含误差的螺旋锥齿轮齿面接触分析与CNC制造误差溯源研究

1、含误差的螺旋锥齿轮齿面接触分析与CNC制造误差溯源研究    关键词 螺旋锥齿轮; 机床运动误差; 安装误差; 齿面接触分析; 误差溯源; 英文关键词 spiral bevel gear; motion error of machine; installation; tooth contact analysis; error tracing; 中文摘要 螺旋锥齿轮是重要的机械传动元件,不仅可以传递运动和动力,而且可改变传动方向,且具有传动平稳、噪音低、承载能力高等特点,广泛应用于工程机械、航空航天、军事、冶金、矿山、船舶等领域。 齿面接触分析是加工、制造

2、、检验螺旋锥齿轮的重要手段。在锥齿轮的加工过程中,加工设备的几何运动误差、机床调整参数误差,热误差、齿轮副的安装误差等等会直接影响到螺旋锥齿轮的制造精度和齿面的形状,进而会影响到螺旋锥齿轮副的齿面接触性能。传统的TCA(齿面接触分析)未考虑各种误差因素的影响,因此,本文基于多体动力学理论,建立了五轴联动数控机床的运动误差模型,根据传统机床向数控机床的转换原理,得到数控机床的轴运动控制方程,建立含误差的齿面方程,分析机床的运动几何误差和齿轮的安装误差对齿面接触分析质量的影响与CNC制造中误差的溯源。 全文主要研究内容如下： (1).基于多体系统误差理论,本文建立五轴数控加工中心的几何运动误差模型

3、,以此为基础,利用矩阵转换建立了含误差的齿面方程。 (2).根据数控机床的轴运动控制方程,建立基于轴运动控制方程的含误差齿面方程,使用于齿面接触的的分析模型更加的贴近实际。 (3). 英文摘要 Spiral bevel gear is one of the most important mechanical transmission elements. Both movement and power can be transferred by spiral bevel gear at the same time and the transmission direction can be cha

4、nged too. Spiral bevel gear transmission is characterized by steady, low-noise and high load capacity. Because of these advantages, spiral bevel  摘要 3-4 ABSTRACT 4-5 目录 6-8 第一章 绪论 8-15     1.1 课题来源 8     1.2 锥齿轮设计和传动加工简介 8-10     1.3 螺旋锥齿轮齿面接触分析研究现状

5、10-12     1.4 螺旋锥齿轮齿面接触分析的意义 12-13     1.5 本文主要研究内容 13     1.6 本章小结 13-15 第二章 含误差的齿面接触分析方法 15-32     2.1 传统的齿面接触分析模型 15-26         2.1.1 齿面方程的建立 15-17         2.1.2 齿面连续切

6、触的条件 17-20         2.1.3 齿面接触分析的步骤与方法 20-26     2.2 含误差的齿面接触分析模型 26-31         2.2.1 齿轮加工误差的引入 27         2.2.2 齿轮安装误差的引入 27-28         2.2.3 基于模

7、糊数学的误差项对齿面接触分析的影响分析研究和CNC制造中误差的溯源 28-31     2.3 本章小结 31-32 第三章 数控机床下的螺旋锥齿轮含误差齿面建模 32-50     3.1 数控机床各轴误差建模 32-39         3.1.1 误差分析 32-35         3.1.2 误差模型的建立 35-39     3.2 含误差的小轮齿面方程的

8、建立 39-46         3.2.1 小轮齿面方程的建立 39-44         3.2.2 小轮齿面方程坐标以及齿面M点处法曲率、短程挠率的计算 44-46     3.3 含误差的大轮齿面方程的建立 46-49         3.3.1 大轮齿面方程的建立 46-48       

9、  3.3.2 大轮齿面方程坐标以及齿面M点处法曲率、短程挠率的计算 48-49     3.4 本章小结 49-50 第四章 基于机床轴控方程的螺旋锥齿轮含误差齿面建模 50-57     4.1 传统机床向数控机床转换的基本原理 50-51         4.1.1 两类加工机床的转换原理 50-51     4.2 基于轴控方程的含误差的小轮齿面方程建立 51-55     &#

10、160;   4.2.1 小轮齿面方程的建立 51-54         4.2.2 含误差小轮齿面坐标以及齿面M点处法曲率、短程挠率的计算 54-55     4.3 基于轴控方程的含误差的大轮齿面方程建立 55     4.4 两种方法建立齿面方程的比较 55-56     4.5 本章小结 56-57 第五章 机床加工误差和安装误差对齿面接触的影响 57-73     5.1 机床

11、误差和安装误差对齿面接触的影响的理论计算 57-67         5.1.1 分析方案的确定 57-60         5.1.2 基于模糊数学的机床运动误差和安装误差等对齿面接触质量影响程度研究 60-62         5.1.3 基于模糊数学的CNC制造中误差的溯源 62-64         5.1.4

