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弧齿锥齿轮和准双曲面齿轮具有重迭系数大,承载能力高,传动平稳,噪音低,对安装误差敏感性低等优点,被广泛应用于飞机、车辆、机床和各种机械产品中。而准双曲面齿轮普遍应用于汽车的驱动桥主减速传动。汽车用准双曲面齿轮全球年需求量在几亿对左右,国内年需求量也十分可观,在千万对以上。因而弧齿锥齿轮和准双曲面齿轮的设计与制造在机械行业中占有相当重要的地位。由于其齿面的复杂性,其设计和制造也具有较高的难度。但随着数控技术的发展,传统的机械式铣齿机将逐渐被数控铣齿机所取代,这将为弧齿锥齿轮和准双曲面齿轮的制造提供更广阔的发展空间。
本文研究内容为国家自然科学基金项目“准双曲面齿轮数字化闭环制造的理论和关键技术研究”的一部分。论文的主要内容如下:
1. 根据弧齿锥齿轮和准双曲面齿轮的切齿原理和方法,建立了传统铣齿机与数控铣齿机之间机床调整参数的转换关系。
2. 利用两种形式机床调整参数之间的关系和坐标变换,建立了大、小轮切齿加工的数学模型及齿面表达的非线性方程。针对各种不良接触区给出了相应的修正方法。
3. 合理选择了弧齿锥齿轮四轴三联动数控铣齿机的数控系统、进给系统和机械结构,完成了数控铣齿机的机械结构和电气部分设计。
4. 分析了数控铣齿机铣齿加工的过程,编制了铣齿加工程序,进行了准双曲面齿轮的铣齿实验,并进行了接触区滚动检验。
实验研究证明四轴三联动数控铣齿机使用独特的加工调整软件可以实现准双曲面齿轮的加工。该技术的开发将使我国的数控铣齿机不再受制于国外的五轴联动数控系统进口的限制,可大幅度降低弧齿锥齿轮机床的价格。