弧线齿面齿轮的数控切齿硕士论

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1、西北工业大学硕士学位论文（学位研究生）题目：弧线齿面齿轮的数控切齿与仿真研究作者：蔡香伟学科专业：机械电子工程指导教师：方宗德2011年3月NorthwesternPolytechnicalUniversityDissertationforMasterdegree（degreegraduatestudent）Subject：ManufactureonNCMachineandSimulationforFaceGearwithArcuteToothCandidate：CaiXiangweiSpeciality：MechatronicalEngineeringSupervisor：FangZon

2、gdeMarch,2011Xi’an,Shaanxi,P.R.China西北工业大学硕士学位论文摘要摘要随着科学技术的快速发展，现代直升机技战术性能的不断提高，对直升机的主传动系统也提出了越来越高的要求。面齿轮是一种变压力角、变齿厚，轮齿均布在一个圆平面上的特殊齿轮。与普通锥齿轮传动相比较，面齿轮传动具有重合度大、小轮浮动安装、支撑结构简单、振动小、噪音低、结构紧凑、承载能力强等特点。鉴于面齿轮良好的分流—汇流特性，十分适用于未来直升机的主传动系统以及汽车、舰艇的分流—汇流传动系统中。本文提出一种实现面齿轮传动的新的齿形：弧线齿，即弧线齿面齿轮与弧线齿圆柱齿轮的啮合传动。以微分几何及齿轮啮

3、合原理为基础，研究了弧线齿面齿轮副的切削理论和相应的设计、制造方法，以及齿轮副的啮合特性。主要研究内容如下：深入分析了弧线齿面齿轮的齿面成形原理。对于弧线齿面齿轮的齿面生成，提出了一种具有刀倾角的双面刀盘展成法。用具有刀倾的刀盘旋转而成的切削锥面作为假想齿轮的齿面，模拟产形齿轮与被加工轮齿的啮合过程，推导弧线齿面齿轮齿面方程，对面齿轮齿面进行了数值仿真并实现了可视化。在弧线齿面齿轮齿宽的限制条件研究中，根据面齿轮加工中的速度与几何关系，获得了面齿轮根切及变尖的临界条件，对弧线齿面齿轮的齿宽进行了设计，并分析了各加工参数对面齿轮齿宽的影响。从空间运动学的角度，分析了弧线齿面齿轮副在普通多轴联

4、动数控机床上加工的实现方法，建立了数学模型；通过空间相对运动的分析，给出了各运动轴系数的确定方法，为在普通多轴联动数控机床上加工弧线齿面齿轮副开辟了一条新的途径。建立了考虑安装误差的弧线齿面齿轮接触分析（TCA）模型，计算了弧线齿面齿轮在不同安装误差下的啮合印痕。提出了弧线齿面齿轮的齿面修形技术，此方法对假想产形齿轮刀具的法向齿廓进行抛物线修形。仿真结果表明，通过修形因数的适当选择，可以调整啮合印痕的位置，此外，相对于直齿或斜齿面齿轮传动，弧线齿面齿轮齿面啮合印痕对安装误差的敏感性较低。关键词：弧线齿面齿轮；假想产形齿轮；轮齿接触分析；齿面加工I西北工业大学硕士学位论文AbstractAb

5、stractWiththedevelopmentofscienceandtechnology,themaindrivesystemofthehelicopteralsohasbeenmadeever-increasingdemandsinordertoimprovetechnicalandtacticalperformance.Facegearisanunusualgearwithvariablepressureangleandflexibletooththicknessandalltheteetharearrangedonaflatface,whichisalsowiththeprope

6、rtiesofhighercontactratio,lowervibrationandnoise,compactstructureandlargercarryingcapacitiescomparedwithgeneralspiralbevelgear.Theapplicationoffacegeardriveisverysuitablefortransmissionsystemofhelicopter,aswellasautomobiles,navalshipsandboatsduetothesplitandtheconvergenceoftorque.Anewtypeoffacegea

7、rdrive-arcutetoothisstudiedinthispaper.Basedondifferentialgeometryandgearmeshingtheory,thisdissertationfocusesonsomeimportantissuesofthefacegeardrivewitharcutetooth,suchasthecuttingprinciple,toothsurfacedesign,ma