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金属蜗杆与塑料斜齿轮不等齿距啮合方法

北京航空航天大学学报 2022年第6期48卷 979-985页

作者：任继华石照耀王得峰余石鹏北京工业大学机械工程与应用电子技术学院北京100124 东莞市星火齿轮有限公司东莞523723

为了进一步提高金属蜗杆与塑料斜齿轮传动中塑料齿轮的承载能力,研究了传统等齿距蜗杆与斜齿轮啮合传动时受力的特点,提出了蜗杆与斜齿轮不等齿距啮合方法。基于梁弯曲理论和轮齿变形理论,得到了齿面载荷、变形及接触刚度的关系,并以轮... 详细信息

为了进一步提高金属蜗杆与塑料斜齿轮传动中塑料齿轮的承载能力,研究了传统等齿距蜗杆与斜齿轮啮合传动时受力的特点,提出了蜗杆与斜齿轮不等齿距啮合方法。基于梁弯曲理论和轮齿变形理论,得到了齿面载荷、变形及接触刚度的关系,并以轮齿齿根弯曲变形率相等为前提,推导了不等齿距啮合的设计方法,得到了不等齿距啮合时蜗杆的齿距调整量,通过静态强度实验进行了验证。实验结果表明:不等齿距设计可以使塑料斜齿轮的承载能力提高13.69%。

关键词：不等齿距金属蜗杆塑料斜齿轮啮合理论齿根弯曲应力

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不等齿距端铣刀对端铣振动影响的研究

机械科学与技术 2003年第3期22卷 408-411,417页

作者：李辉张宇平刘凤利石家庄铁路工程职业技术学院石家庄050041 河北理工学院唐山063009

根据切削理论及端铣过程的几何关系 ,提出了单齿和多齿端铣刀的铣削力模型 ,用有限元分析软件分析了铣床的频谱 ;分析了不等齿距端铣刀的铣削力频谱 ,并在此基础上分析了不等齿距端铣刀的减振机理 ,提出了不等齿距端铣刀齿间角优化设计... 详细信息

根据切削理论及端铣过程的几何关系 ,提出了单齿和多齿端铣刀的铣削力模型 ,用有限元分析软件分析了铣床的频谱 ;分析了不等齿距端铣刀的铣削力频谱 ,并在此基础上分析了不等齿距端铣刀的减振机理 ,提出了不等齿距端铣刀齿间角优化设计的依据 ,设计和制造了不等齿距端铣刀。

关键词：端铣刀减振不等齿距铣削力

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不等齿距端铣刀的结构优化及性能试验

工具技术 1992年第1期26卷 14-17页

作者：周汝忠杜全兴张继仪西南交大四川工具厂

本文介绍了不等齿距端铣刀齿间角的优化设计方法及与等齿距端铣刀的切削对比试验。试验结果表明,不等齿距端铣刀的切削性能大大优于等齿距端铣刀。

关键词：端铣刀不等齿距优化设计振动

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不等齿距阶梯插铣刀设计及性能分析

不等齿距阶梯插铣刀设计及性能分析

作者：盖竹兴哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

随着“中国制造2025”的提出,国家对制造技术的要求逐步提高,水力发电作为重中之重备受国家重视,其核心部件是水轮机水斗,水轮机水斗结构是狭长勺形加工困难。目前对于水斗的加工已经逐步从焊接式加工转变为整体式加工,整体式加工优点较... 详细信息

