面向齒輪傳動性能的螺旋錐齒輪銑齒機(jī)精度設(shè)計方法研究.pdf

1、螺旋錐齒輪銑齒機(jī)是加工螺旋錐齒輪的關(guān)鍵制造裝備，銑齒機(jī)精度直接影響螺旋錐齒輪的齒面加工精度，進(jìn)而影響齒輪傳動的準(zhǔn)確性、平穩(wěn)性及載荷均勻性等性能。由于螺旋錐齒輪銑齒機(jī)的結(jié)構(gòu)和加工原理復(fù)雜，機(jī)床精度與齒面加工精度的映射關(guān)系難以確定，使得機(jī)床的精度設(shè)計仍停留在以經(jīng)驗設(shè)計為主的階段。這可能導(dǎo)致機(jī)床精度不足，所加工的齒輪達(dá)不到傳動性能要求；或機(jī)床精度過度冗余，增加機(jī)床制造成本。針對上述問題，本文對螺旋錐齒輪銑齒機(jī)精度設(shè)計進(jìn)行了研究，提出了面向齒輪

2、傳動性能的螺旋錐齒輪銑齒機(jī)精度設(shè)計方法，以期在保證齒輪傳動性能的同時合理控制機(jī)床的制造成本。論文的主要研究內(nèi)容和成果如下：
　　 (1)針對螺旋錐齒輪副展成法大輪和變性法小輪，分別建立了共軛齒面和過渡曲面的數(shù)學(xué)模型，通過將齒面離散點計算值與理論值進(jìn)行對比分析，驗證了齒面數(shù)學(xué)模型的正確性。
　　 (2)明確了齒面根切和未根切時齒面形狀的兩種拓?fù)湫问?，通過引入齒高方向的比例變量，提出了一種判別根切的數(shù)值算法。通過在軸截面上對

3、離散點進(jìn)行規(guī)劃，提出了一種基于離散點求解的螺旋錐齒輪建模方法，該方法具有較好的通用性，無論是否發(fā)生根切都能準(zhǔn)確描述齒面形狀。
　　 (3)針對齒面接觸分析中接觸點求解不穩(wěn)定和接觸軌跡邊界難以確定的問題，提出了一種基于自適應(yīng)步長的齒面接觸軌跡邊界求解算法，同時設(shè)計了一套接觸點求解初始值設(shè)定規(guī)則；針對接觸區(qū)求解，提出了一種基于真實齒面的接觸區(qū)數(shù)值算法，避免了傳統(tǒng)的接觸區(qū)計算中將齒面法截線用二階拋物線代替導(dǎo)致的誤差。
　　 (

4、4)根據(jù)多體系統(tǒng)運動學(xué)理論，全面考慮機(jī)床各部件的幾何誤差，建立了包含幾何誤差的機(jī)床各部件相鄰體變換矩陣，進(jìn)而得到了誤差齒面方程；以齒形偏差和齒距偏差來表征機(jī)床各部件的幾何誤差對齒輪副傳動性能的影響，建立了幾何誤差綜合作用下齒形偏差及齒距偏差的多階回歸近似模型。
　　 (5)根據(jù)齒面加工精度要求，采用蒙特卡羅方法進(jìn)行銑齒機(jī)精度分析，獲得了機(jī)床各項幾何精度的初始值和上、下限。以銑齒機(jī)制造成本為優(yōu)化目標(biāo)。以齒面加工精度要求為約束條件，

5、建立了銑齒機(jī)精度設(shè)計綜合優(yōu)化模型，采用直接啟發(fā)搜索算法對其求解，得到了機(jī)床各項幾何精度的優(yōu)化值，并通過樣機(jī)測試，驗證了精度設(shè)計方法及結(jié)果的合理性。
　　 (6)基于上述成果，提煉了面向齒輪傳動性能的螺旋錐齒輪銑齒機(jī)精度設(shè)計的技術(shù)流程；應(yīng)用CAD二次開發(fā)及數(shù)據(jù)庫技術(shù)，開發(fā)了螺旋錐齒輪銑齒機(jī)精度設(shè)計軟件系統(tǒng)。
　　 本文研究的具體對象是螺旋錐齒輪銑齒機(jī)，但就其理念和原理而言，也適用其它基于復(fù)雜加工原理的制造裝備精度設(shè)計，具有