基于滚齿加工的线接触螺旋锥齿轮研究
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摘要
以现有的螺旋锥齿轮啮合理论为基础,提出一种采用变模数滚刀加工线接触螺旋锥齿轮的新方法。论文内容如下:
首先,分析了螺旋锥齿轮加工现状。阐述了螺旋锥齿轮啮合理论的发展,总结了螺旋锥齿轮的加工方法、加工特点,及各种加工方法中存在的问题和解决方法。
其次,阐述了滚削加工螺旋锥齿轮的基本原理,说明了假想平面齿轮原理,共轭齿面形成原理Oliver第一法在本滚削加工中的应用,计算了滚刀的最小工作长度,分析了刀齿布置对于齿面精度的影响,揭示了锥齿轮加工干涉情况。
第三,建立了滚削锥齿轮的数学模型,推导了理想状况下滚削螺旋锥齿轮的啮合方程、滚刀齿面上的接触线方程,锥齿轮的齿面方程。
最后,对滚削加工的螺旋锥齿轮进行三维造型,然后装配并进行啮合运动仿真,验证了两齿轮为线接触。
A new spiral bevel gear machining method using variable modulus hob is proposed based on existed gear meshing theory. In this paper:
First, current situation in machining spiral bevel gear were analyzed. Development of spiral bevel gear meshing theory, machining methods and features of bevel gear, meshing defection and its’solutions in machining methods were summarized.
Second, basic principles of gear hobbing were mentioned. The principle of imaginary crown gear and gear engagement were applied to the gear hobbing. Working length of hob was calculated and Effect of surface precision was analyzed by the distribution changing of teeth of hob. Interference of bevel gear machining was revealed.
Third, hobbing bevel gears’mathematical model was established. Meshing function, meshing equation, equation of contact line on surface of hob’s tooth and surface of bevel gear’s tooth were educed.
Forth, 3D model of hobbing spiral bevel gears were modeled. The pair of gears was assembled. And the gears’kinematical meshing was simulated. It is found that the pair of gears is line contact.
首先,分析了螺旋锥齿轮加工现状。阐述了螺旋锥齿轮啮合理论的发展,总结了螺旋锥齿轮的加工方法、加工特点,及各种加工方法中存在的问题和解决方法。
其次,阐述了滚削加工螺旋锥齿轮的基本原理,说明了假想平面齿轮原理,共轭齿面形成原理Oliver第一法在本滚削加工中的应用,计算了滚刀的最小工作长度,分析了刀齿布置对于齿面精度的影响,揭示了锥齿轮加工干涉情况。
第三,建立了滚削锥齿轮的数学模型,推导了理想状况下滚削螺旋锥齿轮的啮合方程、滚刀齿面上的接触线方程,锥齿轮的齿面方程。
最后,对滚削加工的螺旋锥齿轮进行三维造型,然后装配并进行啮合运动仿真,验证了两齿轮为线接触。
A new spiral bevel gear machining method using variable modulus hob is proposed based on existed gear meshing theory. In this paper:
First, current situation in machining spiral bevel gear were analyzed. Development of spiral bevel gear meshing theory, machining methods and features of bevel gear, meshing defection and its’solutions in machining methods were summarized.
Second, basic principles of gear hobbing were mentioned. The principle of imaginary crown gear and gear engagement were applied to the gear hobbing. Working length of hob was calculated and Effect of surface precision was analyzed by the distribution changing of teeth of hob. Interference of bevel gear machining was revealed.
Third, hobbing bevel gears’mathematical model was established. Meshing function, meshing equation, equation of contact line on surface of hob’s tooth and surface of bevel gear’s tooth were educed.
Forth, 3D model of hobbing spiral bevel gears were modeled. The pair of gears was assembled. And the gears’kinematical meshing was simulated. It is found that the pair of gears is line contact.
