外文翻譯--傳動(dòng)誤差和齒面印痕控制的弧齒錐齒輪小輪加工參數(shù)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　河北建筑工程學(xué)院</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）外文資料翻譯</p><p>　　系別： 機(jī)械工程系 </p><p>　　專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 </p><p>　　班級(jí)： &

2、lt;/p><p>　　姓名： </p><p>　　學(xué)號(hào)： </p><p>　　外文出處：Chinese Journal of Aeronautics 21(2008) 179-186</p><p>　　附 件：1、外文原文；2、外文資料翻譯譯文。</p&

3、gt;<p>　　傳動(dòng)誤差和齒面印痕控制的弧齒錐齒輪小輪加工參數(shù)設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要：提出了在對(duì)齒面印痕的位置、方向及傳動(dòng)誤差幅值的控制的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)弧齒錐齒輪小輪加工參數(shù)的方法。接觸跡線設(shè)計(jì)為直線,傳動(dòng)誤差設(shè)計(jì)為拋物線。在齒面上設(shè)計(jì)3個(gè)嚙合點(diǎn),通過對(duì)這三個(gè)嚙合點(diǎn)的嚙合性能的控制,達(dá)到對(duì)齒面嚙合質(zhì)量的全程控制。在設(shè)計(jì)中接觸跡線的設(shè)計(jì)和傳動(dòng)誤差幅值的設(shè)計(jì)是相互獨(dú)立的,并且可以得到準(zhǔn)確控制。在此

4、基礎(chǔ)上,為了滿足不同的加工要求,本文又提出對(duì)垂直輪位的值進(jìn)行修正,并對(duì)小輪加工參數(shù)進(jìn)行再設(shè)計(jì),保證傳動(dòng)誤差的幅值不變且接觸跡線僅有較小的改變。最后在磨齒機(jī)上加工了一對(duì)齒輪,通過印痕檢測(cè)驗(yàn)證了本文的設(shè)計(jì)方法。</p><p><b>　　1 介紹</b></p><p>　　一般來講弧齒錐齒輪是航天動(dòng)力裝置的重要零件，其中以重視嚙合性能，耐久性，可靠性因素的螺旋齒輪傳動(dòng)

5、最受歡迎。因此設(shè)計(jì)弧齒錐齒輪需要許多家公司和機(jī)構(gòu)的研究者共同投入精力。對(duì)于設(shè)計(jì)者來說降低弧齒錐齒輪的噪音級(jí)和提高弧齒錐齒輪的耐久性將會(huì)是更高的艱巨的挑戰(zhàn)。</p><p>　　通過局部軸承接觸設(shè)計(jì)的低噪音弧齒錐齒輪的準(zhǔn)則在REFS[1-8]中。為了消除調(diào)整中更大的誤差和得到更好的穩(wěn)定性，接觸軌跡必須設(shè)計(jì)成一條直線。由于傳送誤差大多數(shù)都是由軸承系統(tǒng)的噪音和振動(dòng)引起的，而拋物線類型的傳送誤差被認(rèn)為能夠消除噪線性間斷效

6、應(yīng)，線性間斷效應(yīng)是由噪音主要來源軸線差引起的。</p><p>　　有些情況下，由現(xiàn)有的局部合成法設(shè)定的加工參數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)地超出了機(jī)床的適用范圍。</p><p>　　在這篇論文中，計(jì)劃了一個(gè)以滿足接觸條件為基準(zhǔn)的新的整合方法，其中接觸條件包含預(yù)先設(shè)置傳送誤差拋物線函數(shù)和通過齒面給定三嚙合點(diǎn)特定的定向直線接觸軌跡。這樣實(shí)現(xiàn)操作階段的控制就像設(shè)計(jì)階段那樣容易。再加上垂直輪位的值能夠被修正的適合機(jī)床

7、的使用范圍，這樣除了對(duì)預(yù)先設(shè)置的直線嚙合軌跡有較小影響而不會(huì)對(duì)傳送誤差的值有影響。</p><p>　　計(jì)劃這個(gè)方法是以以下假設(shè)為基礎(chǔ)的。</p><p>　　齒輪加工參數(shù)的確定和選用[1-2]</p><p>　　主要輸入?yún)?shù)是和，其中確定了預(yù)先設(shè)定的嚙合軌跡的定向角，是傳送函數(shù)的二階導(dǎo)數(shù)，它確定了預(yù)先設(shè)定的拋物線傳送誤差函數(shù)的大小。在本文中，和的都是提前給定的，