随着“中国制造2025”的提出,国家对制造技术的要求逐步提高,水力发电作为重中之重备受国家重视,其核心部件是水轮机水斗,水轮机水斗结构是狭长勺形加工困难。目前对于水斗的加工已经逐步从焊接式加工转变为整体式加工,整体式加工优点较多,加工方式多采用插铣加工。插铣加工所使用的刀具长径比较大(长径比一般为14:1),大的长径比在加工过程中必然会引起振动,降低加工效率和刀具寿命,影响工件质量。本文为减少插铣加工中的振动,引入不等齿距结构;为提高加工效率和刀具寿命,引入阶梯结构;本文以不等齿距阶梯插铣刀设计及性能分析为总线,加工不锈钢0Cr13,进行如下研究:首先,对不等齿距阶梯插铣刀进行结构设计。通过设计与分析插铣刀阶梯结构、前角及主偏角的范围,确定插铣刀的结构;运用谐波能量和最小作为最优刀齿分布密度目标函数,采用Fmincon方法对刀齿齿距进行优化,确定插铣刀的齿间角。其次,对不等齿距阶梯插铣刀角度参数进行优选。利用UG软件建立不等齿距阶梯插铣刀三维模型,并运用ANSYS Workbench软件进行有限元分析,找出最优的角度参数组合,并对最优角度参数组合的刀具进行动平衡分析。再次,对不等齿距阶梯插铣刀最优角度参数组合进行验证。利用Deform-3D软件建立不等齿距阶梯插铣刀铣削加工不锈钢0Cr13的仿真模型,通过铣削仿真验证不等齿距阶梯插铣刀最优角度参数组合,并通过试验验证仿真结果的准确性;分析不等齿距阶梯插铣刀与普通插铣刀在铣削力、铣削温度和刀具磨损方面的不同。最后,对不等齿距阶梯插铣刀进行模糊物元评价。建立不等齿距阶梯插铣刀铣削性能模糊物元评价模型,通过铣削试验确定评价指标:铣削力、加速度和刀具磨损量的数值,并根据隶属度最小原则,评价不等齿距阶梯插铣刀的铣削性能。

关键词：不等齿距阶梯插铣刀模糊物元评价法仿真试验

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不等齿距插铣刀设计与研究

不等齿距插铣刀设计与研究

作者：曹宝宝哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

水力发电作为一种清洁可再生能源一直备受国家重视,其核心部件水轮机水斗是一种型腔体,使得加工刀具必须具有一定的悬伸长度。长悬伸状态下进行插铣加工,势必会引起加工过程的剧烈振动,使得切削力激增,刀具寿命缩短。为提高插铣加工的... 详细信息

水力发电作为一种清洁可再生能源一直备受国家重视,其核心部件水轮机水斗是一种型腔体,使得加工刀具必须具有一定的悬伸长度。长悬伸状态下进行插铣加工,势必会引起加工过程的剧烈振动,使得切削力激增,刀具寿命缩短。为提高插铣加工的铣削稳定性,引进不等齿距的概念,本文对不等齿距插铣过程进行了研究:首先,建立不等齿距插铣铣削力模型,通过试验分析求出各方向的铣削力系数,建立与每转进给量有关的铣削力系数函数关系;采用MATLAB进行铣削力模拟计算,并与实际测试数据进行对比,验证了铣削力模型的可靠性。其次,对刀体以及刀片的材料进行选择,对刀体部分形状进行设计。通过插铣力频域分析,以偏差平方和最小作为目标函数并采用蒙特卡罗方法对不等齿距插铣刀齿间距角度进行了优化。再次,在三自由度的动力学模型和瞬时切削厚度模型的基础上,建立不等齿距插铣刀铣削的动力学方程,通过力锤锤击刀具系统得到系统的相关参数,采用半离散方法进行稳定域求解。通过试验验证稳定域的可靠性,并分析了刀具主偏角及悬伸量对稳定域的影响。最后,用ANSYS分别对等齿距和不等齿距插铣刀进行模态分析和静力学分析,研究二者的共振频率和变形量。并在相同铣削参数下,用两把铣刀进行铣削试验,分析其铣削性能。本文主要研究不等齿距插铣刀的设计以及加工稳定性分析,为保证型腔体加工过程的稳定性提供了理论依据。

关键词：插铣铣削力不等齿距铣削稳定性铣削性能

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不等齿距锯片振动噪声控制的研究

不等齿距锯片振动噪声控制的研究

作者：吕士海燕山大学

学位级别：硕士

圆盘锯作为热锯机工况下的主要噪声源，其振动与噪声控制一直以来都是难以解决的工程问题。然而，由于不等齿距锯片减振降噪问题中涉及到复杂的力学、信号、声学等知识，到目前为止，还没有文献对不等齿距锯片振动噪声问题进行详细的研... 详细信息

