等高齿曲齿锥齿轮的设计与加工试验

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1、分类号UDC密级编号硕士学位论文等高齿曲齿锥齿轮的设计与加工试验Constant-depthtoothspiralbevelgeardesignandmachiningexperiment学位申请人：韩益南指导教师：张华副教授一级学科：机械工程二级学科：机械设计及理论学位类别：工学硕士2015年05月独创性声明本人声明，所呈交的论文是我个人在导师指导下完成的研究工作及取得的研究成果。据我所知，文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得河南科技大学或其它教育机构的其他学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所

2、做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：日期：摘要摘要弧齿锥齿轮具有高强度，低噪声，传动平稳的特点，广泛应用于高速、重载的空间相交轴传动。按照沿齿长方向齿高是否一致，弧齿锥齿轮分为渐缩齿和等高齿。渐缩齿以格里森制设计为代表，采用圆弧齿形；等高齿以奥利康制、克林贝格制设计为代表，采用延伸外摆线齿形。奥利康等高齿在加工时，切削效率高，切削过程中连续分度，分度精度高；在使用时，相比渐缩齿在运转噪声控制、传动平稳性方面有一定的优势。因此，在国内等高齿正日渐受到重视。考虑到奥利康齿轮无法磨齿，限制了齿轮副性能的进一步提高；奥利康机床、刀盘及其配套设备价

3、格高昂，一般企业难以承受。本文提出在原有格里森渐缩齿设计基础上，运用局部综合法和轮齿接触分析（TCA）进行等高齿设计。本设计等高齿，采用短齿制、小刀盘，与渐缩齿相比轮齿强度不降低；从根本上避免了对角接触，使得接触区规范，易于调整；加工时统一采用0号刀盘，简化了选刀过程；能够进行磨齿加工，提高了等高齿的表面质量；小刀盘的选用也降低了对机床刚性的要求，有利于提高加工效率。本文的主要研究内容和结论如下：1基于格里森制弧齿锥齿轮研究等高齿曲齿锥齿轮的几何设计、刀盘参数确定方法。本设计将渐缩齿的面锥、根锥在齿面的大端倾斜，使面锥、根锥均平行于节锥，大端参数保持不变；为了避免小

4、端齿顶过度收缩，设计采用短齿制，加工采用小刀盘；加工时，按节锥安装毛坯，齿面压力角在节锥保持一致，根本上避免了对角接触的发生。2基于局部综合原理，研究等高齿曲齿锥齿轮的加工参数设计方法。确定大轮的加工参数，选择齿面参考点，计算参考点处主曲率和主方向；运用局部综合法与TCA技术，调整齿面参考点处的二阶接触参数，有效预控齿轮副在参考点处及其附近的啮合性能，确定了小轮的加工参数；根据该理论，编制程序，进行几何参数与加工参数的计算、TCA分析等。3研究等高齿曲齿锥齿轮的三维精确建模技术。根据齿轮副的齿面方程与边界条件，编制程序，生成UG识别的齿面坐标点文件；将文件导入UG软

5、件，分别建立了曲齿等高齿与常规格里森渐缩齿的三维精确模型；通过运动仿真模拟齿轮副啮合时的瞬时接触区状态，验证TCA分析效果，对比两种齿轮接触区的差异；分析齿形效果。4运用有限元方法，研究两种设计齿轮副的齿面接触应力情况。在ANSYS中对建立的等高齿与渐缩齿模型进行接触应力分析，对比两种设计齿轮的齿面应力大小与分布。I摘要5在常规格里森铣齿机上进行加工试验。设计并加工等高齿轮坯与夹具；得到GH35C铣齿机固定安装法加工等高齿曲齿锥齿轮的加工参数；进行加工试验；通过滚动检查，对接触区进行修正，最终得到具有理想接触区的试验样品；对样品的齿面偏差进行测量。试验发现本设计齿轮

6、接触区规范、易于调整。关键词：弧齿锥齿轮；等高齿；局部综合法；对角接触论文类型：应用研究选题来源：企业项目IIABSTRACTABSTRACTThespiralbevelgearwithhighstrength,lownoiseandsmoothtransmission,iswidelyusedinhighspeedandoverloadedspaceintersectingshaftdriving.Accordingtotheheightalongthelengthdirectionisconsistentornot,thespiralbevelgearisdiv

7、idedintothetaperedtoothandtheconstant-depthtooth.ThetaperedtoothisrepresentedbyGleasondesign,whichusesarctoothprofile.Theconstant-depthtoothisrepresentedbyOerlikonandKlingelnbergdesign,whichusestheextendedepicycloidprofile.IntheprocessingofOerlikontooth,it’scontinuousindexing,sothecu