基于齿面统一数学模型的螺旋锥齿轮数控加工研究
发布时间：2021-06-01 00:57
用于传递相交或交错轴间运动的螺旋锥齿轮是机械传动中重要的基础元件,它被广泛的运用于汽车、拖拉机、飞机、机床及矿山机械等领域,具有重叠系数大、噪音小、承载能力高等诸多优点,但其设计、加工相对于其它齿轮具有一定的难度。近年来,随着Free-Form型数控加工机床的发展及广泛应用,为更加高效、方便的加工出精度更高的螺旋锥齿轮提供了可能。但是目前国内外螺旋锥齿轮的设计、加工仍然是以传统的机械摇台式机床为模型,以矢量运算、微分几何等数学方法为工具,研究刀具与工件间的相对运动关系实现齿轮的切齿;然而,螺旋锥齿轮根据加工方法的不同可分为很多种,各种加工方法所得齿面模型不统一,数控加工研究的重点也只是把各种传统的加工方法等效转换至数控机床,没有能开发出专门应用于数控加工的更为先进、简单的齿轮设计、加工理论,也无法完全开发出现代化数控机床的加工能力。因此开展应用于数控加工的螺旋锥齿轮设计、制造理论的研究具有划时代的意义。齿面统一数字化模型是实现螺旋锥齿轮设计、制造、分析、检测一体化的必然要求和基础条件。由于NURBS曲面在表达产品几何模型上的优势,它已被ISO确定为工业产品定义标准STEP中惟一的产品形...
【文章来源】：郑州大学河南省 211工程院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
弧齿展成法大轮加工刀具模型
2.3.3螺旋锥齿轮切齿仿真1，螺旋锥齿轮铣齿刀盘结构及参数的确定:根据螺旋锥齿轮铣刀盘的几何尺寸可以建立如图2一5所示的刀具轴截面图: rrrrrrrZooo图2一5加」_大轮用双面刀盘截面图图2一5中:典、为刀盘中心，几。为刀盘的名义半径，叽为刀顶距，a。，为内刀齿形角，ao。为外刀齿形角。利用 AutoCAD的二次开发功能建立如图2一5所示的刀具截面图，绕中心旋转可得到刀具的实体加工模型[5’]，如图2一6所示。图2一6弧齿展成法大轮加工刀具模型2.齿坯建模:同理利用螺旋锥齿轮的轮坯设计尺寸可以建立锥齿轮的轴截面图，然后绕中心轴线旋转可得到轮坯的实体模型，如图2一7所示。图2一7弧齿展成法大轮齿坯模型
仿真加工过程中，首先按照前面的方法建立起刀盘和轮坯的三维实体，然后按照机床的调整参数将刀盘和轮坯调整至正确的初始加工位置，使轮坯与刀盘按照给定的传动比分别绕轴线和产形轮中心旋转，在运动中刀具与轮坯作布尔运算即可得到各种加工方法的螺旋锥齿轮。加工大轮时刀盘轴线不倾斜，且使用内外刀盘同时加工齿轮的两侧齿面;加工小轮时齿轮的凸、凹面分别使用不同的刀盘加工，内刀加工凸面，外刀加工凹面，先后在不同的机床参数下加工完成，并且在刀倾法加工小轮时刀盘轴线需要倾斜一定的角度。以展成法弧齿锥齿轮大轮为例，其铣齿过程如图2一8至图2一10所示，首先把刀盘和轮坯调整至初始加工位置，如图2一8;然后分别按机床滚比做旋转运动至完全切出，进行布尔运算得到一个齿槽，如图2一9;最后利用齿槽实体与齿坯实体上按齿数分度作布尔运算得到齿轮的最终加工模型，如图2一10所示。同样，通过改变刀具的尺寸和轮坯设计尺寸以及调整机床加工参数可以得到不同加工方法的格利森制螺旋锥齿轮的几何模型【’5卜【’”〕，如图2一11至图2一巧所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于数字化制造的螺旋锥齿轮齿面误差修正[J]. 李敬财,王太勇,范胜波,何改云,邢元. 农业机械学报. 2008(05)
[2]螺旋锥齿轮技术的研究现状[J]. 李兆文,王勇,陈正洪. 工具技术. 2007(10)
[3]弧齿锥齿轮数控加工主动控制方法研究[J]. 刘凯,赵东标. 机械科学与技术. 2007(08)
[4]弧齿锥齿轮的齿面主动设计[J]. 曹雪梅,方宗德,张金良,邓效忠. 机械工程学报. 2007(08)
[5]基于计算机数字控制弧齿锥齿轮加工机床的准双曲面齿轮的制造[J]. 苏智剑,吴序堂. 机械工程学报. 2007(05)
[6]螺旋锥齿轮离散齿面数字仿真加工方法研究[J]. 王延忠,阮德林,赵兴福,聂俊峰,李卫兵. 机床与液压. 2007(02)
[7]数控成形铣削准双曲面齿轮加工研究[J]. 赵永军,邓效忠,张华. 机械传动. 2007(01)
[8]三次NURBS空间曲线的插值研究[J]. 韩庆瑶,董云风,师向红. 煤矿机械. 2007(01)
[9]三次NURBS曲线控制点的计算[J]. 吕丹,童创明,邓发升,解超旭. 弹箭与制导学报. 2006(04)
[10]螺旋锥齿轮铣齿机结构发展的研究[J]. 于晓伟. 机械研究与应用. 2006(01)
博士论文
[1]数字化齿面展成加工及误差补偿研究[D]. 王伏林.华中科技大学 2005
[2]螺旋锥齿轮数控加工与误差修正技术研究[D]. 李小清.华中科技大学 2004
硕士论文
[1]基于NURBS曲面的逼近及数控加工技术的研究[D]. 董云风.华北电力大学（河北） 2007
