数控螺旋锥齿轮研齿机研齿运动和plc控制的分析

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1、原创性声明本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在在论文中作了明确的说明。作者签名：霭查蔓日期：碰诬月互日关于学位论文使用授权说明本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文，允许学位论文被查阅和借阅：学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、

2、缩印或其它手段保存学位论文；学校可根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文。作者躲避导师签名辨吼血年坳五日工程硕士学位论文第一章绪论螺旋锥齿轮“1因其传动平稳可靠、承载能力高等优点被广泛应用于航空、航海、汽车、拖拉机、机床等行业中。作为一种局部点接触的不完全共轭的齿轮副，其啮合质量至关重要。通常衡量螺旋锥齿轮副啮合质量的指标是接触印痕和传动误差。研齿就是在一对螺旋锥齿轮之间注入适量研磨剂进行对研，以提高齿面光洁度，改善接触区，从而达到运转平衡，降低噪声的目的。在对环保日益重视的今天，数控螺旋锥齿轮研齿机己愈

3、来愈受到重视，相对于磨齿而言，研齿的效率高且成本较低。1．1课题来源根据未来汽车行业对螺旋锥齿轮所提出的要求，中南大学齿轮研究所与湖南中大创远数控装备有限公司共同确立了数控螺旋锥齿轮研齿机的研制项目。因此，本文以湖南中大创远数控装备有限公司自主研制的数控螺旋锥齿轮研齿机为应用背景，它具有较大的理论意义和经济效益。1．2国内外研究现状与水平1．2．1螺旋锥齿轮啮合理论的研究齿轮啮合理论“儿3’被广泛用于设计、制造、加工等诸多领域，而且随着工程应用的发展和技术进步的推动，啮合理论呈现出蓬勃发展的势头。毋庸置疑，

4、齿轮啮合原理的迅速发展是离不开大批学者的努力而取得的。螺旋锥齿轮由格里森公司的杰出科学家E．Wildhaber提出，他于40年代发表的一系列关于螺旋锥齿轮设计、加工方面的论文”H”1中，使用立体几何的方法，推导了螺旋锥齿轮的诱导法曲率计算公式和齿线曲线的概念，并给出了齿坯的设计方法。60年代，格里森公司的另一位科学家M．L．Baxter“111”’提出了一个准双曲面几何模型，进一步完善了螺旋锥齿轮节面分析的数学模型，并分析了局部共扼齿轮副的齿面接触过程，给出了一种确定失配齿面接触和运动传递情况的定量分析方法

5、，提出了螺旋锥齿轮的“二阶曲面范成”原理。他们的工作为研究螺旋锥齿轮复杂三维齿面的解析方法奠定了基础。国际著名学者F．L．Litvin教授““。”1自60年至今一直致力于以格里森锥齿轮设备和加工方法为基础的新的螺旋锥齿轮共轭齿面形成方法的研究。提出了改善齿面接触特性的齿面综合分析方法及齿面综合优化的数学模型，对各种误差对运动精度的影响进行了解析描述。其研究成果使格里森制齿轮传动的理论分析工程硕士学位论文第一章绪论和加工方法更加完善，齿轮性能更加优越。此外，Litvin还提出了一个适合于弧齿锥齿轮加工的零误差

6、传动模型，但该方法不适用于准双曲面齿轮副，具有一定局限性。因此，为改善螺旋锥齿轮啮合特性，提供新的加工计算方法具有重要意义。由于企业的技术权益，格里森公司又从不公开其公式来源，使得人们对格里森技术缺乏系统的认识和理解，由此引起了各国学者多方面的探索，特别是前苏联和日本，这些尝试虽推动了齿轮啮合理论的发展，但都没完全弄清格里森的技术，其结果也不尽人意。在我国，七十年代以前，由于历史原因，在螺旋锥齿轮设计、制造方面，都是引迸苏联的技术和机床。1972年，中美关系正常化之后，才开始引进Gleason公司的设备。与

7、此同时，原机械工业部把“格里森成套技术的研究”列为重点科研项目，组织了很多院校、工厂攻关。其中，南开大学吴大任、严志达教授，上海工业大学陈志新”¨们教授对齿轮啮合理论进行了系统的研究，推导出了共轭。曲面的诱导法曲率公式，为彻底弄清Gleason技术秘密奠定了理论基础。重庆大学郑昌启教授n”、西安交通大学的吴序堂教授“1、中南大学(原长沙铁道学院)的曾韬n们n”教授在此基础上全面的研究了Gleason发表的sGM、HGM、SGT、HFT等手算卡和TCA程序，揭示了其编制原理并推导了各种计算公式，然后应用于实践

8、，促进了我国齿轮技术的发展。1．2．2数控螺旋锥齿轮研齿机的发展我国对数控机床的研发和开发开始于50年代，并于60年代末70年代初研制成功数控非圆齿轮插齿机、CJK-18晶体管数控系统及X53-1G立式数控铣床。到了70年代，数控技术在车、铣、钻、磨、齿轮加工等领域全面展开，数控加工中心也研制成功。80年代，我国从日本法兰克(FhNUC)，德国西门子(Siemens)等公司引进数控系统，并进行了商业化生产。这些数