非圆齿轮制造误差分析及补偿方法研究

发布时间：2017-10-11 17:39

  本文关键词：非圆齿轮制造误差分析及补偿方法研究

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【摘要】：齿轮传动作为重要传动方式,其中圆柱齿轮由于制造简单、定比传动等特点应用最为广泛,但是在很多时候传统的圆柱齿轮满足不了一些特殊的传动需求。非圆齿轮是齿轮中最一般的形式,它相对于传统的变传动比机构包括连杆机构和凸轮机构有很多明显的优势,非圆齿轮传动比连杆机构更加平稳、紧凑,容易实现动平衡。非圆齿轮相对凸轮机构可以实现连续单向循环运动,凸轮机构只能实现往复的运动,所以非圆齿轮有很大的研究价值。现在非圆齿轮的研究领域主要集中在设计和加工制造方面,特别是在制造方面,因为很多非圆齿轮的节曲线即便能够设计出来,但是受到制造水平的限制,加工出来的误差仍然很大。本论文主要从以下几个方面对非圆齿轮的制造误差和补偿方法进行研究。 首先从非圆齿轮的平面啮合基本原理开始,分别介绍了非圆齿轮的节曲线、压力角、根切校核等,在此基础上又对非圆齿轮的滚切加工数学模型进行了推导,这些都是非圆齿轮制造误差的理论基础。 圆柱齿轮拥有一整套成熟的制造和误差理论,然后分析了非圆齿轮制造误差的来源,根据圆柱齿轮与非圆齿轮在几何上的相似性,将圆柱齿轮一些误差分析方法推广到非圆齿轮的误差研究中。介绍了圆柱齿轮滚齿和插齿加工过程中的大周期误差和非圆齿轮大周期误差和传动链误差,通过分析对比可知,非圆齿轮由于向径一直在变化,所以节曲线的曲率中心与旋转中心不重合,这使得非圆齿轮在误差分析的时候比圆柱齿轮复杂很多。 插补算法决定了机床运行的速度和机床的加工精度。对常见的插补方法进行介绍,并不是所有插补算法都满足非圆齿轮的要求,本论文采用了一种三次插值的样条曲线,对其插补计算过程进行了推导,最后通过计算实例和结果分析让这个理论分析方法的有效性。 最后介绍了对非圆齿轮采用一些合适的的测量方法和补偿方法,这都为进一步提高非圆齿轮的精度有着重要的意义。
【关键词】：非圆齿轮 制造误差 节曲线 插补算法 测量方法和补偿方法
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH132.424
【目录】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-11
• 插图索引11-12
• 第1章 绪论12-17
• 1.1 非圆齿轮概述12-14
• 1.1.1 非圆齿轮的特点和应用12-13
• 1.1.2 非圆齿轮国内外研究现状13-14
• 1.2 非圆齿轮主要面临的问题以及发展趋势14-16
• 1.2.1 非圆齿轮面临的主要问题14-15
• 1.2.2 非圆齿轮的发展趋势15-16
• 1.3 本文背景16
• 1.3.1 课题来源及研究目标16
• 1.3.2 研究内容16
• 1.4 本章小结16-17
• 第2章 非圆齿轮加工方法17-30
• 2.1 变传动比平面啮合的基本原理17-22
• 2.1.1 非圆齿轮的节曲线17-20
• 2.1.2 非圆齿轮的压力角20-21
• 2.1.3 非圆齿轮的根切校核21-22
• 2.1.4 非圆齿轮的齿形修形22
• 2.2 非圆齿轮滚切数学模型22-24
• 2.3 非圆齿轮的加工方法及其原理24-29
• 2.3.1 靠模法加工非圆齿轮24-25
• 2.3.2 数控铣齿法加工非圆齿轮25-26
• 2.3.3 数控插齿法加工非圆齿轮26-27
• 2.3.4 数控滚齿法加工非圆齿轮27-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第3章 非圆齿轮制造误差分析30-41
• 3.1 非圆齿轮制造误差分析30-31
• 3.1.1 非圆齿轮数控加工误差来源30-31
• 3.1.2 非圆齿轮数控误差需要注意的几点31
• 3.2 渐开线圆柱齿轮加工过程中的大周期误差研究31-37
• 3.2.1 滚齿加工大周期误差32-35
• 3.2.1.1 几何偏心32-33
• 3.2.1.2 运动偏心33-34
• 3.2.1.3 几何偏心和运动偏心的合成与补偿34-35
• 3.2.2 插齿加工大周期误差35-37
• 3.3 非圆齿轮误差研究37-40
• 3.3.1 非圆齿轮偏心37-39
• 3.3.1.1 几何偏心37-38
• 3.3.1.2 运动偏心38-39
• 3.3.2 传动链误差39-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第4章 不同插补算法对制造影响41-51
• 4.1 插补算法概述41-43
• 4.1.1 插补的分类41-42
• 4.1.1.1 基准脉冲插补41-42
• 4.1.1.2 时间标量插补42
• 4.1.2 插补的改进42-43
• 4.2 非圆齿轮数控加工的传统插补算法43-46
• 4.2.1 工件等极角插补43-44
• 4.2.2 工件等转角插补44
• 4.2.3 工件等弧长插补44-45
• 4.2.4 滚刀等转角插补45-46
• 4.3 三次样条插补算法46-49
• 4.3.1 预处理阶段46-48
• 4.3.1.1 轨迹表达式系数的求解47
• 4.3.1.2 导数表达式系数的求解47-48
• 4.3.2 实时插补阶段48
• 4.3.3 计算实例与结果分析48-49
• 4.4 本章小结49-51
• 第5章 非圆齿轮测量与补偿方法研究51-61
• 5.1 非圆齿轮测量方法51-55
• 5.1.1 非圆齿轮的节曲线测量51-54
• 5.1.2 非圆齿轮的转角和空回检查54-55
• 5.2 非圆齿轮补偿方法研究55-60
• 5.2.1 非圆齿轮的补偿原理55-59
• 5.2.2 非圆齿轮的补偿手段59-60
• 5.2.3 非圆齿轮的补偿执行机构60
• 5.3 本章小结60-61
• 结论与展望61-63
• 参考文献63-66
• 致谢66-67
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录67

【参考文献】

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本文编号：1013891