针对高减速比准双曲面(High Reduction Hypoid,HRH)齿轮大轮齿廓曲率不足、小轮大螺旋角齿面高度扭转的问题,提出了大轮采用刀具修形以实现齿面点接触的方法,小轮采用一般滚切法,简化机床加工参数;建立了大、小轮的三维模型,Ease-off拓扑曲面;解析了接触路径、差曲率、传动误差等齿面接触性能参数;通过三维运动仿真对比修形前后齿面的接触区,修形后避免了边缘接触,接触区位于齿面中部靠近小端,与齿轮实际接触斑点一致。完成了HRH齿轮减速器动态性能试验,齿轮啮合传动性能优良,啮合质量稳定,验证说明所设计的HRH齿轮修形量控制合理、理论计算与运动仿真正确。

根据空间曲面啮合原理,构建共轭曲面的数理综合模型;基于该模型坐标变换,求得弧齿锥齿轮大、小轮齿面的数理解;基于曲面综合,给出齿面修形梯度曲面(简称Ease-off曲面)的构建方法;以齿面的旋转投影平面为坐标平面划分网格,计算了小轮修形齿面与共轭齿面的法向修形量,得到弧齿锥齿轮Ease-off曲面;通过解析Ease-off曲面,获得了完整的齿面接触形态差曲线、接触路径、传动误差等,与齿面实际接触斑点形态高度一致。为复杂齿面的拓扑设计、啮合形态仿真提供了一种准确可行的手段。

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。