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精梳机行星齿轮齿形修形及其实现方法研究

作　者: 辛经纬
导　师: 王生泽
学　校: 东华大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 齿轮修形齿廓修形鼓形齿加工方法
分类号: TH132.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

在齿轮传动系统中,由于各种误差的存在,齿轮及齿轮轴的变形导致齿轮在啮合中产生动载荷和轴向载荷不均,通过齿轮修形方法可以很好地解决上述问题。目前这方面研究已经比较成熟,但仍有一些问题有待解决。如计算修形量所需的载荷是通过理论计算求得的,这可能不符合工程实际要求;鼓形齿的鼓形中心取在齿宽中点,鼓形面设计成圆弧形,而对不同工况时这种设计并不合适;修形齿轮批量加工方法还没有实现,特别是利用数控技术加工复杂曲面构成的鼓形齿时,砂轮运动轨迹,砂轮、齿坯和进给量之间运动关系还没有详细分析。针对这些问题,本文以传统理论为基础,提出了新的齿廓修形和轴向修形设计解决方案,提出了修形齿轮的批量加工方法。在齿廓修形方面,本文分析了动载荷产生的原因、危害及解决方案,分析了齿廓修形的设计方法。在计算齿廓最大修形量时,根据工程实际,选取对系统影响较大的有效载荷;依据刚度变化理论,齿轮啮合变形量利用石川公式计算。此外,在考虑一系列误差影响后,对计算的最大修形量进行了修正。此后,确定了修形长度计算公式和修形指数曲线方程。在齿轮轴向修形方面,本文分析了齿面载荷不均产生的原因,提出通过轴向修形方法改善齿面啮合条件。在对常用的鼓形齿和齿端修形比较之后,选择鼓形齿设计进行分析。在计算鼓形量、鼓形中心的过程中,考虑了多个因素对齿轮啮合歪斜度的影响,使鼓形量的计算结果符合工程实际要求。在鼓形曲线的设计上,利用抛物线取代了传统的圆弧线。此后对精梳机一对行星修形齿轮进行修形效果分析,取主动轮鼓形修形,从动轮齿廓修形,经有限元分析,修形效果良好。在修形齿轮加工方面,比较了多种齿轮加工方法,认为蜗杆砂轮磨齿更适合批量加工修形齿轮。在齿廓修形齿轮加工方法分析中,根据修形齿轮的参数设计了蜗杆砂轮的修形量及磨齿机样板的尺寸。在鼓形齿的数控加工方法分析中,提出了抛物线形曲面加工方法,包括砂轮、齿坯和进给量三者之间运动关系及砂轮沿曲面的轨迹参数方程。分析了数控磨齿机的结构和加工鼓形齿的运动过程。同以往的齿轮修形研究相比,本文在修形设计上更多地从工程实践角度出发,符合实际要求。在加工方法研究上,提出了复杂鼓形面的加工方法,具有推广价值。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-12
第一章绪论  12-20
  1.1 引言  12-13
  1.2 齿轮及齿轮传动发展历程  13-15
  1.3 齿轮修形的意义及研究现状  15-17
    1.3.1 齿轮修形的意义  15-16
    1.3.2 齿轮修形的研究现状  16-17
  1.4 精梳机齿轮传动系统研究及发展状况  17-18
  1.5 论文主要研究任务  18-20
第二章齿廓修形方法研究  20-42
  2.1 齿轮载荷研究意义、现状及分类  20
  2.2 齿轮外载荷研究  20-23
    2.2.1 齿轮名义载荷  20-21
    2.2.2 齿轮有效载荷的提取  21-22
    2.2.3 齿轮载荷谱的处理和绘制  22-23
  2.3 齿轮动载荷研究  23
  2.4 齿轮啮合冲击及危害  23-28
    2.4.1 齿轮啮合冲击产生原因  23-25
    2.4.2 啮合冲击对齿轮传动的危害及解决方案  25-28
  2.5 齿对啮合刚度变化分析  28-35
    2.5.1 齿轮刚度的计算方法  28-30
    2.5.2 利用石川公式计算齿轮刚度方法研究  30-33
    2.5.3 一对啮合齿的刚度变化分析  33-35
  2.6 齿廓修形方法  35-39
    2.6.1 齿廓修形曲线设计  35-37
    2.6.2 齿廓最大修形量的确定  37-38
    2.6.3 误差因素对最大修形量的影响  38-39
  2.7 精梳机行星齿轮齿廓修形设计  39-40
  2.8 本章小结  40-42
第三章齿轮轴向修形研究  42-60
  3.1 齿轮轴向修形原理  42-43
  3.2 齿轮轴向修形方法研究  43-45
  3.3 鼓形齿的设计  45-52
    3.3.1 齿轮啮合歪斜度分析  45-48
    3.3.2 鼓形量的确定方法  48-51
    3.3.3 鼓形中心距的确定方法  51-52
    3.3.4 鼓形曲线设计  52
  3.4 一对啮合齿的修形效果分析  52-58
    3.4.1 有限元法概述  52-54
    3.4.2 修形齿轮建模设计  54-57
    3.4.3 修形齿轮有限元分析  57-58
  3.5 本章小结  58-60
第四章修形齿轮加工方法研究  60-74
  4.1 修形齿轮加工方法分析  60-62
    4.1.1 齿轮加工方法介绍  60-61
    4.1.2 几种修形齿轮加工方法比较  61-62
  4.2 磨齿加工原理及现状  62-63
    4.2.1 蜗杆砂轮磨齿加工原理分析  62-63
    4.2.2 磨齿加工技术发展现状  63
  4.3 齿廓修形加工方法研究  63-66
  4.4 轴向修形加工方法研究  66-73
    4.4.1 蜗杆砂轮加工鼓形齿运动分析  66-70
    4.4.2 数控磨齿技术加工方法分析  70-73
  4.5 本章小结  73-74
第五章总结与展望  74-76
参考文献  76-80
硕士期间发表论文  80-82
致谢  82

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