曲齒錐齒輪（包括弧齒錐齒輪、擺線錐齒輪與曲齒內(nèi)錐齒輪）在汽車、工程機械、直升機、船舶、港口機械等領域有廣泛應用,國內(nèi)市場對高品質(zhì)曲齒錐齒輪的需求量很大,傳統(tǒng)的“五刀法”由于加工效率及精度低正逐漸被淘汰。近十年,“兩刀法”從發(fā)達國家引入我國,但由于我國的輪坯材質(zhì)控制與等溫正火處理技術與國外差距較大,導致刀具消耗嚴重,進口設備購置成本高進一步加劇了制齒成本,難以滿足車輛和工程機械用曲齒錐齒輪大批量、低成本的市場需求。相比之下,四刀法更適合我國國情,粗精切分開,粗切在國產(chǎn)銑齒機上使用低價刀具加工,僅以較少余量留給精切,有效緩解了刀具消耗,進而降低了制齒成本。本文針對四刀法粗切加工中的進給速度優(yōu)化、粗精切齒面匹配、加工參數(shù)優(yōu)化與曲齒內(nèi)錐齒輪高效加工等關鍵技術進行研究,探索適合中國國情的曲齒錐齒輪高效率、低消耗粗切加工方法。論文主要研究內(nèi)容及創(chuàng)新點如下:（1）開展了弧齒錐齒輪成形法粗切加工切削力與切齒效率研究,確定瞬時切削深度與厚度的計算方法,實時判斷工作刀齒數(shù)量與刀齒類別。利用斜角切削理論完成了多刀齒切削力的計算,構建了等切削力計算理論,在有限元數(shù)值模擬切削力的基礎上進行了成形切削力采集實驗,... 

【文章來源】：西北工業(yè)大學陜西省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：143 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

弧齒錐齒輪和擺線錐齒輪的收縮形式

端面滾切對應的是延伸外擺線齒線，兩條曲線的特性使得粗切齒面與精切齒面之必然存在較大的初始誤差，如何減小兩齒面之間的誤差，在減小精切余量的同時，進步降低精切刀具消耗，這是阻礙四刀法實施的又一關鍵因素。鑒于此，本文把四刀法加工曲齒錐齒輪中的粗切加工作為主要研究對象，對粗切工中的切削力計算、進給速度控制、齒面修正、加工參數(shù)優(yōu)化等關鍵技術進行研究，索適合中國國情的曲齒錐齒輪四刀法加工的關鍵技術。1.2 曲齒錐齒輪齒面成形技術研究現(xiàn)狀從第一臺曲齒錐齒輪銑齒機床問世開始算起，曲齒錐齒輪已經(jīng)經(jīng)歷了上百年的發(fā)歷程，加工機床從全機械式演變成了六軸全數(shù)控式，加工技術從五刀法轉(zhuǎn)變成了全工法，齒面修正技術從局部控制發(fā)展成了全齒面控制。時至今日，格里森公司的鳳凰二銑齒機和克林貝格公司的 C 系列銑齒機（如圖 1-2 所示）及兩種機床的配套設施與軟代表著最先進的曲齒錐齒輪成套加工技術，但是兩家公司技術保密，行業(yè)內(nèi)人員難于曉其核心技術。即便如此，由于技術保密的理念與曲齒錐齒輪向前發(fā)展的歷史潮流相悖大批專家與學者依然紛紛投入到曲齒錐齒輪的研發(fā)當中。

圖 1-3 Ease off 拓撲優(yōu)化模塊界面錐齒輪齒面設計與加工修正對于科研與生產(chǎn)來說意義重大，齒面的面誤差優(yōu)化與檢驗測量設備的開發(fā)始終被相關學者和企業(yè)所重視。面設計修正方面，F(xiàn)uentes[125]采用局部分析和 TCA 技術來預置傳動方向，從理論上降低齒輪副噪音與裝配誤差敏感性。Stadtfeld[126-127]基面綜合誤差修正技術，針對小輪提出單面修正加工模式。隨后，基用通用運動模型提出了極限運動模式來修正齒面，遺憾的是并沒有[128]提出了適合于端面銑削和端面滾切的通用數(shù)學模型，基于該模建了刀具修形與齒面設計修正理論。Artoni[129]建立了非線性最小二基于置信區(qū)間控制策略，結合 Ease-off 修正技術，采用馬夸爾特法了研究。對于齒面設計優(yōu)化與修正技術也開展了大量的工作。方宗德教授[12]了加工參數(shù)識別方法和齒面優(yōu)化修正方法，首先采用最小二乘法對中產(chǎn)生的誤差進行識別，以加工誤差為基本誤差，將其與隨意性變行當量加工誤差識別，然后采用計算機數(shù)字化仿真模擬技術對修正

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于齒面Ease off拓撲的弧齒錐齒輪齒面偏差等效修正方法[J]. 聶少武,鄧靜,鄧效忠,楊建軍,李聚波.  中國機械工程. 2017(20)
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[5]非對稱雙圓弧齒輪加工刀具設計[J]. 劉元偉,李永琢,沙汀.  大連交通大學學報. 2016(06)
[6]刀傾法準雙曲面小輪粗切優(yōu)化及驗證[J]. 蘇進展,郭曉東,劉永生,張衛(wèi)青.  華南理工大學學報(自然科學版). 2016(11)
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[10]基于修根刀具的螺旋錐齒輪齒面優(yōu)化[J]. 姜宏陽,劉志輝,肖似蹼.  機械設計. 2016(07)

博士論文
[1]汽車驅(qū)動橋曲齒錐齒輪經(jīng)濟實用型數(shù)控銑齒機建模及關鍵技術研究[D]. 鄧靜.西北工業(yè)大學 2016
[2]擺線齒準雙曲面齒輪齒面嚙合性能分析及設計技術研究[D]. 杜進輔.西北工業(yè)大學 2015
[3]準雙曲面齒輪螺旋變性半展成數(shù)控成形理論與方法研究[D]. 張婧.天津大學 2012
[4]不銹鋼加工中切削力分析預測研究[D]. 李炳林.華中科技大學 2012
[5]高重合度弧齒錐齒輪的設計理論及實驗研究[D]. 鄧效忠.西北工業(yè)大學 2002

碩士論文
[1]錐齒輪高速干切削力學建模及有限元仿真研究[D]. 廖從建.天津大學 2012
[2]基于Kriging模型的全局優(yōu)化方法研究[D]. 鄒林君.華中科技大學 2011



本文編號：3492701