12、 安装误差对齿面接触的影响规律研究 64-67     5.2 机床误差和安装误差对齿面接触的影响的实验实例 67-72         5.2.1 机床误差的测量 67-68         5.2.2 含误差齿面接触分析的计算 68-70         5.2.3 齿轮滚检验结果 70-71      

13、   5.2.4 本文ETCA在其他加工方法的适用性 71-72     5.3 本章总结 72-73 第六章 锥齿轮齿面接触分析软件设计 73-81     6.1 开发平台的选择和软件的总体方案 73-77         6.1.1 平台的选择 73         6.1.2 混合编程方案的选择 73-75      &

14、#160;  6.1.3 软件总体方案的确定和实现 75-77     6.2 软件界面 77-79         6.2.1 螺旋齿轮齿面接触分析软件模块 77-79         6.2.2 齿轮分析软件的数据管理模块 79     6.3 本章小结 79-81 第七章 全文总结 81-84     7.1 论文总结 81-82  

15、0;  7.2 本文创新点 82     7.3 后续工作展望 82-84 参考文献 84-89 致谢 89-90         3.3.2 大轮齿面方程坐标以及齿面M点处法曲率、短程挠率的计算 48-49     3.4 本章小结 49-50 第四章 基于机床轴控方程的螺旋锥齿轮含误差齿面建模 50-57     4.1 传统机床向数控机床转换的基本原理 50-51     

16、0;   4.1.1 两类加工机床的转换原理 50-51     4.2 基于轴控方程的含误差的小轮齿面方程建立 51-55         4.2.1 小轮齿面方程的建立 51-54         4.2.2 含误差小轮齿面坐标以及齿面M点处法曲率、短程挠率的计算 54-55     4.3 基于轴控方程的含误差的大轮齿面方程建立 55    

17、 4.4 两种方法建立齿面方程的比较 55-56     4.5 本章小结 56-57 第五章 机床加工误差和安装误差对齿面接触的影响 57-73     5.1 机床误差和安装误差对齿面接触的影响的理论计算 57-67         5.1.1 分析方案的确定 57-60         5.1.2 基于模糊数学的机床运动误差和安装误差等对齿面接触质量影响程度研究 60-62  &#

18、160;      5.1.3 基于模糊数学的CNC制造中误差的溯源 62-64         5.1.4 安装误差对齿面接触的影响规律研究 64-67     5.2 机床误差和安装误差对齿面接触的影响的实验实例 67-72         5.2.1 机床误差的测量 67-68         5.2.

19、2 含误差齿面接触分析的计算 68-70         5.2.3 齿轮滚检验结果 70-71         5.2.4 本文ETCA在其他加工方法的适用性 71-72     5.3 本章总结 72-73 第六章 锥齿轮齿面接触分析软件设计 73-81     6.1 开发平台的选择和软件的总体方案 73-77       

20、0; 6.1.1 平台的选择 73         6.1.2 混合编程方案的选择 73-75         6.1.3 软件总体方案的确定和实现 75-77     6.2 软件界面 77-79         6.2.1 螺旋齿轮齿面接触分析软件模块 77-79         6.

21、2.2 齿轮分析软件的数据管理模块 79     6.3 本章小结 79-81 第七章 全文总结 81-84     7.1 论文总结 81-82     7.2 本文创新点 82     7.3 后续工作展望 82-84 参考文献 84-89 致谢 89-90         3.3.2 大轮齿面方程坐标以及齿面M点处法曲率、短程挠率的计算 48-49     3.4 本章小

22、结 49-50 第四章 基于机床轴控方程的螺旋锥齿轮含误差齿面建模 50-57     4.1 传统机床向数控机床转换的基本原理 50-51         4.1.1 两类加工机床的转换原理 50-51     4.2 基于轴控方程的含误差的小轮齿面方程建立 51-55         4.2.1 小轮齿面方程的建立 51-54      

23、60;  4.2.2 含误差小轮齿面坐标以及齿面M点处法曲率、短程挠率的计算 54-55     4.3 基于轴控方程的含误差的大轮齿面方程建立 55     4.4 两种方法建立齿面方程的比较 55-56     4.5 本章小结 56-57 第五章 机床加工误差和安装误差对齿面接触的影响 57-73     5.1 机床误差和安装误差对齿面接触的影响的理论计算 57-67         5.

24、1.1 分析方案的确定 57-60         5.1.2 基于模糊数学的机床运动误差和安装误差等对齿面接触质量影响程度研究 60-62         5.1.3 基于模糊数学的CNC制造中误差的溯源 62-64         5.1.4 安装误差对齿面接触的影响规律研究 64-67     5.2 机床误差和安装误差对齿面接触的影响的实验实例 67-72         5.2.1 机床误差的测量 67-68