引文
[1]北京齿轮厂编,螺旋锥齿轮,1974,科学出版社,北京,1-6
[2]苏国胜,螺旋锥齿轮的逆向设计研究,[硕士学位论文],山东:山东大学,2004,3
[3]曾韬,螺旋锥齿轮的设计和加工,哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1989
[4]薛德余,螺旋锥齿轮虚拟加工系统的研究:[硕士学位论文],山东,山东大学,2005
[5]吴洪业主编,齿轮啮合原理.哈尔滨工业大学出版社,1979:12-45
[6]吴序堂,齿轮啮合原理,机械工业出版社,1982:[45-30]
[7] [苏联]Ф.JI.李特文编,齿轮啮合原理,上海科学技术出版社,1984
[8]殷盛福,用扩口杯砂轮磨削螺旋锥齿轮成形法大轮的过程仿真研究,[硕士学位论文],湖南:中南大学,2004,1-2
[9]朱振民,螺旋锥齿轮发展浅析,齿轮技术情报,1992,(1):25-43
[10]李兆文,王勇,陈正洪,螺旋锥齿轮技术的研究现状,工具技术,2007,41(10 ):3-5
[11]Merrit H E, Gears[M], Third Edition, London; Issac Pitman and Sons,1954
[12]Purkiss S C, Conical involute gears[J],Machinery,1956,89(21):1 413～1 420
[13]Mitome K, Table sliding taper hobbing of conical gear using cylindrical hob: part(1),theoretical analysis of table sliding taper hobbing [J],ASME Journal of Engineering for Industry,1981,103:446～451.
[14]Mitome K, conical involute gear: part 1, design and production system[J],Bulletin of the JSME,1983,26(212):299～305
[15]贺敬良、吴序堂,锥形齿轮滚削齿面的构成理论及参数计算,西安交通大学学报,2003,37(9):906~909
[16]贺敬良、吴序堂,渐开线锥形齿轮滚削原理,机械科学与技术,2003,22(5):751~753
[17]曲晓梅、孙志杰、张宏壮,滚齿直齿圆锥齿轮齿形的研究,机械设计与制造,2007,(3):49~51
[18]张建辉、三留谦一、夏齐宵等,凹形渐开线齿轮滚齿法,机械科学与技术,2004,23(5):553~555
[19]杨东平、曹平、程光明等,锥齿轮的滚齿加工,机械工程师,2000,(7):11~13
[20]林爱琴,基于PRO/E的螺旋锥齿轮的三维参数化造型,[硕士学位论文],辽宁:辽宁工学院,2005
[21]盛莉,螺旋锥齿轮标准齿轮的研制,[硕士学位论文],黑龙江:哈尔滨工程大学,2007
[22]李海涛、魏文军,基于matlab的斜齿锥齿轮副齿面接触的计算机模拟,中国农业大学学报,2005,10(5):73~75
[23]刘惟信主编.圆锥齿轮与双曲面齿轮传动,1980,人民交通出版社,北京,12 .
[24]周纪良,曲线齿锥齿轮的近代设计(一),拖拉机与农用运输车,1996,(3):15.
[25]周纪良,曲线齿锥齿轮的近代设计(一),拖拉机与农用运输车,1996,(3):18
[26]郑昌启,弧齿锥齿轮和准双曲面齿轮,北京:机械工业出版社,1988
[27]曹广群,弧齿锥齿轮及准双曲面齿轮的切齿仿真技术研究,[硕士学位论文],河南:郑州大学,2006
[28]王宏军,克林根贝尔格摆线锥齿轮接触分析及优化设计,[硕士学位论文],辽宁:东北大学,1999
[29]乔燕芳,螺旋锥齿轮切齿计算及干涉情况的研究:[硕士学位论文],辽宁,辽宁工程技术大学,2006
[30]邹昊,克林贝格锥齿轮的加工及特点,机械工程师,2004,(11):40~41
[31]王伟,克林根贝格螺旋锥齿轮设计建模软件,[硕士学位论文],安徽:安徽理工大学,2002
[32]房怀英,克林根贝格螺旋锥齿轮设计及其CAD系统的开发,[硕士学位论文],安徽:安徽理工大学,2003
[33]张永杰,滚齿切削过程的计算机仿真,[硕士学位论文],黑龙江:哈尔滨工业大学,2004
[34]朱映远,滚齿加工过程的计算机仿真,[硕士学位论文],黑龙江:哈尔滨工业大学,2002
[35]赵亮,汽车齿轮滚齿切削过程研究及其工艺参数选择,[硕士学位论文],黑龙江:哈尔滨理工大学,2006
[36]温建民,非渐开线空间变厚齿轮传动的研究,[博士学位论文],黑龙江:哈尔滨工业大学,2004
[37]审一春,相交轴变厚齿轮计算机辅助设计及动态仿真,[硕士学位论文],黑龙江:哈尔滨工业大学,2004
[38]刘宇,实现线接触的相交轴变厚齿轮的研究,[硕士学位论文],黑龙江:哈尔滨工业大学,2004
[39]西化大学、陈朴、张俊兰,滚切斜齿轮展成运动和附加运动方向的研究,机械加工工艺与装备,2005,(6):39~41
