘钊长安大学汽车学院陕西西安710064 西北工业大学机电学院陕西西安710072

为了提高插齿刀精度和寿命并实现拓扑修形齿轮的加工,提出锥面砂轮轴向冲程点接触刃磨插齿刀及拓扑修形斜齿轮齿面插齿修正方法.首先根据啮合原理和磨削过程中砂轮和刀具之间的运动关系,建立插齿刀切削刃方程;然后通过修正砂轮齿形角、... 详细信息

为了提高插齿刀精度和寿命并实现拓扑修形齿轮的加工,提出锥面砂轮轴向冲程点接触刃磨插齿刀及拓扑修形斜齿轮齿面插齿修正方法.首先根据啮合原理和磨削过程中砂轮和刀具之间的运动关系,建立插齿刀切削刃方程;然后通过修正砂轮齿形角、轴向廓形及展成运动,使重磨深度内切削刃误差最小.此外为提高刃磨效率,通过等粗糙度磨齿法,确定砂轮每次冲程的齿面径向位置及冲程总次数.根据切削刃方程,建立2自由度插齿模型;结合插齿齿面误差和给定的目标法向修形面,推导工件的实际插齿目标拓扑修形面,建立基于插齿刀刃形修正参数(砂轮压力角、轴向廓形及展成运动)和插齿运动修正参数(工件转角及插齿中心距)的齿面误差敏感性分析修正模型.通过优化算法求解各参数,实现了拓扑修形齿面插齿修正.

关键词：插齿斜齿轮拓扑修形锥面砂轮齿面高阶校正齿面误差

Ease-off拓扑修形斜齿轮齿面黏着磨损计算方法

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航空动力学报 2023年第12期38卷 2982-2990页

作者：王永强魏冰阳谢学凯李家琦河南科技大学机电工程学院河南洛阳471003

从ease-off差曲面拓扑修形出发,对变位斜齿轮啮合参数进行了解析,获得了齿面接触、运动与力学参数;应用离散接触线有限元,拟赫兹点接触仿真,解决了齿面边缘接触应力集中的求解问题;利用经典摩擦磨损计算模型,快捷求解了齿面瞬时接触线... 详细信息

从ease-off差曲面拓扑修形出发,对变位斜齿轮啮合参数进行了解析,获得了齿面接触、运动与力学参数;应用离散接触线有限元,拟赫兹点接触仿真,解决了齿面边缘接触应力集中的求解问题;利用经典摩擦磨损计算模型,快捷求解了齿面瞬时接触线上的动态磨损系数,获得了两齿面磨损量三维分布云图。结果表明:主动轮齿根处磨损量远超齿顶处,从动轮齿顶处磨损略大于齿根处;主动轮啮入区磨损变化剧烈,啮出区磨损均匀,从动轮啮入区与啮出区磨损量无明显差异;抛物线修形,使齿面的磨损向齿宽中部集中,有利于改善齿面的磨损分布。选用合适的变位系数、修形量能够调整齿面的磨损分布,延长齿面的精度寿命。为变位、修形多变量耦合斜齿轮磨损计算、减摩设计提供了理论方法。

关键词：拓扑修形斜齿轮动态磨损系数磨损计算三维

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面齿轮副小轮拓扑修形设计及啮合性能分析

哈尔滨工程大学学报 2016年第9期37卷 1281-1286页

作者：付学中方宗德李建华蒋进科西北工业大学机电学院陕西西安710072

为改善面齿轮啮合性能,设计了小轮齿廓、齿向修形曲线,将3次B样条拟合的修形曲面与小轮理论齿面叠加构造精确的拓扑修形齿面,建立了小轮拓扑修形面齿轮副TCA、LTCA计算模型,并试验验证了理论分析的正确性。算例分析表明:小轮拓扑修形能... 详细信息

