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1、河北建筑工程学院毕业设计（论文）外文资料翻译 系别： 机械工程系 专业： 机械设计制造及其自动化 班级： 姓名： 学号： 外文出处：Chinese Journal of Aeronautics 21(2008) 179-186附 件：1、外文原文；2、外文资料翻译译文。指导教师评语：签字： 年 月 日传动误差和齿面印痕控制的弧齿锥齿轮小轮加工参数设计摘要：提出了在对齿面印痕的位置、方向及传动误差幅值的控制的基础上设计弧齿锥齿轮小轮加工参数的方法。接触迹线设计为直线,传动误差设计为抛物线。在齿面上设计3个啮合点,通过对这三个啮合点的啮合性能的控制,达到对齿面啮合质量的全程控制。在设计中接触迹线的
2、设计和传动误差幅值的设计是相互独立的,并且可以得到准确控制。在此基础上,为了满足不同的加工要求,本文又提出对垂直轮位的值进行修正,并对小轮加工参数进行再设计,保证传动误差的幅值不变且接触迹线仅有较小的改变。最后在磨齿机上加工了一对齿轮,通过印痕检测验证了本文的设计方法。1 介绍一般来讲弧齿锥齿轮是航天动力装置的重要零件，其中以重视啮合性能，耐久性，可靠性因素的螺旋齿轮传动最受欢迎。因此设计弧齿锥齿轮需要许多家公司和机构的研究者共同投入精力。对于设计者来说降低弧齿锥齿轮的噪音级和提高弧齿锥齿轮的耐久性将会是更高的艰巨的挑战。通过局部轴承接触设计的低噪音弧齿锥齿轮的准则在REFS1-8中。为了消除
3、调整中更大的误差和得到更好的稳定性，接触轨迹必须设计成一条直线。由于传送误差大多数都是由轴承系统的噪音和振动引起的，而抛物线类型的传送误差被认为能够消除噪线性间断效应，线性间断效应是由噪音主要来源轴线差引起的。有些情况下，由现有的局部合成法设定的加工参数远远地超出了机床的适用范围。在这篇论文中，计划了一个以满足接触条件为基准的新的整合方法，其中接触条件包含预先设置传送误差抛物线函数和通过齿面给定三啮合点特定的定向直线接触轨迹。这样实现操作阶段的控制就像设计阶段那样容易。再加上垂直轮位的值能够被修正的适合机床的使用范围，这样除了对预先设置的直线啮合轨迹有较小影响而不会对传送误差的值有影响。计划这
4、个方法是以以下假设为基础的。（1） 齿轮加工参数的确定和选用1-2（2） 主要输入参数是和，其中确定了预先设定的啮合轨迹的定向角，是传送函数的二阶导数，它确定了预先设定的抛物线传送误差函数的大小。在本文中，和的都是提前给定的，在实验过程中，这两个参数可以通过啮合齿面负载分析来进行优化从而得到更好的啮合性能。2通过给定的三啮合点设计主齿轮齿面通过了在齿面上预先设定的直线接触轨迹和传送误差抛物线函数来确定三个控制啮合点后，小齿轮加工参数也就确定了。当齿面转过，和时，小轮齿面就会与齿面在旋转了，和角度的状态下分别有三个交点，和。令一个小轮齿面啮合个圆周，其中是小轮齿数，则有公式和在中间接触点瞬时的传
5、送比率和齿轮比率相等。通常这个点被选在齿面的中间，但这个点的位置可以根据设计需要进行调整。齿轮旋转角度和小轮在处旋转的角度能够由M点的位置和在M点的啮合公式来确定。2.2 传送误差的测定传送误差函数是 (1)其中是在啮合过程中小轮（i=1）或齿轮（i=2）时旋转的角度，齿数ZI是小轮（i=1）或齿轮（i=2）时的齿数。传送误差抛物线函数是 (2) 其中是传送比率的一阶导数。可由下式确定 (3)齿轮在啮合点和的旋转角，由公式（3）确定。2.3定向接触轨迹的测定在啮合轨迹被设计成直线的情况下，三个啮合点,和都在这条直线上。在点的啮合公式可以写成 （4）其中n和是在啮合点的单位法向量和相对速度，和代
