为了实现在国产数控锥齿轮铣齿机上加工摆线齿端齿盘,对摆线齿端齿盘的切齿加工原理和加工方法进行了研究。基于摆线齿端齿盘的结构特点,提出了采用整体刀盘加工摆线齿端齿盘的加工方法,并通过改变刀盘半径和刀刃圆弧半径对轮齿齿长曲率和齿高曲率进行了修正。基于摆线齿端齿盘的切齿加工原理,提出了加工摆线齿端齿盘的刀盘参数以及机床调整参数的计算方法,对摆线齿端齿盘进行了刀盘干涉检查。通过实际的切齿加工、齿形误差检测以及接触区着色检验,验证了在国产数控锥齿轮铣齿机上采用整体刀盘加工摆线齿端齿盘的加工原理和加工方法的正确性和可行性。

针对奥利康(Oerlikon)制摆线齿锥齿轮成形法大轮齿形误差修正问题,使用矢量运算法建立了大轮齿面几何模型,对齿面进行离散化处理,计算了齿面各离散点的坐标及法矢;基于齿形误差修正原理,由实际齿面与理论齿面之间的齿形误差和反调参数敏感系数矩阵,建立了齿形误差修正方程组,使用吉洪诺夫(Tikhonov)正则化和L曲线优化算法求解线性方程组,得到机床调整参数的修正量;使用Fortran语言开发了齿面坐标计算及齿形误差反调修正软件。通过实验,验证了齿形误差反调修正算法的正确性,实验工件的齿形误差最大值由37.5μm减小到5.2μm。

螺旋锥齿轮作为高速重载高精度机械传动的基础部件,它的理论研究、技术创新是一个国家制造业发展水平的重要标志。论文简要评述了这一重要工业技术一百多年来的发展历史,介绍了近几年这一技术的发展状况,概述了螺旋锥齿轮在设计、加工、检测、修形及机床设计等各方面的基本思想,指出了今后这一技术领域可能的几个发展方向。

研究了机床调整参数误差对双重螺旋法加工的螺旋锥齿轮小轮齿面误差的影响规律。基于齿轮啮合原理，使用MATLAB软件建立误差齿面方程，推导出了含机床调整参数误差的齿面离散点误差解析式，获得了对应机床调整参数误差的凹、凸两齿面误差拓扑图，分析了机床调整参教误差与齿面误差的映射关系，确定了对齿面误差影响较大的调整参数。借助2阶曲面对齿面误差拓扑图的近似表达，得出机床调整参数误差对齿面误差的影响权重。基于齿面误差及两齿面误差敏感矩阵，建立了齿面误差修正模型，通过广义逆矩阵的最小二乘法解超越方程组，获得机床调整参数的修正量。最后通过实例验证了误差齿面的修正效果，结果表明修正后凹凸两面的齿面误差大幅下降。

为了在国产数控弧齿锥齿轮铣齿机上加工克林贝格摆线齿锥齿轮,对采用整体刀盘加工摆线齿锥齿轮的方法进行了研究。基于摆线齿锥齿轮的切齿加工原理,提出了大轮采用双面法加工,小轮采用单面法加工的切齿方法。参考分体刀盘的结构参数,提出了整体刀盘的刀盘体以及刀齿的设计方法。建立了一种根据相啮合齿面间齿长曲率关系,运用迭代算法确定刀盘半径修正量的方法。根据切齿加工原理以及齿轮啮合原理,给出了基于整体刀盘切齿加工摆线齿锥齿轮的机床调整参数和刀盘参数的计算公式。在国产五轴联动数控弧齿锥齿轮铣齿机上,利用整体刀盘进行了切齿加工实验,通过对齿轮副的啮合滚动检验,验证了采用整体刀盘加工克林贝格摆线齿锥齿轮的切齿加工原理及切齿方法的正确性及可行性。

旋回破碎机主传动弧齿锥齿轮副的大轮在工作过程中，其轴线绕一固定轴线做偏心回转运动，造成大、小轮之间的相对位置在工作过程中时刻发生变化。为了确定合理的齿轮副基本几何参数以及切齿加工的机床调整参数，将齿轮副的工作位置设定为8种情况，并计算了相对应的V-H变化量（V代表与大小轮轴线相垂直的方向；H代表小轮轴线的方向）。运用锥齿轮设计分析专用软件，根据8种情况的V-H变化量，确定了齿轮副的侧隙值；通过修改齿面的一阶和二阶修形参数，并结合齿面接触分析和齿面加载接触分析的结果，确定了合理的齿轮加工机床调整参数。基于设计计算结果所加工的齿轮副已应用于国产旋回破碎机，完全满足实际工程的需求。