为改善面齿轮啮合性能,设计了小轮齿廓、齿向修形曲线,将3次B样条拟合的修形曲面与小轮理论齿面叠加构造精确的拓扑修形齿面,建立了小轮拓扑修形面齿轮副TCA、LTCA计算模型,并试验验证了理论分析的正确性。算例分析表明:小轮拓扑修形能获得开口向下2阶抛物线几何传动误差,接触路径与齿根倾斜,较传统面齿轮副,有效重合度提高了约10%,容差能力提高了400%;各载荷下承载传动误差波动幅值均减小,齿面载荷分布变化均匀,轮齿进入和退出啮合时承受载荷变小。

关键词：面齿轮拓扑修形齿面接触分析承载接触分析啮合性能

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宽域加工误差对拓扑修形齿轮传动误差的影响

机械工程学报 2023年第15期59卷 131-141页

作者：刘欣荣王慧鹏汪中厚杨勇明上海工程技术大学机械与汽车工程学院上海201620 上海理工大学机械工程学院上海200093

拓扑修形作为高性能齿轮修形的重要方式,为提高齿轮系统动态性能提供了有效方法。建立齿轮系统的弯—扭—轴—摆动力学模型,基于诱导法曲率分析拓扑修形齿轮中凹齿廓误差形成机理,研究宽域加工误差对齿轮系统传动误差的影响。通过数值... 详细信息

拓扑修形作为高性能齿轮修形的重要方式,为提高齿轮系统动态性能提供了有效方法。建立齿轮系统的弯—扭—轴—摆动力学模型,基于诱导法曲率分析拓扑修形齿轮中凹齿廓误差形成机理,研究宽域加工误差对齿轮系统传动误差的影响。通过数值计算得出齿形齿向修形量误差、齿向倾斜误差、中凹齿廓误差、欠磨削及过磨削误差作用下的齿轮系统传动误差,建立量纲归一的无因次齿轮系统动传动误差评价方法,采用F分布检验回归方程的显著性,阐明拓扑修形齿轮宽域加工误差与齿轮系统传动误差的内在联系。结果表明,在宽域加工误差作用下,ζ_(1)、ζ_(2)、ζ_(3)、ζ_(4)、ζ_(5)的无因次标准回归系数分别为0.128,0.452,0.222,1.146,0.784,在误差量相同情况下,中凹齿廓误差对齿轮传动误差影响最显著。研究成果将为拓扑修形齿轮的加工误差分配提供理论支撑。

关键词：拓扑修形宽域加工误差传动误差量纲归一

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构造拓扑修形齿面的面齿轮传动主动设计

航空动力学报 2014年第5期29卷 1216-1222页

作者：彭先龙胡锡文方宗德西北工业大学机电学院西安710072 中国核电工程有限公司化工所北京100840

为了改善加工参数较少的面齿轮传动的啮合性能,提出了用给定的啮合性能对面齿轮和小齿轮齿面进行拓扑修形设计的方法.面齿轮用插齿法加工,面齿轮与插齿刀的转角关系由预设的传动误差确定,由此确定面齿轮的拓扑修形齿面.然后用接触路径... 详细信息

为了改善加工参数较少的面齿轮传动的啮合性能,提出了用给定的啮合性能对面齿轮和小齿轮齿面进行拓扑修形设计的方法.面齿轮用插齿法加工,面齿轮与插齿刀的转角关系由预设的传动误差确定,由此确定面齿轮的拓扑修形齿面.然后用接触路径的位置及其方向和接触椭圆的大小构造小齿轮的拓扑修形齿面,该齿面用共轭点接触法磨齿加工,建立了小齿轮拓扑修形齿面与加工参数之间的线性方程.结果表明：齿面接触分析（TCA）获得的传动误差、接触路径与预设的传动误差、接触路径相同,TCA仿真的椭圆长度与预设椭圆长度相差范围为0.175 2~1.16mm.

