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大型螺旋锥齿轮误差分析与修正技术研究

作　者: 任帅男
导　师: 杨林
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 螺旋锥齿轮轨迹规划曲面重构误差分析误差修正
分类号: TH132.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

螺旋锥齿轮作为实现相交轴传动的基础元件,在各工业领域中得到广泛的应用。由于其啮合原理比较复杂,导致了螺旋锥齿轮加工理论和技术装备也非常复杂。国外的齿轮测量中心虽然可以得到螺旋锥齿轮实际齿面上的几何信息,但价格昂贵,技术封锁。与国外相比,国内的研究起步晚,齿面测量技术相对落后,因此,对螺旋锥齿轮的齿面测量和齿面重构技术的研究显得尤为重要。本文根据齿轮的啮合原理以及螺旋锥齿轮加工原理对螺旋锥齿轮进行的数学建模,分别针对大轮和小轮进行了加工原理和方法研究。对理论齿面进行测量网格划分,通过MATLAB语言程序求解了各个测量节点的理论坐标值。根据螺旋锥齿轮铣床的实体结构建立了测量坐标系,采用齐次坐标变换矩阵将测头中心坐标转化为工件坐标系内的坐标。根据测量网格划分对测针轨迹进行了规划。本文采用了NURBS方法对齿面进行重构。用累积弦长法构造了节点矢量,然后构造了非均匀B样条基函数,利用控制点反算方程组求解出控制点列,最后对重构的齿面进行了重构误差分析,该重构曲面能够满足实际工程应用。利用重构曲面进行了TCA分析和差曲面分析。根据螺旋锥齿轮的的加工特点,对其整体误差进行分解。最终实现了对齿距偏差、齿形误差、齿面接触区误差、运动误差等典型误差的分析,并对齿面接触区和运动误差进行了修正分析计算。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-14
  1.1 螺旋锥齿轮简介  10-11
    1.1.1 螺旋锥齿轮制造工艺发展过程  10-11
    1.1.2 螺旋锥齿轮工艺研究现状  11
  1.2 螺旋锥齿轮误差检测与修正技术简述  11-13
    1.2.1 国外相关领域研究现状  12-13
    1.2.2 国内相关领域研究现状  13
  1.3 课题研究主要内容  13-14
第二章螺旋锥齿轮啮合原理与理论齿面建立  14-24
  2.1 空间曲面  14-15
    2.1.1 参数方程确立  14-15
    2.1.2 切平面和法矢求解  15
  2.2 螺旋锥齿轮啮合原理  15-19
    2.2.1 相对微分法  16-17
    2.2.2 啮合方程推导  17-18
    2.2.3 第二共轭曲面方程  18-19
  2.3 螺旋锥齿轮的切齿原理及方法  19-23
    2.3.1 大轮切齿加工原理与方法  20-22
    2.3.2 小轮切齿加工原理与方法  22-23
  2.4 本章小结  23-24
第三章齿面坐标采集与轨迹规划  24-34
  3.1 齿面测量原理与方法选取  24-25
  3.2 测量网格划分  25-27
  3.3 测针轨迹规划  27-30
  3.4 测量系统构建  30-33
  3.5 本章小结  33-34
第四章齿面重构与差曲面分析  34-53
  4.1 曲面重构方法概述  34-35
  4.2 利用非均匀有理B 样条法进行齿面重构  35-44
    4.2.1 非均匀有理B 样条法数学综述  35-36
    4.2.2 求值算法与控制点计算  36-44
  4.3 TCA 分析  44-45
  4.4 差曲面分析  45-52
    4.4.1 差曲面原理综述  46-47
    4.4.2 差曲面相关计算分析  47-50
    4.4.3 差曲面分析实例  50-52
  4.5 本章小结  52-53
第五章螺旋锥齿轮误差修正分析  53-63
  5.1 一阶误差分析  55-58
    5.1.1 齿距偏差  55-57
    5.1.2 齿形误差  57-58
  5.2 齿面接触区误差修正分析  58-59
  5.3 运动误差修正分析  59-62
    5.3.1 理想状态齿轮副运动传递  59
    5.3.2 运动误差分析  59-61
    5.3.3 运动误差修正算法  61-62
  5.4 本章小结  62-63
第六章结论  63-64
参考文献  64-66
在学研究成果  66-67
致谢  67

大型螺旋锥齿轮误差分析与修正技术研究

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