6、表齿轮齿面的坐标面。基于啮合点的位置和给定的定向接触轨迹，可以确定啮合点的位置。啮合点的位置公式为 （5）通过分析公式（3）（5），可以得到齿轮表面中点的位置向量和单位法向量。齿轮表面中点的位置向量和单位法向量也可以由同样的方式得到。2.4确定和图2显示了小轮生产过程的坐标系。将坐标系，和固定在机床上。就坐标系而言小轮加工根角决定了坐标系的定位。使轴旋转得到托架坐标系。角是小轮生产过程中托架的旋转角。和是小轮在生产过程中在点和的旋转角。通过坐标系到的坐标转换，坐标系中在啮合点和的单位法向量可以确定。然后通过坐标系到的坐标转换，坐标系中小轮刀具生成面的单位法向量便可以确定。因为坐标系和坐标系的坐
7、标轴平行，所以在坐标系中啮合点的单位法向量和坐标系中的一样。则下面的公式成立。 （6）2.5确定参数参数，和通过坐标系到的坐标转换，坐标系中点和的位置矢量可以从坐标系中小轮刀具生成表面处的位置矢量导出。通过坐标系到的坐标转换，位置矢量能够从面中两啮合点和的位置矢量导出。和在瞬时啮合点或重合。位置矢量公式是 （7）对于啮合的和，位置矢量方程是和六个带有六个未知数的独立标量方程等价的，由此可以确定六个未知数，和。这里和是啮合点和产生过程中托架的转角。2.6确定参数，和从给定的在啮合轨迹上的角度和瞬时啮合椭圆的主轴长度，应用局部合成法，对于小轮主切刀在假设啮合点处的中心曲率和方向可以确定。这时刀具尖
8、端半径可以确定。基于坐标系和中点的位置矢量，加工参数，和可以确定。同样根据坐标系中点的单位法向量和小轮主切刀和被加工小轮间的啮合公式可以确定切削比率。3依据零变位再设计小轮加工参数如果应用零变位法，依据第二章节的计算方法，这将会超出机床的适用范围，所以机床应该进行改进，这样根据第二章节的结果可以对小轮的加工参数进行再设计。3.1参数，和的确定在齿轮轮齿面和小轮轮齿面间，根据局部合成法，在假设啮合点处可以确定小轮齿面的主要方向（，）和中心曲率(，)。在假设啮合点处应用小轮主切刀的啮合公式，可以确定机床中心至后轴部分。依据罗德里格斯公式和主切刀面与小轮轮齿面沿直线方向上的连续接触条件，可得到下面两
9、个公式 （9） （10）公式中的指示与Ref.1中的相同。由公式(9)可知，在主切刀圆锥面上的点处的中心曲率可以确定而另一个中心曲率是零。这时刀具尖端半径可以确定。由公式（10）可知，小轮卷筒曲率可以确定。4弧齿锥齿轮设计举例设计一个弧齿锥齿轮可以由合适的举例说明来完成。这些设计参数在表1中列出。小轮轮齿的凹面和齿轮轮齿的凸面被各自认为是传动和被传动面。在工作侧面，传送误差几何参数设计成抛物线函数；传送误差的值是，并且再设计的啮合轨迹的方向是从齿根锥起。在非工作侧面，传送误差的值设计成并且再设计啮合轨迹方向是从齿根锥起。零变位认为是0mm。表2和表3中是齿轮和小轮加工参数值。由齿面啮合分析得出
10、的结果在图4中显示，它包括啮合图案的调整和得到传送误差函数。5实验依据第4章节的内容对弧齿锥齿轮进行设计并将弧齿锥齿轮在型号为800PG的齿轮磨床上进行加工。实际的齿面应用Mahr测量设备进行测量。理论上齿面的计算是作为直线来比较的。图5可以与齿轮的形式进行比较，它是在实际制造齿轮的过程中通过材料的模型和数据的测量得到的。对于齿轮来说，凸面的最大偏差是0.015mm而凹面的最大偏差是0.010mm。对于小轮来说，凸面的最大偏差是0.004mm二凹面的最大偏差也是0.004mm。更重要的是，最大偏差都被定位且远离啮合区域，所以啮合区域的偏差为零。图6和图7显示了在工作侧面和非工作侧面实际的啮合形式，这种情况和理论上计算的一致。6 结论通过计算机的计算，模拟和实验可以的出以下结论（1）依据控制三啮合点来设计小轮齿面是很合适的方法。传送误差被设计成抛物线函数并且它的值可以由传送量的偏差计算的出，是一个输入变量。啮合轨迹设计成一条直线并且它的方向可以调整。传送误差的值和啮合轨迹是独立设计的。这就为将来传送误差在负载情况下的设计提供了更好的参照。（2）零变位的值可以修正而不会对传送误差的值有影响并且对再设计的直线啮合轨迹影响很小。（3）在Phoenix磨床上生产一个弧齿锥齿轮时，它的啮合标记可以核实计算机计算和模拟结果。
