螺旋锥齿轮在机测量及齿距误差补偿技术的研究

摘要

螺旋锥齿轮是机械制造领域实现相交轴或交错轴传动的关键零件，广泛应用于汽车、拖拉机、矿山、冶金等行业。与直齿锥齿轮相比，螺旋锥齿轮具有传动平稳、承载能力强等优点。随着精密测量技术在机械制造领域的不断发展，为实现螺旋锥齿轮齿形误差的在机测量奠定了技术基础。目前，美国Gleason公司和德国Klingelnberg公司生产的数控螺旋锥齿轮铣齿机和磨齿机均可选配在机测量装置，可实现齿形误差的精密测量，可提高机床的加工精度，而我国在该领域的研究主要都是针对渐开线圆柱齿轮。随着高精度螺旋锥齿轮在齿轮传动中的广泛应用，对低振动、低噪声、均布载荷等的要求越来越高。为了提高我国螺旋锥齿轮数控加工装备及加工技术的整体水平，论文对螺旋锥齿轮齿形误差的在机测量及齿距误差补偿技术进行了研究，主要研究成果如下:
　　1、根据微分几何、锥齿轮啮合原理以及螺旋锥齿轮切齿加工原理，建立了螺旋锥齿轮齿面方程。参照AGMA2009-B01标准，在齿面的旋转投影面上进行了网格规划，运用最优化算法和坐标变换，计算出了螺旋锥齿轮理论齿面各离散点的空间坐标及单位法矢。
　　2、基于H350G型数控螺旋锥齿轮磨齿机的机床结构和机床坐标系，通过校对块标定了测球球心在机床坐标系中的空间坐标。根据螺旋锥齿轮理论齿面上各离散点的空间坐标及法矢，确定了大、小轮齿形误差的在机测量原理及其实现方法。对于大轮，采用了工件轴不转动的方式进行测量。而对于小轮，考虑到齿轮的螺旋角较大，齿面沿齿宽方向的曲率变化较大，采用了旋转工件的方式进行测量。
　　3、分析了螺旋锥齿轮齿距误差产生的原因，建立了齿距误差补偿策略。通过砂轮的轴向位置补偿和工件的旋转角度补偿，建立了齿距误差补偿模型。根据齿轮测量中心检测齿距精度的原理以及齿距误差测量报告，分析并计算出了砂轮的轴向补偿值和工件的旋转补偿值。通过对比齿距误差补偿前后的测量结果及对应的齿距精度等级，验证了螺旋锥齿轮齿距误差补偿方法的正确性。
　　4、基于Siemens840D数控系统，开发了螺旋锥齿轮大、小轮齿形误差在机测量软件。通过对比在机测量与齿轮测量中心的大、小轮齿形误差测量结果，验证了螺旋锥齿轮大、小轮齿形误差在机测量方法的正确性。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 论文选题的来源

1．2 论文研究的意义

1．3 国内外的研究现状

1．4 论文的主要研究内容

2 螺旋锥齿轮齿面方程及齿面离散化处理

2．1 齿轮啮合原理

2．2 空间矢量旋转公式

2．3 螺旋锥齿轮加工原理

2．4 齿面方程的建立

2．5 齿面离散化处理

2．6 理论齿面离散点参数的计算实例

2．7 小结

3 螺旋锥齿轮齿形误差的在机测量及数据处理

3．1 在机测量系统概述

3．2 测头的标定

3．3 齿形误差在机测量原理、测量过程及数据处理

3．4 小结

4 螺旋锥齿轮齿距误差的补偿

4．1 齿距误差补偿原理

4．2 齿距误差补偿公式的推导

4．3 齿距误差测量报告的分析

4．4 齿距误差补偿的实验验证

4．5 小结

5 螺旋锥齿轮在机测量软件的开发及实验验证

5．1 齿形误差在机测量软件的开发

5．2 实验验证

5．3 小结

6 研究总结及展望

6．1 工作总结

6．2 研究展望

参考文献

攻读硕士期间的主要学术成果

致谢