端曲面齿轮的误差检测及分析研究

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1、端曲面齿轮的误差检测及分析研究重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：曹喜军指导教师：林超教授专业：机械设计及理论学科门类：工学重庆大学机械工程学院二O一五年五月ErrorDetectionandAnalysisMethodforCurve-faceGearAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEngineeringByCaoXi-junSupervisedbyProf.LinC

2、haoSpecialty：MechanicalDesignandTheoryCollegeofMechanicalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay,2015中文摘要摘要端曲面齿轮副是一种新颖的、特殊的齿轮传动形式，它是在面齿轮的基础上，结合了非圆齿轮、非圆锥齿轮的传动特点，能够实现相交轴间的非匀速比运动和动力的传递，在实际工程中具有较为广阔的应用前景。近年来，随着对端曲面齿轮副研究的逐渐深入，其设计理论已逐步完善，但是，对端曲面齿轮误差的检测研究还比较缺乏，并且

3、这已经成为制约该齿轮副发展的重要问题之一。因此，提出端曲面齿轮的误差检测及评定方法，对于端曲面齿轮副的应用与发展具有重要的意义。本研究课题来源于国家自然科学基金项目（51275537），主要探索了端曲面齿轮的误差检测与分析方法。借鉴锥齿轮和准双曲面齿轮精度国家标准，提出了针对端曲面齿轮传递运动的准确性及稳定性的误差检测项目及评价方法，并通过试验完成了齿轮零件各项偏差的测量及计算。具体研究内容如下：①根据齿轮基本啮合原理，结合微分几何及空间坐标变换等相关理论，研究了端曲面齿轮副的基本传动原理，建立了端曲面齿轮副的啮合坐标系，推导了端

4、曲面齿轮的节曲线方程，利用圆柱齿轮刀具的齿面方程推导出非圆齿轮和端曲面齿轮的齿面参数方程，得到了齿面理论点的坐标值及法向矢量的计算方法，实现了齿面的数值求解，并采用虚拟制造法完成了齿轮副零件的三维建模。②根据齿轮误差检测相关的国家标准，结合面齿轮、弧齿锥齿轮、非圆锥齿轮等复杂齿的误差检测方法，提出了端曲面齿轮零件的误差检测项目，建立了各项误差的评价方法。③根据数控加工及增材制造理论，利用三轴数控铣床、五轴数控加工中心和粉末激光打印机分别完成了非圆齿轮及端曲面齿轮零件的加工，并对加工得到的各齿轮零件在齿轮测量中心上进行了坐标测量；根

5、据齿轮测量中心的基本原理，推导出测头半径误差补偿公式以及齿轮零件测量坐标系与理论设计坐标系之间的坐标变换公式，完成了测量数据的误差修正。④基于MATLAB和VB，开发出端曲面齿轮副零件几何误差处理及分析系统，并根据理论计算得到的坐标数据与齿轮测量中心上测得的坐标数据进行对比，完成各非圆齿轮零件和端曲面齿轮零件的单个齿距偏差、齿距累积总偏差，非圆齿轮零件齿廓总偏差、齿廓形状偏差、齿廓倾斜偏差，以及端曲面齿轮零件的齿形相对误差的计算与精度等级评定，从而验证了端曲面齿轮误差测量方法的可行性。关键词：端曲面齿轮；几何误差；误差检测；误差分

6、析I英文摘要ABSTRACTAnewtypeofgeardrive,thecurve-facegeardrive,composedofacurve-facegearandanon-circulargearwithmutualengagement,wasproposedtoachievevariableratiotransmissionofmotionandpowerbetweentheintersectionaxes.Itincorporatesthecharacteristicofnon-circulargears,non-ci

7、rcularbevelgearsandfacegears.Consequently,ithasaprospectofapplicationinpracticalprojectapplications.Thedesignofcurve-facegeardrivewasgraduallyimprovedinrecentyears.Butinthematteroftheerrordetectionofthecurve-facegear,thereisnopracticalpossibilityforareliablemetrologic

8、altraceabilitytonationalorinternationalmeasurementstandardscanbeprovided.Italsorestrictsthedevelopmentofthegeardrive.Accordi