标准滚刀滚切变位直齿轮的刀架角研究

论文摘要

变位齿轮可用于避免轮齿根切、凑配中心距、修复已磨损的旧齿轮、提高齿轮的承载能力或改善齿轮传动的性能,在工程中应用广泛。直齿变位齿轮通常用标准齿轮滚刀滚切,滚切过程中,在按变位系数设置滚刀与轮坯的中心距的同时,还需适当调整滚刀刀架角,才能获得良好的齿轮加工精度,但迄今为止尚无简单易行的刀架角调整方法。本文研究并解决刀架角的影响及其调整问题,主要内容如下:依据国标GB/T 6083-2001的规定建立了滚刀的基本蜗杆螺旋面,根据空间啮合原理和滚切加工的实际情况建立了滚齿模型,导出了滚切加工的啮合方程,进而导出了工件齿轮的齿廓曲面及其端截形方程。分析并研究了滚切刀架角对工件齿轮的可能影响,明确了刀架角会且仅会影响工件齿轮的齿廓形状和齿厚,进而研究并给出了确定工件齿轮齿廓偏差和齿厚偏差的方法。根据本文方法,用Matlab软件编写了计算程序,在多种不同的模数和变位系数的情况下,分析了工件齿轮齿廓和齿厚偏差随刀架角的变化情况。分析结果表明:刀架角对齿廓偏差的影响很小,可忽略不计;刀架角对齿厚偏差的影响较大,且对于不同的变位系数,存在不同的零齿厚偏差刀架角,表明齿厚偏差可通过刀架角的调整减小或消除。最后,为方便工程应用,给出了零齿厚偏差刀架角的近似代数算式和拟合算式。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 序言
• 1.1 齿轮的发展
• 1.2 变位齿轮概述
• 1.3 齿轮滚刀
• 1.4 滚齿刀架角
• 1.5 滚齿刀架角的研究现状
• 1.6 课题研究意义
• 1.7 本文主要内容
• 1.8 本章小结
• 第二章 滚齿模型
• 2.1 齿轮轮齿的形成原理
• 2.1.1 成形法
• 2.1.2 展成法
• 2.2 滚齿运动
• 2.3 滚齿模型
• 2.3.1 坐标系的建立
• 2.3.2 滚刀基本蜗杆螺旋面
• 2.3.3 相对运动速度
• 2.3.4 滚刀与工件齿轮的齿面啮合方程式
• 2.3.5 工件齿轮的齿廓曲面及其端截形
• 2.4 本章小结
• 第三章 滚刀轴截形和工件齿轮端截形
• 3.1 滚刀轴截形
• 3.2 滚刀轴截形参数的确定
• 3.3 滚刀轴截形各段方程及其螺旋面方程
• 3.3.1 切削刃AB 及其螺旋面方程
• 3.3.2 刀顶圆弧BC 及其螺旋面方程
• 3.3.3 刀顶刃CD 及其螺旋面方程
• 3.4 工件齿轮的端截形
• 3.4.1 渐开线方程
• 3.4.2 齿根过渡曲线方程
• 3.4.3 齿根圆方程
• 3.5 滚切的两类界限点
• 3.5.1 根切界限点
• 3.5.2 啮合界限点
• 3.6 本章小结
• 第四章 刀架角对工件齿轮的影响
• 4.1 刀架角对工件齿轮的影响
• 4.1.1 滚切标准直齿轮
• 4.1.2 滚切变位直齿轮
• 4.2 刀架角对齿廓的影响
• 4.2.1 齿廓偏差的定义
• 4.2.2 齿廓偏差的确定
• 4.2.3 刀架角对齿廓的影响
• 4.2.4 刀架角对齿廓影响的分析流程图
• 4.3 刀架角对齿厚的影响
• 4.3.1 齿厚偏差的定义
• 4.3.2 刀架角对齿厚的影响
• 4.3.3 刀架角对齿厚影响的分析流程图
• 4.4 本章小结
• 第五章 基于Matlab 的刀架角影响分析
• 5.1 引言
• 5.2 Matlab 简介
• 5.3 采用Matlab 进行刀架角影响分析的优越性
• 5.4 刀架角对工件齿轮齿廓、齿厚的影响
• 5.4.1 滚刀轴截形
• 5.4.2 工件齿轮端截形
• 5.4.3 刀架角对工件齿轮齿廓的影响
• 5.4.4 刀架角对工件齿轮齿厚的影响
• 5.5 刀架角影响与变位系数的关系
• 5.6 刀架角影响与模数的关系
• 5.7 本章小结
• 第六章 刀架角近似算式
• 6.1 刀架角的代数算式
• 6.1.1 刀架角的代数算式
• 6.1.2 刀架角代数算式的验证
• 6.2 刀架角的拟合算式
• 6.2.1 数值拟合和Matlab 算法
• 6.2.2 刀架角的拟合算式
• 6.3 刀架角近似算式的应用
• 6.4 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 本文总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间本人出版或公开发表的论著、论文
• 附录一 滚刀的计算尺寸
• 附录二 滚刀的轴向齿形尺寸
• 致谢