关键词：面齿轮啮合性能拓扑修形主动设计齿面接触分析

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多轴CNC机床运动优化磨齿拓扑修形面齿轮

计算机集成制造系统 2017年第2期23卷 285-292页

作者：沈云波扶碧波刘玄西安工业大学机电学院陕西西安710021 中国航空动力机械研究所湖南株洲410000

为了求解利用碟形砂轮磨齿加工拓扑修形面齿轮CNC数控机床各轴运动参数的问题,提出一种数控机床各轴运动参数的优化求解方法。依据多轴CNC机床碟形砂轮磨齿加工各轴的运动关系,建立了多轴机床磨齿实际拓扑齿面的数学模型;将机床各轴运... 详细信息

为了求解利用碟形砂轮磨齿加工拓扑修形面齿轮CNC数控机床各轴运动参数的问题,提出一种数控机床各轴运动参数的优化求解方法。依据多轴CNC机床碟形砂轮磨齿加工各轴的运动关系,建立了多轴机床磨齿实际拓扑齿面的数学模型;将机床各轴运动表示为联系参数的6阶多项式函数,以各轴运动函数的多项式系数为优化参数,并以齿面目标偏差与实际偏差的误差最小作为评价函数,建立了各轴运动参数的优化模型;利用迭代最小二乘法对模型进行求解,获得加工拓扑修形齿面各轴的运动规律。通过拓扑修形面齿轮加工优化仿真和磨齿试验,实现了高精度拓扑修形面齿轮的数控磨齿,验证了各轴运动参数优化求解的正确性。

关键词：运动参数优化面齿轮拓扑修形碟形砂轮 CNC机床

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考虑安装误差的拓扑修形斜齿轮承载接触分析

西北工业大学学报 2014年第5期32卷 781-786页

作者：王会良邓效忠徐恺杨建军苏建新西北工业大学机电学院陕西西安710072 河南科技大学机电工程学院河南洛阳471003

为提高齿轮副承载能力和降低对安装误差的敏感性,提出一种拓扑修形的齿面结构。根据齿廓分段修形和齿向分段修形原理推导出拓扑修形齿面方程,构建含安装误差的修形齿轮副的接触分析(TCA)模型。并对轮齿接触分析和有限元分析,仿真出传动... 详细信息

为提高齿轮副承载能力和降低对安装误差的敏感性,提出一种拓扑修形的齿面结构。根据齿廓分段修形和齿向分段修形原理推导出拓扑修形齿面方程,构建含安装误差的修形齿轮副的接触分析(TCA)模型。并对轮齿接触分析和有限元分析,仿真出传动误差和齿面接触应力与剪切力在不同安装误差情况下的分布特征。根据应力分布曲线分析,齿轮副啮入与啮出点的应力幅值相比均值有所下降,为减振降噪创造了良好条件。滚检实验与仿真结果表明,基于成形法磨削的拓扑修形对改善齿面接触印痕,避免边缘接触和降低对安装误差的敏感性具有一定的应用价值。

关键词：拓扑修形斜齿轮成形法磨齿安装误差承载接触分析

成形法双面磨削拓扑修形误差齿面对齿轮传动的影响

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中国机械工程 2022年第14期33卷 1661-1669,1679页

作者：李彦汪中厚刘雷刁鑫伟王学军上海理工大学机械工程学院上海200093 南京航空航天大学机电学院南京210016

附加径向运动方式的斜齿轮双面磨削方法具有小批量多品种加工的特性与机构可靠的优点,但在加工时会出现无法避免的齿面扭曲现象,导致加工齿面与理论齿面存在原理性误差,针对该现象对斜齿轮性能的影响进行了量化研究。以数值方法计算得... 详细信息

附加径向运动方式的斜齿轮双面磨削方法具有小批量多品种加工的特性与机构可靠的优点,但在加工时会出现无法避免的齿面扭曲现象,导致加工齿面与理论齿面存在原理性误差,针对该现象对斜齿轮性能的影响进行了量化研究。以数值方法计算得到双面磨削方法的误差齿面模型,将该误差齿面与理论齿面进行对比,采用齿面接触分析方法(TCA)计算获得不同齿面下的传动误差和接触斑点。结果表明,齿形扭曲对左齿面性能影响较小,左齿面可基本实现理论修形效果,齿向扭曲现象导致右齿面性能发生了明显劣化;合适的修形方式与轴交角可以使左右齿面传动误差差异缩小在15%左右。

关键词：成形磨削拓扑修形传动误差接触斑点

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