8、在實(shí)驗(yàn)過程中，這兩個(gè)參數(shù)可以通過嚙合齒面負(fù)載分析來進(jìn)行優(yōu)化從而得到更好的嚙合性能。</p><p>　　2通過給定的三嚙合點(diǎn)設(shè)計(jì)主齒輪齒面</p><p>　　通過了在齒面上預(yù)先設(shè)定的直線接觸軌跡和傳送誤差拋物線函數(shù)來確定三個(gè)控制嚙合點(diǎn)后，小齒輪加工參數(shù)也就確定了。</p><p>　　當(dāng)齒面轉(zhuǎn)過，和時(shí)，小輪齒面就會(huì)與齒面在旋轉(zhuǎn)了，和角度的狀態(tài)下分別有三個(gè)交點(diǎn)，和。

9、令一個(gè)小輪齒面嚙合個(gè)圓周，其中是小輪齒數(shù)，則有公式和在中間接觸點(diǎn)瞬時(shí)的傳送比率和齒輪比率相等。通常這個(gè)點(diǎn)被選在齒面的中間，但這個(gè)點(diǎn)的位置可以根據(jù)設(shè)計(jì)需要進(jìn)行調(diào)整。齒輪旋轉(zhuǎn)角度和小輪在處旋轉(zhuǎn)的角度能夠由M點(diǎn)的位置和在M點(diǎn)的嚙合公式來確定。</p><p>　　2.2 傳送誤差的測(cè)定</p><p><b>　　傳送誤差函數(shù)是</b></p><p&g

10、t;<b>　　(1)</b></p><p>　　其中是在嚙合過程中小輪（i=1）或齒輪（i=2）時(shí)旋轉(zhuǎn)的角度，齒數(shù)ZI是小輪（i=1）或齒輪（i=2）時(shí)的齒數(shù)。傳送誤差拋物線函數(shù)是 </p><p>　　(2) &

11、lt;/p><p>　　其中是傳送比率的一階導(dǎo)數(shù)?？捎上率酱_定 (3)</p><p>　　齒輪在嚙合點(diǎn)和的旋轉(zhuǎn)角，由公式（3）確定。</p><p>　　2.3定向接觸軌跡的測(cè)定</p><p>　　在嚙合軌跡被設(shè)計(jì)成直線的情況下，三個(gè)嚙合點(diǎn),和都在這條直線上。在點(diǎn)的嚙合公式可以寫成</p><p><

12、;b>　　（4）</b></p><p>　　其中n和是在嚙合點(diǎn)的單位法向量和相對(duì)速度，和代表齒輪齒面的坐標(biāo)面。</p><p>　　基于嚙合點(diǎn)的位置和給定的定向接觸軌跡，可以確定嚙合點(diǎn)的位置。嚙合點(diǎn)的位置公式為</p><p><b>　　（5）</b></p><p>　　通過分析公式（3）—（5）

13、，可以得到齒輪表面中點(diǎn)的位置向量和單位法向量。齒輪表面中點(diǎn)的位置向量和單位法向量也可以由同樣的方式得到。</p><p><b>　　2.4確定和</b></p><p>　　圖2顯示了小輪生產(chǎn)過程的坐標(biāo)系。將坐標(biāo)系，和固定在機(jī)床上。就坐標(biāo)系而言小輪加工根角決定了坐標(biāo)系的定位。使軸旋轉(zhuǎn)得到托架坐標(biāo)系。角是小輪生產(chǎn)過程中托架的旋轉(zhuǎn)角。</p><p&

14、gt;　　和是小輪在生產(chǎn)過程中在點(diǎn)和的旋轉(zhuǎn)角。通過坐標(biāo)系到的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，坐標(biāo)系中在嚙合點(diǎn)和的單位法向量可以確定。然后通過坐標(biāo)系到的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，坐標(biāo)系中小輪刀具生成面的單位法向量便可以確定。因?yàn)樽鴺?biāo)系和坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸平行，所以在坐標(biāo)系中嚙合點(diǎn)的單位法向量和坐標(biāo)系中的一樣。則下面的公式成立。</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　2.5確定參數(shù)參數(shù)，

15、，和</p><p>　　通過坐標(biāo)系到的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，坐標(biāo)系中點(diǎn)和的位置矢量可以從坐標(biāo)系中小輪刀具生成表面處的位置矢量導(dǎo)出。通過坐標(biāo)系到的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，位置矢量能夠從面中兩嚙合點(diǎn)和的位置矢量導(dǎo)出。和在瞬時(shí)嚙合點(diǎn)或重合。位置矢量公式是</p><p><b>　　（7）</b></p><p>　　對(duì)于嚙合的和，位置矢量方程是和六個(gè)帶有六個(gè)未知數(shù)的獨(dú)立標(biāo)

16、量方程等價(jià)的，由此可以確定六個(gè)未知數(shù)，，，，和。這里和是嚙合點(diǎn)和產(chǎn)生過程中托架的轉(zhuǎn)角。</p><p>　　2.6確定參數(shù)，，，和</p><p>　　從給定的在嚙合軌跡上的角度和瞬時(shí)嚙合橢圓的主軸長(zhǎng)度，應(yīng)用局部合成法，對(duì)于小輪主切刀在假設(shè)嚙合點(diǎn)處的中心曲率和方向可以確定。這時(shí)刀具尖端半徑可以確定?；谧鴺?biāo)系和中點(diǎn)的位置矢量，加工參數(shù)，和可以確定。同樣根據(jù)坐標(biāo)系中點(diǎn)的單位法向量和小輪主切刀