[40]吴俊亮、安平、孙文浩等,用滚齿机加工圆锥直齿轮,山东大学学报,2004,35(6):59~62
[41] F. L. Litvin V. kin and Y. zhag, Limitations of Conjugate Gear Tooth Surfaces,Journal of Mechanical Design,1990,112(2):34-37
[42] G.Chan.Q.D.Ngyen,A General for Mulation for the Calculation of the load Sharing and Transmission Error Under Load of Spiral Bevel and Hypoid Gears, Mechanism and Machine Theory,1995,30(3):433-450
[43]L.Ma.H.H.Y,Dynamic Analysis of ASpiral Bevel-Gear Rotor-Bear System, Journal of Sound and Vibration,2003,259(3):605-624
[44] [日]会田俊夫,近畿齿轮恳话会主编.金公望,马燮璋译,圆锥齿轮与蜗轮《(齿轮的设计制造第三卷》)中国农业机械出版社,1984
[45]何刚,刘作成,PRO/ENGINEER基础与实例教程,北京希望出版社,2002
[46]任敬心、刘洪忠、张应昌编著,齿轮工程学,1985,国防工业出版社,北京,319
[47]杨斌,张茂,PRO/E在通用机械产品设计中的实施及应用.技术与应用,2004,(6):4
[48]陶晓杰,滚齿误差及补偿技术研究,[博士学位论文],安徽:合肥工业大学,2005
[49]曾韬,汽车后桥螺旋锥齿轮制造的发展方向与对策,世界制造技术与装备市场,2006(6)
[50]崔彦彬,赵进尚,PRO/ENGINEER在渐开线齿轮造型中的优势,机电工程术,2003,(3 ):28
[2]苏国胜,螺旋锥齿轮的逆向设计研究,[硕士学位论文],山东:山东大学,2004,3
[3]曾韬,螺旋锥齿轮的设计和加工,哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1989
[4]薛德余,螺旋锥齿轮虚拟加工系统的研究:[硕士学位论文],山东,山东大学,2005
[5]吴洪业主编,齿轮啮合原理.哈尔滨工业大学出版社,1979:12-45
[6]吴序堂,齿轮啮合原理,机械工业出版社,1982:[45-30]
[7] [苏联]Ф.JI.李特文编,齿轮啮合原理,上海科学技术出版社,1984
[8]殷盛福,用扩口杯砂轮磨削螺旋锥齿轮成形法大轮的过程仿真研究,[硕士学位论文],湖南:中南大学,2004,1-2
[9]朱振民,螺旋锥齿轮发展浅析,齿轮技术情报,1992,(1):25-43
[10]李兆文,王勇,陈正洪,螺旋锥齿轮技术的研究现状,工具技术,2007,41(10 ):3-5
[11]Merrit H E, Gears[M], Third Edition, London; Issac Pitman and Sons,1954
[12]Purkiss S C, Conical involute gears[J],Machinery,1956,89(21):1 413～1 420
[13]Mitome K, Table sliding taper hobbing of conical gear using cylindrical hob: part(1),theoretical analysis of table sliding taper hobbing [J],ASME Journal of Engineering for Industry,1981,103:446～451.
[14]Mitome K, conical involute gear: part 1, design and production system[J],Bulletin of the JSME,1983,26(212):299～305
[15]贺敬良、吴序堂,锥形齿轮滚削齿面的构成理论及参数计算,西安交通大学学报,2003,37(9):906~909
[16]贺敬良、吴序堂,渐开线锥形齿轮滚削原理,机械科学与技术,2003,22(5):751~753
[17]曲晓梅、孙志杰、张宏壮,滚齿直齿圆锥齿轮齿形的研究,机械设计与制造,2007,(3):49~51
[18]张建辉、三留谦一、夏齐宵等,凹形渐开线齿轮滚齿法,机械科学与技术,2004,23(5):553~555
[19]杨东平、曹平、程光明等,锥齿轮的滚齿加工,机械工程师,2000,(7):11~13
[20]林爱琴,基于PRO/E的螺旋锥齿轮的三维参数化造型,[硕士学位论文],辽宁:辽宁工学院,2005
[21]盛莉,螺旋锥齿轮标准齿轮的研制,[硕士学位论文],黑龙江:哈尔滨工程大学,2007
[22]李海涛、魏文军,基于matlab的斜齿锥齿轮副齿面接触的计算机模拟,中国农业大学学报,2005,10(5):73~75
[23]刘惟信主编.圆锥齿轮与双曲面齿轮传动,1980,人民交通出版社,北京,12 .
