线接触渐缩齿螺旋锥齿轮齿形设计理论和加工关键技术研究

To improve the present tooth design theory, processing technology and application status that the tooth surface reference points are utilized in cutting calculation and machining adjustment to realize local point contact, a reducing spiral bevel gears tooth shape design theory, the key processing technology research content and goal are put forward based on line contact conjugate meshing. The detail research contents includes: the model establishment of the conjugate surface pairs meshing driving; modeling research on geometric topology error between line contact theoretical tooth surface and machining tooth surface; carrying on research on tool path and additional cutting motion that may eliminate machining tooth surface geometric topology error with numerical control machining technology, thus modifying the machining tooth surface geometric topology error and obtaining line contact conjugate meshing machining tooth surface pairs, and a forming theory, a precise and high-efficiency key machining technology of the contact reducing spiral bevel gears can be proposed; a conjugate gear pairs tooth shape optimum design will be carry on a with an emphasis on enlarging the line contact meshing area, and a line contact reducing spiral bevel gear tooth shape optimum design theory and method will be proposed, and line contact reducing spiral bevel gear tooth shape with superior properties can be developed; carrying on the tooth shape modification research aimed at error and deformation; carrying on machining test and transmission test of the line contact reducing spiral bevel gear pairs. This project bears important research value and application prospect in improving spiral bevel gear design and manufacture level in our country.

针对渐缩齿螺旋锥齿轮以实现局部点接触选择齿面参考点进行切齿计算和加工调整的齿形设计理论、加工技术和应用现状，项目提出了以线接触共轭啮合为基础的渐缩齿螺旋锥齿轮齿形设计理论及其加工关键技术的研究内容和课题目标。建立共轭曲面副空间啮合传动模型，开展线接触理论齿面与加工齿面几何拓扑误差建模研究，利用数控加工技术，研究消除加工齿面几何拓扑误差的刀具路径和附加切削运动，实现加工齿面几何拓扑误差的修正，获得线接触共轭啮合的加工齿面副，提出线接触渐缩齿螺旋锥齿轮成形理论和精确、高效加工关键技术。开展以扩大线接触啮合区为重点的共轭齿面副齿形优化设计研究，提出线接触渐缩齿螺旋锥齿轮齿形优化设计理论和方法，研究性能良好的线接触螺旋锥齿轮新齿形。针对误差和变形因素开展轮齿修形研究。实现线接触渐缩齿螺旋锥齿轮副的加工试验和传动试验研究。项目的完成对于提升我国的螺旋锥齿轮设计和制造水平具有重要的研究价值和应用前景。

为解决渐缩齿螺旋锥齿轮设计制造所产生的局部接触问题，改善齿面接触状况，提升螺旋锥齿轮的接触性能和承载能力，项目开展了以线接触共轭啮合为基础的渐缩齿螺旋锥齿轮齿形设计理论及其加工关键技术研究。. 主要研究内容有：开展了线接触共轭啮合螺旋锥齿轮的空间啮合传动建模研究；开展了线接触理论齿面与加工齿面比对的几何拓扑偏差建模研究；利用数控加工技术优势，开展了线接触渐缩齿螺旋锥齿轮加工理论及其方法研究；以轮齿副传动承载高、润滑性能好为目标，开展了线接触渐缩齿螺旋锥齿轮齿形优化设计研究；针对线接触螺旋锥齿轮副高重合度以及全齿面接触的啮合特点，围绕螺旋锥齿轮副在多齿对交替啮合过程中因误差和变形因素引起的啮入啮出几何干涉及边缘冲击现象，开展了线接触渐缩齿螺旋锥齿轮的误差分析和轮齿修形研究；开展了线接触渐缩齿螺旋锥齿轮副的加工试验和滚检试验研究。. 获得的重要研究成果包括：建立了通用的线接触共轭啮合螺旋锥齿轮的空间啮合传动数学模型；实现了线接触理论齿面与加工齿面几何拓扑偏差的精确比对；提出了线接触渐缩齿螺旋锥齿轮的加工理论、方法和关键技术，实现了线接触渐缩齿螺旋锥齿轮传动共轭齿形齿面的加工；提出了线接触渐缩齿螺旋锥齿轮共轭齿面副的齿形优化设计理论和方法；获得了误差因素对线接触螺旋锥齿轮啮合传动的影响，提出了线接触螺旋锥齿轮的修形方法。. 项目提出了全新的以线接触共轭啮合为基础的渐缩齿螺旋锥齿轮齿形设计理论和加工关键技术。这与基于局部共轭理论的齿形设计理论和加工理念有着本质的区别，突破了以点接触共轭啮合和选择切齿点进行机床加工调整计算为基础的设计理论及加工技术体系。项目提出的线接触渐缩齿螺旋锥齿轮设计理论、加工方法和关键技术等研究成果，为提高渐缩齿螺旋锥齿轮的接触性能和承载能力提供了理论依据和设计制造方法。