【摘 要】
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面齿轮正逐步替代锥齿轮成为新一代直升机传动系统的核心零件,面齿轮传动突破了尺寸、载荷、速度等性能参数限制,具有传动比稳定、重合度高、对安装误差不敏感等优点。然而我国目前尚未完全掌握面齿轮精密磨削加工技术,无法实现面齿轮的工程应用,主要问题在于,面齿轮蜗杆砂轮为异形砂轮,型面建模时求解过程繁琐且受到奇异点的限制,面齿轮加工时砂轮修整和齿轮磨削运动复杂,需要采用复杂的机床结构,导致机床精度控制较难实现
【基金项目】
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国家科技重大专项,项目名称“航空齿轮精确成形与高效精密加工基础技术研究”,项目编号J2019-Ⅶ-0017-0158;
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面齿轮正逐步替代锥齿轮成为新一代直升机传动系统的核心零件,面齿轮传动突破了尺寸、载荷、速度等性能参数限制,具有传动比稳定、重合度高、对安装误差不敏感等优点。然而我国目前尚未完全掌握面齿轮精密磨削加工技术,无法实现面齿轮的工程应用,主要问题在于,面齿轮蜗杆砂轮为异形砂轮,型面建模时求解过程繁琐且受到奇异点的限制,面齿轮加工时砂轮修整和齿轮磨削运动复杂,需要采用复杂的机床结构,导致机床精度控制较难实现,齿面磨削精度难以达到要求。为此,本文针对面齿轮的精密展成磨削加工技术,研究面齿轮蜗杆砂轮型面建模以及在圆柱蜗杆砂轮磨齿机上实现面齿轮连续展成磨削加工的方法,主要的研究内容如下:(1)建立了面齿轮磨削用鼓形蜗杆砂轮的数学模型。首先,给出了面齿轮工作齿面和过渡曲面方程,分析了面齿轮的最小内半径和最大外半径,通过算例计算了面齿轮齿面离散点。然后,提出了磨削面齿轮的鼓形蜗杆砂轮型面的演变计算法,基于演变法推导了面齿轮磨削用鼓形蜗杆砂轮的型面方程,通过算例计算了鼓形蜗杆砂轮型面离散点,并分析了演变法与传统包络法计算蜗杆砂轮型面的偏差。(2)研究了在圆柱蜗杆砂轮磨齿机上对鼓形蜗杆砂轮进行成形修整的方法。分析了鼓形蜗杆砂轮成形修整运动特性,提出了基于虚拟中心距原理的鼓形蜗杆砂轮成形修整方法,以砂轮偏摆代替滚轮偏摆,通过A1、Y1、Z1和B1四轴联动完成鼓形蜗杆砂轮的修整冲程,然后对所提方法分别进行数值计算仿真和模拟加工仿真,验证了方法的正确性和可行性。(3)研究了在圆柱蜗杆砂轮磨齿机上磨削面齿轮的方法。分析了面齿轮蜗杆砂轮磨削的运动原理,规划了在圆柱蜗杆砂轮磨齿机上利用鼓形蜗杆砂轮磨削面齿轮的径向进给轨迹,然后对磨削轨迹分别进行了数值计算仿真和模拟加工仿真,验证了轨迹的正确性和在磨齿机上的可行性。此外,针对面齿轮蜗杆砂轮磨削加工中独有的刀具对中问题,利用数值仿真的方法分析了磨削加工时刀具不对中所引起的齿面误差,为面齿轮蜗杆砂轮磨削加工中的齿面误差反向修调提供参考。(4)基于YS7232蜗杆砂轮磨齿机进行了硬件改造和软件开发。首先,以所研究的砂轮修整方法和齿轮磨削方法为基础,对YS7232蜗杆砂轮磨齿机的部分硬件结构提出了改造方案,然后,基于西门子840Dsl数控系统,开发了面齿轮蜗杆砂轮磨削人机界面,为在YS7232蜗杆砂轮磨齿机上进行面齿轮磨削加工奠定了基础。
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