[24]周纪良,曲线齿锥齿轮的近代设计(一),拖拉机与农用运输车,1996,(3):15.
[25]周纪良,曲线齿锥齿轮的近代设计(一),拖拉机与农用运输车,1996,(3):18
[26]郑昌启,弧齿锥齿轮和准双曲面齿轮,北京:机械工业出版社,1988
[27]曹广群,弧齿锥齿轮及准双曲面齿轮的切齿仿真技术研究,[硕士学位论文],河南:郑州大学,2006
[28]王宏军,克林根贝尔格摆线锥齿轮接触分析及优化设计,[硕士学位论文],辽宁:东北大学,1999
[29]乔燕芳,螺旋锥齿轮切齿计算及干涉情况的研究:[硕士学位论文],辽宁,辽宁工程技术大学,2006
[30]邹昊,克林贝格锥齿轮的加工及特点,机械工程师,2004,(11):40~41
[31]王伟,克林根贝格螺旋锥齿轮设计建模软件,[硕士学位论文],安徽:安徽理工大学,2002
[32]房怀英,克林根贝格螺旋锥齿轮设计及其CAD系统的开发,[硕士学位论文],安徽:安徽理工大学,2003
[33]张永杰,滚齿切削过程的计算机仿真,[硕士学位论文],黑龙江:哈尔滨工业大学,2004
[34]朱映远,滚齿加工过程的计算机仿真,[硕士学位论文],黑龙江:哈尔滨工业大学,2002
[35]赵亮,汽车齿轮滚齿切削过程研究及其工艺参数选择,[硕士学位论文],黑龙江:哈尔滨理工大学,2006
[36]温建民,非渐开线空间变厚齿轮传动的研究,[博士学位论文],黑龙江:哈尔滨工业大学,2004
[37]审一春,相交轴变厚齿轮计算机辅助设计及动态仿真,[硕士学位论文],黑龙江:哈尔滨工业大学,2004
[38]刘宇,实现线接触的相交轴变厚齿轮的研究,[硕士学位论文],黑龙江:哈尔滨工业大学,2004
[39]西化大学、陈朴、张俊兰,滚切斜齿轮展成运动和附加运动方向的研究,机械加工工艺与装备,2005,(6):39~41
[40]吴俊亮、安平、孙文浩等,用滚齿机加工圆锥直齿轮,山东大学学报,2004,35(6):59~62
[41] F. L. Litvin V. kin and Y. zhag, Limitations of Conjugate Gear Tooth Surfaces,Journal of Mechanical Design,1990,112(2):34-37
[42] G.Chan.Q.D.Ngyen,A General for Mulation for the Calculation of the load Sharing and Transmission Error Under Load of Spiral Bevel and Hypoid Gears, Mechanism and Machine Theory,1995,30(3):433-450
[43]L.Ma.H.H.Y,Dynamic Analysis of ASpiral Bevel-Gear Rotor-Bear System, Journal of Sound and Vibration,2003,259(3):605-624
[44] [日]会田俊夫,近畿齿轮恳话会主编.金公望,马燮璋译,圆锥齿轮与蜗轮《(齿轮的设计制造第三卷》)中国农业机械出版社,1984
[45]何刚,刘作成,PRO/ENGINEER基础与实例教程,北京希望出版社,2002
[46]任敬心、刘洪忠、张应昌编著,齿轮工程学,1985,国防工业出版社,北京,319
[47]杨斌,张茂,PRO/E在通用机械产品设计中的实施及应用.技术与应用,2004,(6):4
[48]陶晓杰,滚齿误差及补偿技术研究,[博士学位论文],安徽:合肥工业大学,2005
[49]曾韬,汽车后桥螺旋锥齿轮制造的发展方向与对策,世界制造技术与装备市场,2006(6)
[50]崔彦彬,赵进尚,PRO/ENGINEER在渐开线齿轮造型中的优势,机电工程术,2003,(3 ):28