17、和被加工小輪間的嚙合公式可以確定切削比率。</p><p>　　3依據(jù)零變位再設(shè)計(jì)小輪加工參數(shù)</p><p>　　如果應(yīng)用零變位法，依據(jù)第二章節(jié)的計(jì)算方法，這將會(huì)超出機(jī)床的適用范圍，所以機(jī)床應(yīng)該進(jìn)行改進(jìn)，這樣根據(jù)第二章節(jié)的結(jié)果可以對(duì)小輪的加工參數(shù)進(jìn)行再設(shè)計(jì)。</p><p>　　3.1參數(shù)，和的確定</p><p>　　在齒輪輪齒面和小輪輪

18、齒面間，根據(jù)局部合成法，在假設(shè)嚙合點(diǎn)處可以確定小輪齒面的主要方向（，）和中心曲率(，)。在假設(shè)嚙合點(diǎn)處應(yīng)用小輪主切刀的嚙合公式，可以確定機(jī)床中心至后軸部分。</p><p>　　依據(jù)羅德里格斯公式和主切刀面與小輪輪齒面沿直線方向上的連續(xù)接觸條件，可得到下面兩個(gè)公式</p><p><b>　　（9）</b></p><p><b>　

19、　（10）</b></p><p>　　公式中的指示與Ref.[1]中的相同。</p><p>　　由公式(9)可知，在主切刀圓錐面上的點(diǎn)處的中心曲率可以確定而另一個(gè)中心曲率是零。這時(shí)刀具尖端半徑可以確定。由公式（10）可知，小輪卷筒曲率可以確定。</p><p>　　4弧齒錐齒輪設(shè)計(jì)舉例</p><p>　　設(shè)計(jì)一個(gè)弧齒錐齒輪可

20、以由合適的舉例說明來完成。這些設(shè)計(jì)參數(shù)在表1中列出。</p><p>　　小輪輪齒的凹面和齒輪輪齒的凸面被各自認(rèn)為是傳動(dòng)和被傳動(dòng)面。在工作側(cè)面，傳送誤差幾何參數(shù)設(shè)計(jì)成拋物線函數(shù)；傳送誤差的值是，并且再設(shè)計(jì)的嚙合軌跡的方向是從齒根錐起。在非工作側(cè)面，傳送誤差的值設(shè)計(jì)成并且再設(shè)計(jì)嚙合軌跡方向是從齒根錐起。零變位認(rèn)為是0mm。</p><p>　　表2和表3中是齒輪和小輪加工參數(shù)值。</p

21、><p>　　由齒面嚙合分析得出的結(jié)果在圖4中顯示，它包括嚙合圖案的調(diào)整和得到傳送誤差函數(shù)。</p><p><b>　　5實(shí)驗(yàn)</b></p><p>　　依據(jù)第4章節(jié)的內(nèi)容對(duì)弧齒錐齒輪進(jìn)行設(shè)計(jì)并將弧齒錐齒輪在型號(hào)為800PG的齒輪磨床上進(jìn)行加工。實(shí)際的齒面應(yīng)用Mahr測(cè)量設(shè)備進(jìn)行測(cè)量。理論上齒面的計(jì)算是作為直線來比較的。圖5可以與齒輪的形式進(jìn)行

22、比較，它是在實(shí)際制造齒輪的過程中通過材料的模型和數(shù)據(jù)的測(cè)量得到的。對(duì)于齒輪來說，凸面的最大偏差是0.015mm而凹面的最大偏差是0.010mm。對(duì)于小輪來說，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遠(yuǎn)離嚙合區(qū)域，所以嚙合區(qū)域的偏差為零。圖6和圖7顯示了在工作側(cè)面和非工作側(cè)面實(shí)際的嚙合形式，這種情況和理論上計(jì)算的一致。</p><p><b>　　6

23、 結(jié)論</b></p><p>　　通過計(jì)算機(jī)的計(jì)算，模擬和實(shí)驗(yàn)可以的出以下結(jié)論</p><p>　　（1）依據(jù)控制三嚙合點(diǎn)來設(shè)計(jì)小輪齒面是很合適的方法。傳送誤差被設(shè)計(jì)成拋物線函數(shù)并且它的值可以由傳送量的偏差計(jì)算的出，是一個(gè)輸入變量。嚙合軌跡設(shè)計(jì)成一條直線并且它的方向可以調(diào)整。傳送誤差的值和嚙合軌跡是獨(dú)立設(shè)計(jì)的。這就為將來傳送誤差在負(fù)載情況下的設(shè)計(jì)提供了更好的參照。</p