螺旋锥齿轮研磨加工的理论与实验研究

论文题目: 螺旋锥齿轮研磨加工的理论与实验研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 机械制造及其自动化

作者: 魏冰阳

导师: 方宗德,周彦伟

关键词: 准双曲面齿轮,研齿,超声加工,轮齿接触分析,振动与噪声,材料去除率,田口方法

文献来源: 西北工业大学

发表年度: 2005

论文摘要: 螺旋锥齿轮由于其传动平稳、强度高而被广泛应用于车辆、机床、直升飞机、矿山工程等机械的角度传动中。随着齿轮传动向高精度、高速度、高强度、低噪音、小型化方向发展，对齿轮的材料和制造技术提出了更高的要求。研齿作为螺旋锥齿轮生产中最后的精整加工工序直接关系到螺旋锥齿轮传动件的制造精度与啮合质量。但传统研齿工艺运动控制精度差，材料去除率低，制约了螺旋锥齿轮精加工效率与质量的进一步提高。超声研磨在机械制造与精密加工领域已有广泛的应用。把超声研磨引入螺旋锥齿轮的精整加工中，能充分发挥超声研磨的优点，克服传统研齿工艺的不足。 本文对传统的研齿工艺进行了较系统的理论与实验研究：首次提出了超声振动研齿法，并进行了初步的理论与实验探讨。论文的主要研究内容与创新成果如下： 利用轮齿接触分析与齿轮啮合原理，建立了齿面均匀研磨与定点研磨控制的几何运动模型，经滚检检验，该模型能对齿面研磨位置与侧隙进行较准确的控制。利用承载接触分析，对影响齿面研磨率的主要因素：齿面瞬时接触应力、齿面滑动系数与齿面接触研磨概率进行了研究分析，首次确定了研齿区域的边界与齿面综合研磨率的评价指标。分析了研齿过程中材料去除、齿面修形、动态互研的机理，研齿对传动误差的影响及其与振动、噪声的关系：建立了螺旋锥齿轮研齿的周向振动模型，计算分析了动态研磨力的大小与成因。在上述理论研究的基础上，通过研齿试验与齿轮测量中心测试，首次研究了研齿对齿形精度、齿距误差、轮齿啮合精度及齿轮副接触与动态性能的影响。 首次把超声研磨引入螺旋锥齿轮的精整加工中，创新性地提出了超声振动研齿法。对超声振动研磨的材料去除机理进行了研究分析，建立了研齿的材料去除模型。利用声弹性力学研究了超声在轮齿面的传播与反射机制，建立了超声研齿的动力学模型，分析了不灵敏性振动切削机理对提高研齿质量与精度的作用。研究了超声研齿声学系统的特性，利用力—电类比四端网络法对超声研齿声学系统进行了研究与设计，理论设计与测试结果基本接近。在理论研究的基础上，对超声研齿与普通研齿的特性进行了对比试验；利用田口方法，对载荷、转速和研磨液浓度三个重要工艺因素进行了正交试验设计。论文的主要结论如下：

论文目录:

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 研究的目的与意义

1.2 螺旋锥齿轮设计与制造技术发展概况

1.3 螺旋锥齿轮研究领域目前存在的问题

1.4 超声加工技术国内外发展概况

1.5 齿轮特种加工、超声振动加工应用展望

1.6 论文的主要研究内容

第二章 研齿啮合运动关系的数学模型

2.1 研齿运动控制原理

2.2 V/H/J方向运动与齿面啮合关系的数学模型

2.3 基于V/H/J调整的轮齿接触分析

2.4 接触印痕位置变化与V/H/J调整量的计算公式

2.5 印痕滚检实验

2.6 本章小结

第三章 齿面综合研磨率的研究分析

3.1 影响齿面研磨率的因素

3.2 研齿啮合仿真

3.3 齿面滑动系数

3.4 齿面研磨概率分析与综合研磨率

3.5 本章小结

第四章 螺旋锥齿轮研磨加工的机理

4.1 研齿材料去除机理

4.2 研齿修形机理

4.3 误差激励下动力互研的机理

4.4 轮齿互研的振动机理试验

4.5 本章小结

第五章 研齿对齿轮副接触与动态性能的影响试验

5.1 研齿对轮齿接触性能的影响

5.2 研齿对轮齿啮合精度的影响

5.3 研齿对轮齿动态啮合性能的影响

5.4 试验尚存在的问题与误差分析

5.5 本章小结

第六章 超声研齿加工的机理研究

6.1 超声振动研磨加工的机理

6.2 超声研齿的声弹性机理

6.3 超声研齿的动力学分析

6.4 超声研齿的材料去除模型

6.5 本章小结

第七章 超声研齿声学系统的研究与设计

7.1 超声加工声学系统概述

7.2 超声换能-变幅器设计

7.3 超声换能-变幅器的修正与测试

7.4 本章小结

第八章 超声研齿试验设计与分析

8.1 超声研齿工艺因素分析

8.2 超声与普通研齿的对比试验

8.3 正交试验与田口方法

8.4 本章小结

第九章 结论

参考文献

攻读博士学位期间发表的学术论文与获得的科研奖励

致谢

发布时间: 2007-03-29

参考文献

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• [4].结构拓扑优化方法研究及其在螺旋锥齿轮机床中的应用[D]. 易继军.中南大学2014
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