为提高内斜齿轮成形磨削精度,研究砂轮廓形对内斜齿轮齿形误差的影响,寻求砂轮廓形的优化方法。首先建立了修形内斜齿轮磨削成形砂轮廓形的数学模型。然后用截圆法得到砂轮与齿面接触点所满足的条件方程组;运用二分逼近算法进行迭代解此方程组,求出砂轮廓形。基于砂轮廓形数学模型,利用坐标变换建立内斜齿轮端面截形数学模型。结合实例,用数值法模拟出所求砂轮的实际磨削齿形,并与理论渐开线齿形进行比较。结果表明,修形内斜齿轮齿形误差较未修形内斜齿轮降低了50%左右。

自由曲面铣削已成为柔性制造的重要加工技术,针对齿轮自由铣削圆柱齿轮的齿形误差进行了研究。基于空间成形铣削理论建立了基于齿轮表面几何特征的铣刀路径的数学模型,研究了铣刀类型、铣刀进给策略、齿轮基本参数等加工参数对齿形误差的影响。最后在标准立铣床的通用多轴加工中心上进行了实验验证。实验结果表明,在提供通用加工中心的前提下,自由铣削齿轮是制造高质量齿轮的一种经济有效的解决方案,研究结果可为自由曲面铣削方法的最佳加工参数选择提供理论依据。

针对齿轮齿廓修形和齿形磨损产生的齿形偏差,提出了一种改进的解析啮合刚度和准静态传动误差模型,该模型基于转动位移协调原理,考虑了齿轮啮合过程中角接触和结构耦合的影响。通过与有限元法计算结果的比较,验证了所建立模型的正确性。在该模型的基础上,研究了齿形误差和齿形磨损对啮合刚度和准静态传动误差特性的变化规律。结果表明,两种齿形偏差对啮合刚度和准静态传动误差的极限值和分布均有显著影响,且随着齿形磨损程度的增大,齿形磨损对啮合刚度和准静态传动误差的影响更大。

车齿刀具运动偏心误差对车齿精度的影响十分明显。通过理论及实验研究的方法,针对车齿过程中刀具运动偏心误差对车齿工件齿形、齿向及齿距误差的影响规律及作用机理展开研究。首先,对车齿工艺方法进行实验研究,针对车齿过程中常见的齿面波纹进行分析,并指出通过减小刀具运动偏心误差可明显改善工件齿面波纹度。然后,基于车齿实验研究,针对刀具运动偏心误差对工件齿向、齿形误差的影响进行理论分析,研究齿面波纹的产生机理及周期特性。最后,基于车齿理论与实验研究,提出可改善工件齿面波纹的车齿刀具齿数的设计方法。

针对端面弧齿联轴节因存在齿形误差造成着色样式不合格时,难以快速识别问题根源、难以进行工艺参数调整的问题,提出一种端面弧齿联轴节数字化闭环制造技术。基于其加工原理,建立了理论齿面数学模型,通过齿面离散化处理,计算了各点的空间坐标与法矢。基于齿面数学模型,建立了齿面齿形误差的修正方法。运用Tikhonov正则化和L曲线的方法求解线性方程组,可得到修正齿形误差的机床调整参数和砂轮参数的修正量。结果表明,数字化闭环制造技术能够精确识别不合格工件的问题根源,并给出相应的修正量,试验工件的最大齿形误差值由14.3μm修正到3μm,着色接触区检测满足检验标准。该技术有效提高了齿轮副齿面精度以及加工效率,实现了制造过程的数字化、智能化。

在摆线轮加工过程中,由于受到机床精度、刀具精度、工装夹具精度及轮坯精度等因素的影响,不可避免地会产生齿形误差。为了评估齿形误差对摆线针轮副传动精度的影响,基于实测的摆线轮齿形误差计算出实际齿面坐标点数据。采用非均匀有理B样条(NURBS)曲线对实测齿面数据进行曲线拟合,得到含齿形误差的摆线轮数字化齿廓。依据齿轮啮合原理对摆线轮数字化齿面进行齿面接触分析,获得了考虑齿形误差的摆线针轮副传动误差曲线。仿真结果表明,齿形误差会改变摆线轮传动误差曲线的形状和幅值。

本文主要针对齿轮传动噪声的机理进行了分析,尤其是对齿轮加工中的产生齿形误差进行了较为详细的分析,同时从 设计、制造、安装等方面提出了相应的控制对策。

针对磨齿机大齿轮齿形加工误差扫描式在机测量过程中存在的数据量大,易受机床运动影响等问题,提出一种基于趋势放大的数据折点辨识算法自动辨识有效数据,采用小波变换提取齿形宏观形状轮廓,以最小二乘法分离齿廓三项偏差的数据处理方法,获取准确的齿形误差形貌。在磨齿机上进行了齿形在机实际测量。结果表明,该方法不仅能够全面精准地评价齿形误差,而且还能够准确表达齿面误差形貌及误差出现的位置,且重复性、稳定性好。