圆盘锯作为热锯机工况下的主要噪声源，其振动与噪声控制一直以来都是难以解决的工程问题。然而，由于不等齿距锯片减振降噪问题中涉及到复杂的力学、信号、声学等知识，到目前为止，还没有文献对不等齿距锯片振动噪声问题进行详细的研究。论文以φ2000锯片为研究对象，首先分析了影响锯片噪声辐射的主要因素，然后研究了不等齿距锯片的部分设计参数对其降噪效果的影响，从而为变齿距锯片结构参数优化提供指导性建议。主要研究内容如下：（1）建立了热锯机锯切时单齿和多齿的锯切力模型，基于频谱先能量分布理论论述了不等齿距锯片减振降噪的机理。（2）分析了锯切工况下锯齿所受锯切脉冲力偏置的原因，利用有限元法分别对圆锯片受偏置的径向脉冲力和切向脉冲力的作用下的噪声辐射机理进行了研究。利用有限元研究了圆锯片受单齿径向脉冲力时锯片厚度、锯片直径、夹径比对锯片加速度噪声的影响规律。（3）利用MATLAB对锯切力时域波形进行仿真并对不等齿距锯片的齿间角进行了优化，基于频谱线能量分布理论分析了齿间角类型、分组齿数对不等齿距锯片降噪效果影响规律。（4）结合有限元法和边界元法对不等齿距锯片工况下产生的振动和噪声进行仿真，验证不等齿距片的齿间角类型和分组齿数对锯片降噪效果的影响规律。

关键词：热锯机圆锯片振动噪声不等齿距有限元边界元

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不等齿距端铣刀的减振机理

振动与冲击 1999年第3期18卷 62-66页

作者：李辉刘风利王战中石家庄铁道学院 050043 河北理工学院 063009

本文根据切削理论及端铣过程的几何关系，提出了单齿和多齿端铣刀的铣削力模型，对不等齿距端铣刀的实质进行了分析。

关键词：端铣刀减振不等齿距铣削力

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不等齿距整体立铣刀计算机辅助设计技术研究

不等齿距整体立铣刀计算机辅助设计技术研究

作者：陈露露山东大学

学位级别：硕士

高速铣削过程中,等齿距铣刀因各刀齿铣削力波形完全相同而易引起加工系统产生自激振动,不但会降低加工表面质量、表面精度以及加工效率,还会减小刀具使用寿命,甚至可能损坏加工机床。不等齿距整体立铣刀却能够有效抑制金属铣削加工过程... 详细信息

高速铣削过程中,等齿距铣刀因各刀齿铣削力波形完全相同而易引起加工系统产生自激振动,不但会降低加工表面质量、表面精度以及加工效率,还会减小刀具使用寿命,甚至可能损坏加工机床。不等齿距整体立铣刀却能够有效抑制金属铣削加工过程中的颤振问题。利用刀具的三维CAD模型可以方便的进行结构优化、模拟仿真与刀具数控加工程序的自动创成。因此,如何根据设计需求,快速建立出相应的不等齿距的整体立铣刀的三维模型成为提高刀具设计质量的关键瓶颈问题。本文以UG软件为平台,通过二次开发设计并实现了参数化的计算机辅助整体立铣刀的快速设计系统,具体研究内容如下。分析了不等齿距整体立铣刀的分类方法及其结构特征,并依据针对复杂回转面刀具的理论研究成果,推导建立了圆柱立铣刀螺旋角、螺旋线以及螺旋面的数学模型。对铣削动力学模型和不等齿距刀具的减震机理进行理论分析,并利用Budak的面向整体立铣刀优化设计的端齿间夹角优化算法进行刀具结构优化。进行不等齿距整体立铣刀计算机辅助设计系统的结构设计,分别建立齿距优化计算模块、设计向导模块、参数化建模模块,对不等齿距整体立铣刀数据库系统进行了设计在理论研究成果的基础上,基于UG NX7.0平台,利用开发工具Visual Studio2005、 SQLServer2005以及UG的二次开发接口和工具,实现了不等齿距整体立铣刀CAD系统VPSEM-CADS的开发。

关键词：整体立铣刀自激振动不等齿距参数化建模

不等齿距整体陶瓷立铣刀结构优化设计及切削性能研究

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不等齿距整体陶瓷立铣刀结构优化设计及切削性能研究

作者：张峥山东大学

学位级别：硕士

陶瓷刀具具有高硬度、高耐磨性、良好的化学稳定性和高温力学性能,被公认是加工高温合金最具有竞争力的高速切削刀具之一。整体陶瓷立铣刀长径比大,而铣削属于断续加工,因此放大了陶瓷材料脆性大、承受振动和冲击载荷性能差等缺点,导致... 详细信息