[2]弧齿锥齿轮及准双曲面齿轮的切齿仿真技术研究[D]. 曹广群.郑州大学 2006
[3]基于数字化齿面的准双曲面齿轮主动设计方法及关键技术研究[D]. 聂立新.郑州大学 2004
[4]逆向工程中的NURBS曲面重构研究[D]. 彭伟.南京理工大学 2004
[5]螺旋锥齿轮数控机床加工理论的研究[D]. 卢晓勇.郑州大学 2002
[6]基于非均匀有理B样条（NURBS）的曲面反求的研究[D]. 赵作智.清华大学 2000
本文编号：3209330
【文章来源】：郑州大学河南省 211工程院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
弧齿展成法大轮加工刀具模型
2.3.3螺旋锥齿轮切齿仿真1，螺旋锥齿轮铣齿刀盘结构及参数的确定:根据螺旋锥齿轮铣刀盘的几何尺寸可以建立如图2一5所示的刀具轴截面图: rrrrrrrZooo图2一5加」_大轮用双面刀盘截面图图2一5中:典、为刀盘中心，几。为刀盘的名义半径，叽为刀顶距，a。，为内刀齿形角，ao。为外刀齿形角。利用 AutoCAD的二次开发功能建立如图2一5所示的刀具截面图，绕中心旋转可得到刀具的实体加工模型[5’]，如图2一6所示。图2一6弧齿展成法大轮加工刀具模型2.齿坯建模:同理利用螺旋锥齿轮的轮坯设计尺寸可以建立锥齿轮的轴截面图，然后绕中心轴线旋转可得到轮坯的实体模型，如图2一7所示。图2一7弧齿展成法大轮齿坯模型
仿真加工过程中，首先按照前面的方法建立起刀盘和轮坯的三维实体，然后按照机床的调整参数将刀盘和轮坯调整至正确的初始加工位置，使轮坯与刀盘按照给定的传动比分别绕轴线和产形轮中心旋转，在运动中刀具与轮坯作布尔运算即可得到各种加工方法的螺旋锥齿轮。加工大轮时刀盘轴线不倾斜，且使用内外刀盘同时加工齿轮的两侧齿面;加工小轮时齿轮的凸、凹面分别使用不同的刀盘加工，内刀加工凸面，外刀加工凹面，先后在不同的机床参数下加工完成，并且在刀倾法加工小轮时刀盘轴线需要倾斜一定的角度。以展成法弧齿锥齿轮大轮为例，其铣齿过程如图2一8至图2一10所示，首先把刀盘和轮坯调整至初始加工位置，如图2一8;然后分别按机床滚比做旋转运动至完全切出，进行布尔运算得到一个齿槽，如图2一9;最后利用齿槽实体与齿坯实体上按齿数分度作布尔运算得到齿轮的最终加工模型，如图2一10所示。同样，通过改变刀具的尺寸和轮坯设计尺寸以及调整机床加工参数可以得到不同加工方法的格利森制螺旋锥齿轮的几何模型【’5卜【’”〕，如图2一11至图2一巧所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于数字化制造的螺旋锥齿轮齿面误差修正[J]. 李敬财,王太勇,范胜波,何改云,邢元. 农业机械学报. 2008(05)
[2]螺旋锥齿轮技术的研究现状[J]. 李兆文,王勇,陈正洪. 工具技术. 2007(10)
[3]弧齿锥齿轮数控加工主动控制方法研究[J]. 刘凯,赵东标. 机械科学与技术. 2007(08)
[4]弧齿锥齿轮的齿面主动设计[J]. 曹雪梅,方宗德,张金良,邓效忠. 机械工程学报. 2007(08)
[5]基于计算机数字控制弧齿锥齿轮加工机床的准双曲面齿轮的制造[J]. 苏智剑,吴序堂. 机械工程学报. 2007(05)
[6]螺旋锥齿轮离散齿面数字仿真加工方法研究[J]. 王延忠,阮德林,赵兴福,聂俊峰,李卫兵. 机床与液压. 2007(02)
[7]数控成形铣削准双曲面齿轮加工研究[J]. 赵永军,邓效忠,张华. 机械传动. 2007(01)
[8]三次NURBS空间曲线的插值研究[J]. 韩庆瑶,董云风,师向红. 煤矿机械. 2007(01)
[9]三次NURBS曲线控制点的计算[J]. 吕丹,童创明,邓发升,解超旭. 弹箭与制导学报. 2006(04)
[10]螺旋锥齿轮铣齿机结构发展的研究[J]. 于晓伟. 机械研究与应用. 2006(01)
博士论文
[1]数字化齿面展成加工及误差补偿研究[D]. 王伏林.华中科技大学 2005
[2]螺旋锥齿轮数控加工与误差修正技术研究[D]. 李小清.华中科技大学 2004
硕士论文
[1]基于NURBS曲面的逼近及数控加工技术的研究[D]. 董云风.华北电力大学（河北） 2007
[2]弧齿锥齿轮及准双曲面齿轮的切齿仿真技术研究[D]. 曹广群.郑州大学 2006
[3]基于数字化齿面的准双曲面齿轮主动设计方法及关键技术研究[D]. 聂立新.郑州大学 2004
[4]逆向工程中的NURBS曲面重构研究[D]. 彭伟.南京理工大学 2004
[5]螺旋锥齿轮数控机床加工理论的研究[D]. 卢晓勇.郑州大学 2002
[6]基于非均匀有理B样条（NURBS）的曲面反求的研究[D]. 赵作智.清华大学 2000
本文编号：3209330
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