等高齿曲齿锥齿轮的设计与加工试验

发布时间：2017-12-19 09:28

  本文关键词：等高齿曲齿锥齿轮的设计与加工试验

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【摘要】：弧齿锥齿轮具有高强度,低噪声,传动平稳的特点,广泛应用于高速、重载的空间相交轴传动。按照沿齿长方向齿高是否一致,弧齿锥齿轮分为渐缩齿和等高齿。渐缩齿以格里森制设计为代表,采用圆弧齿形;等高齿以奥利康制、克林贝格制设计为代表,采用延伸外摆线齿形。奥利康等高齿在加工时,切削效率高,切削过程中连续分度,分度精度高;在使用时,相比渐缩齿在运转噪声控制、传动平稳性方面有一定的优势。因此,在国内等高齿正日渐受到重视。考虑到奥利康齿轮无法磨齿,限制了齿轮副性能的进一步提高;奥利康机床、刀盘及其配套设备价格高昂,一般企业难以承受。本文提出在原有格里森渐缩齿设计基础上,运用局部综合法和轮齿接触分析(TCA)进行等高齿设计。本设计等高齿,采用短齿制、小刀盘,与渐缩齿相比轮齿强度不降低;从根本上避免了对角接触,使得接触区规范,易于调整;加工时统一采用0号刀盘,简化了选刀过程;能够进行磨齿加工,提高了等高齿的表面质量;小刀盘的选用也降低了对机床刚性的要求,有利于提高加工效率。本文的主要研究内容和结论如下:1基于格里森制弧齿锥齿轮研究等高齿曲齿锥齿轮的几何设计、刀盘参数确定方法。本设计将渐缩齿的面锥、根锥在齿面的大端倾斜,使面锥、根锥均平行于节锥,大端参数保持不变;为了避免小端齿顶过度收缩,设计采用短齿制,加工采用小刀盘;加工时,按节锥安装毛坯,齿面压力角在节锥保持一致,根本上避免了对角接触的发生。2基于局部综合原理,研究等高齿曲齿锥齿轮的加工参数设计方法。确定大轮的加工参数,选择齿面参考点,计算参考点处主曲率和主方向;运用局部综合法与TCA技术,调整齿面参考点处的二阶接触参数,有效预控齿轮副在参考点处及其附近的啮合性能,确定了小轮的加工参数;根据该理论,编制程序,进行几何参数与加工参数的计算、TCA分析等。3研究等高齿曲齿锥齿轮的三维精确建模技术。根据齿轮副的齿面方程与边界条件,编制程序,生成UG识别的齿面坐标点文件;将文件导入UG软件,分别建立了曲齿等高齿与常规格里森渐缩齿的三维精确模型;通过运动仿真模拟齿轮副啮合时的瞬时接触区状态,验证TCA分析效果,对比两种齿轮接触区的差异;分析齿形效果。4运用有限元方法,研究两种设计齿轮副的齿面接触应力情况。在ANSYS中对建立的等高齿与渐缩齿模型进行接触应力分析,对比两种设计齿轮的齿面应力大小与分布。5在常规格里森铣齿机上进行加工试验。设计并加工等高齿轮坯与夹具;得到GH35C铣齿机固定安装法加工等高齿曲齿锥齿轮的加工参数;进行加工试验;通过滚动检查,对接触区进行修正,最终得到具有理想接触区的试验样品;对样品的齿面偏差进行测量。试验发现本设计齿轮接触区规范、易于调整。
【学位授予单位】：河南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH132.41

【参考文献】

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1 邓效忠,方宗德,杨宏斌,魏冰阳;高重合度弧齿锥齿轮的强度分析[J];航空动力学报;2002年03期

2 梁桂明;;螺旋锥齿轮的新齿形——分锥角综合变位原理[J];齿轮;1981年02期

3 方宗德,邓效忠,任东锋;考虑边缘接触的弧齿锥齿轮承载接触分析[J];机械工程学报;2002年09期

4 刘东超;杨宏斌;;基于加工的弧齿锥齿轮三维建模[J];河南科技大学学报(自然科学版);2010年05期

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本文编号：1307721