陶瓷刀具具有高硬度、高耐磨性、良好的化学稳定性和高温力学性能,被公认是加工高温合金最具有竞争力的高速切削刀具之一。整体陶瓷立铣刀长径比大,而铣削属于断续加工,因此放大了陶瓷材料脆性大、承受振动和冲击载荷性能差等缺点,导致刀具在铣削过程中,因切削刃容易发生崩刃或断裂而失效。因此,降低切削过程中刀具的振动,是提高整体陶瓷立铣刀寿命的关键。本研究以降低整体陶瓷立铣刀切削振动、提高刀具寿命为目标,通过刀具结构优化设计,研究减振机理、铣削稳定性、刀具动平衡等,开发出一种新型不等齿距整体陶瓷立铣刀。通过离散元数值仿真方法选取了最优切削加工参数,试验研究表明,所设计的整体陶瓷立铣刀切削性能优异。论文的主要研究内容如下:研究了整体陶瓷立铣刀的结构设计准则,基于此完成整体陶瓷立铣刀的初步设计,采用有限元仿真实现了刀具主要结构参数的优化,通过试验研究,对比了优化前后刀具的切削性能和磨损机理。研究结果表明,有限元仿真所得的刀具最佳结构参数为:周刃径向前角-8°、径向后角10°、螺旋角40°,与未经过结构优化的刀具E1相比,结构优化后的刀具E2寿命提高42.9%,后刀面磨损量降低39%,切削力下降5.4%,工件已加工表面粗糙度降低5.5%。研究了不等齿距整体陶瓷立铣刀的切削力模型,建立了刀齿最优分布函数,优化出三种不等齿距铣刀结构,研究了不等齿距陶瓷立铣刀铣削稳定性和动平衡特性。研究结果表明,优化出的三种不等齿距铣刀结构的齿间角分布分别为:93°-91°-88°-88°(简称T1)、95°-85°-85°-95°(简称 T2)、83°-83°-98°-96°(简称 T3),相比于等齿距铣刀 E2,三种不等齿距铣刀主频谱值及第二频谱值均有所下降,切削力频谱更加分散;等齿距陶瓷立铣刀E2与三种不等齿距陶瓷立铣刀的最小极限切深apmin大小排序为:T2>T1>T3>E2,稳定区域面积比γ(稳定区域面积与总面积之比)分别为0.417、0.631、0.680和0.575,从理论角度验证了不等齿距结构对铣削稳定性的提升作用,经过验证三种刀具结构均满足G6.3的动平衡精度等级要求。基于三维离散元数值模拟方法,研究了陶瓷刀具在切削过程中的磨损情况,实现了整体陶瓷立铣刀的加工参数优化。研究结果表明,随着切削速度、轴向切削深度和径向切削宽度的增大,刀具裂纹数量和脱落颗粒数量均持续增加,综合考虑刀具磨损及加工效率,选定最优切削参数为:切削速度500m/min,轴向切削深度3mm,径向切削宽度1mm。研究了所设计新型不等齿距整体陶瓷立铣刀的切削性能,并与等齿距整体陶瓷立铣刀 E2进行切削性能对比,通过试验验证了所设计不等齿距结构整体陶瓷立铣刀的良好减振性能。研究结果表明,不等齿距整体陶瓷立铣刀T1和T2在切削试验中表现优异,相比于等齿距立铣刀E2,其刀具寿命分别提高30%和40%,刀具切削力分别降低13.6%和9.4%,所加工工件的表面粗糙度分别降低21%和10.95%,且工件已加工表面缺陷少,加工质量明显改善,切削过程中振动加速度分别降低31.1%和10.95%,验证了不等齿距结构良好的减振效果,结合刀具的各项切削表现,刀具T1的综合性能表现最佳;不等齿距整体陶瓷立铣刀T3表现不佳,刀齿强度不足及质量偏心大引起的振动加剧是导致刀具T3切削性能下降的主要原因。

关键词：整体陶瓷立铣刀不等齿距结构设计铣削稳定性离散元仿真切削性能