硬齿面强力球面内珩齿机理研究与应用

发布时间：2020-03-28 13:42

【摘要】：强力球面珩齿技术在降低齿轮噪音、提高齿轮承载能力和减少加工成本方面较传统磨齿工艺表现突出。强力球面珩齿机床,利用电子齿轮箱系统实现内珩轮和加工齿轮间的强制传动,通过机床运动球面运动方式实现任意形式的齿向修形,有效改善了齿轮齿面几何形状,减小了齿圈径向跳动和齿轮分度误差。采用新型复合材料珩磨轮,能够去除较大的加工余量,其单边齿面最大加工余量可以达到40μm~80μm,同时在齿面产生非周期性齿形纹理,有效降低齿轮噪音。球面珩齿技术为精加工硬齿面提供了一种低成本高性能的方式,但目前该技术被国外垄断,限制了在国内的应用与发展。对此本文开展了如下研究:(1)对球面珩齿加工的相关设备和工艺技术进行研究,依据实际生产加工对齿轮加工鼓形量的要求,利用软件仿真分析齿轮接触应力与理论推导齿轮承载能力相结合的方式,分析求解齿轮鼓形量的理论计算方法。采用ANSYS软件进行仿真模拟,分析经过鼓形处理的标准渐开线齿轮受力情况,设计、验证并优化鼓形形状;(2)对硬齿面球面珩齿过程进行机理分析,建立内啮合齿轮参数方程,推导内珩轮与工件齿轮的球面啮合复合运动关系式,分析轴交角与齿轮加工鼓形量的关系,探索内啮合珩齿机床球面鼓形加工方法。借助UGNX、Adams、Matlab等计算机软件进行模拟仿真,检验鼓形加工方法的有效性;(3)生产加工实际检验。通过生产实际在(机床的型号)强力球面珩齿机床上设置齿轮加工参数,对加工出的齿轮鼓形量以及鼓形形状进行检测,验证加工参数的准确性。本课题采用理论分析与仿真模拟相结合的方法探索了强力球面珩齿齿面鼓形的设计方法,推导了齿轮鼓形量的计算公式,构建了啮合齿轮参数方程,得到了轴交角与啮合齿轮鼓形加工的关系。通过了强力球面珩齿机床(Gleason-150SPH)的实际生产加工检验。本课题的研究为球面珩齿机床的应用提供了一定的理论依据。
【图文】：

珩齿,球面,磨齿齿轮,齿轮表面

齿轮作为传递动力与运动的机械元件，被广泛应用于各类机械传动中。齿轮有传动比变化范围大、传动比稳定、传递功率范围广泛、传递效率高、使用寿命载能力强以及结构紧凑等特点。齿轮传动比不会随中心距变化而变化的特性利于齿轮的装配和使用。渐开线齿轮由于加工刀具简单，加工工艺成熟应用最。齿轮的设计制造要求齿轮向着低噪音、高精度、高承载力、高传动速度以及使用寿命方向不断发展。传统的齿轮加工工艺不能完全满足对高质量齿轮的求，应用内啮合球面珩齿技术加工的鼓形齿轮，因其实现了齿轮加工的球面运论在加工精度和制造成本上，，还是噪声指标上，这一技术的研究和开发给齿轮商提供了一种可供选择的新型、高效、高可靠性的硬齿面加工工艺，具有较好前景[1]。如图 1.1 所示为磨齿齿轮（左一）与内珩齿齿轮（右一）的表面纹理情齿轮表面纹理能够看出磨齿齿面为台阶形纹理，在齿轮啮合的过程中由于齿的接触挤压而产生噪音，而内珩齿的齿面纹理比较均一稳定，更有利于降低齿声。

双曲线,珩齿,珩磨轮,球面

1 绪论面珩齿技术代表了珩齿技术最新发展方向[3]。本课题是基于 0SPH 球面珩齿机床的基础上进行的理论性研究与分析，球面床（如图 1.2 所示）。珩齿时，珩磨轮轴线与工件轴线交叉形齿轮与珩磨轮呈一定的轴交角啮合运动关系（如图 1.3 所示双曲线式斜齿轮啮合状态。其运动关系是基于旋转对称的工面上，在空间上两者相互之间形成一种交叉运动关系[2]，因此动外，沿齿向方向也产生一种相对滑动运动，这种同时沿工件向的运动速度矢量的复合运动，会产生一种典型的非周期循够非常有效地降低齿轮传动噪声[1]。此外由于球面珩齿加工是，切削的同时在齿轮的金属表面形成非常有利的残余压应力，能和提高齿轮强度[2]。
【学位授予单位】：烟台大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG61

【参考文献】