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螺旋锥齿轮齿面拓扑误差评定方法的研究

作　者: 徐忠四
导　师: 付胜
学　校: 北京工业大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 螺旋锥齿轮 拓扑误差 误差评定 差曲面
分类号: TH132.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 167次
引　用: 3次
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内容摘要


螺旋锥齿轮是重要的机械传动元件,既传递运动和动力,又可改变传动方向,而且具有承载能力高、运动平稳性好等优点,因而被广泛应用于航空、航天、汽车、精密机械、石油钻探等许多工业设备中。然而,由于螺旋锥齿轮的齿面形状复杂,与普通圆柱齿轮相比,其加工和测量非常复杂,对其工艺误差分析与诊断也处于探索阶段。基于齿轮整体误差概念,从影响螺旋锥齿轮误差形成的相关因素出发,利用数学方法结合测量原理,本文对螺旋锥齿轮齿面拓扑误差的定量评定进行了探索,开发了螺旋锥齿轮误差评定软件。本论文为深入研究螺旋锥齿轮的误差理论奠定了一定的基础。本文详细地分析了形成螺旋锥齿轮理论齿面及产生拓扑误差的两个关键因素,即螺旋锥齿轮的切齿加工方法和机床调整参数;通过建立机床数学模型,计算齿面参数,用已知条件和啮合方程进行联合求解,得出了理论齿面的坐标值,从而获得了螺旋锥齿轮的理论齿面模型。从理论上分析了螺旋锥齿轮整体误差的形成原因及其分离方法,根据整体误差的性质,分离出由于齿面变形所引起的齿距误差,获得了齿面偏差。将差曲面和最小二乘法相结合进行螺旋锥齿轮拓扑误差评定。系统地给出了差曲面的几何意义和物理意义,提取了齿面拓扑误差参数;给出了零阶误差、一阶误差、二阶误差的完整数学公式,并且用最小二乘法得到了各阶误差的特征参数值,实现了对齿面拓扑误差的定量评定。用VC++6.0和Matlab编制了拓扑误差评定软件包。以弧齿锥齿轮为例,通过任意给定的模数、压力角、螺旋角和齿宽,可以得到大小齿轮几何参数、刀盘参数和机床参数等的计算结果,进而可以获得大小齿轮的理论齿面;利用三坐标测量机测量实际齿面,可得到测量齿面的数据值,进而可得差曲面,利用得到的差曲面可迅速地计算出各阶误差的特征参数值。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章 绪论  10-20
  1.1 课题来源及研究意义  10-11
  1.2 螺旋锥齿轮简介  11-12
  1.3 本文所涉及的理论基础  12-14
    1.3.1 齿轮测量的理论基础  12
    1.3.2 锥齿轮精度要求  12-14
  1.4 国内外在锥齿轮测量领域的研究成果简述  14-17
    1.4.1 国内研究成果  14-15
    1.4.2 国外研究成果  15-17
  1.5 国内外在齿面拓扑误差评定领域的研究现状  17-18
    1.5.1 基于三坐标测量的法向圆弧锥齿轮的误差评定  17
    1.5.2 用最小二乘法对螺旋锥齿轮的整体形状误差进行定量评定  17-18
  1.6 本文所做的主要工作  18-20
第2章 锥齿轮切齿加工方法和切齿调整计算  20-27
  2.1 锥齿轮的切齿加工方法  20-23
    2.1.1 按齿轮齿廓形成的方法分类  20-21
    2.1.2 按照刀号分类  21-22
    2.1.3 按照单个齿轮工序分类  22
    2.1.4 按照成对齿轮工序分类  22-23
  2.2 弧齿锥齿轮切齿调整计算  23-26
    2.2.1 滚切法弧齿切齿计算  23-25
    2.2.2 铣刀盘的主要数据  25-26
  2.3 本章小结  26-27
第3章 螺旋锥齿轮理论齿面模型的建立  27-38
  3.1 机床数学模型的建立  27-33
  3.2 齿面参数的计算  33-36
    3.2.1 刀盘切削面方程的建立  33-34
    3.2.2 工件切削面方程的建立及离散化  34-35
    3.2.3 理论齿面坐标的计算  35-36
  3.3 理论齿面图形的生成  36-37
  3.4 本章小结  37-38
第4章 齿面整体误差的分解及其影响  38-45
  4.1 齿轮整体误差的分解及修正策略  38-40
    4.1.1 螺旋锥齿轮整体误差分解  38-39
    4.1.2 误差的修正策略  39-40
  4.2 齿距误差的分离极其影响  40-43
    4.2.1 齿距误差的分离  40-41
    4.2.2 测量参考点的影响  41-43
    4.2.3 齿距误差的影响  43
  4.3 齿面偏差的整体描述  43-44
  4.4 本章小结  44-45
第5章 差曲面与螺旋锥齿轮拓扑误差评定方法  45-57
  5.1 差曲面的定义  45-46
  5.2 差曲面各阶参数的意义  46-47
    5.2.1 差曲面各阶参数的几何意义  46
    5.2.2 差曲面各阶参数的物理意义  46-47
  5.3 齿面拓扑误差参数的获取  47-54
    5.3.1 齿距误差参数的获取  47-48
    5.3.2 齿面整体偏差的代数化处理  48-51
    5.3.3 齿面偏差参数的获取  51-54
  5.4 差曲面在螺旋锥齿轮中的应用  54-56
    5.4.1 机床调整参数的修正  54-55
    5.4.2 预测初步动态性能  55-56
  5.5 本章小结  56-57
第6章 螺旋锥齿轮拓扑误差误差评定软件包开发  57-76
  6.1 软件开发环境简介  57-63
    6.1.1 Visual C++6.0 简介  57-59
    6.1.2 Matlab 与VC++6.0 混合编程  59-62
    6.1.3 OpenGL 的动画工作原理  62-63
  6.2 软件应用实例  63-75
    6.2.1 系统的载入  65-66
    6.2.2 基本参数输入  66-67
    6.2.3 基本参数计算  67-69
    6.2.4 大小轮理论齿面的显示  69-71
    6.2.5 大小轮差曲面显示以及特征参数的计算结果  71-75
  6.3 本章小结  75-76
结论  76-77
参考文献  77-79
攻读硕士学位期间发表的学术论文  79-80
致谢  80

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 机械零件及传动装置 > 机械传动机构 > 啮合传动 > 齿轮及齿轮传动
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