車齒雙自由度嚙合理論與車齒刀設計方法研究

《車齒雙自由度嚙合理論與車齒刀設計方法研究》是依託西安交通大學，由毛世民擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：車齒雙自由度嚙合理論與車齒刀設計方法研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：毛世民
• 依託單位：西安交通大學

中文摘要

車齒是一種高效率、高精度的齒輪雙自由度加工方法，可以加工內齒輪、外齒輪、蝸桿等。當前車齒技術發展較快，出現了很多極具創新與套用價值的新型車齒刀具與車齒工藝，但車齒嚙合理論與車齒刀設計方法研究還不完善，存在理論缺陷，亟需完善相關的基礎理論研究，指導車齒技術發展。本項目基於齒輪嚙合理論與金屬切削加工理論展開研究，內容包括：建立車齒雙自由度嚙合理論,揭示車齒理論本質，研究無理論誤差車齒刀具設計方法，通過車齒加工與測量實驗驗證車齒刀具設計方法的正確性；繪製車齒切削圖形，計算動態切削力，研究刀具的耐磨性，通過車齒切削力測量實驗驗證切削力計算模型的準確性；分析刀具與工件參數、工具機調整與刀具運動參數對切削力、刀具耐磨性的影響規律，總結長壽命、高效率、高精度、切削性能優異的車齒刀具與工藝協同設計方法。以期完善車齒嚙合理論與刀具設計方法，指導車齒刀具與工藝的設計，助推車齒的快速發展。

結題摘要

針對當前汽車自動變速器等行業對齒輪零件，特別是對內齒圈的高效、高精度、低成本製造技術的迫切需求，面對國外車齒技術迅猛發展，逐步占領國內市場的嚴峻形勢，而國內車齒理論研究不夠完善，難以滿足實際套用需求的現實問題，確立以車齒基礎理論研究為重點，採用理論研究與試驗驗證相結合的方法展開相關研究。 研究了插齒刀形車齒刀具設計方法及車齒刀具刀刃曲線雙自由度包絡工件齒面嚙合運動，對插齒刀形車齒刀具車齒時，工件齒形誤差產生的根本原因進行了分析，指出工件齒形誤差是由插齒刀形車齒刀具刀刃法向偏差、刀刃軸向偏差及刀具刃磨產生的誤差三方面因素共同作用引起。 建立車齒工具機調整計算數學模型與線面共軛車齒刀具刀刃曲線計算數學模型，提出線面共軛車齒刀具設計準則，並分析工具機調整參數及刀具與工件基本參數對刀具工作后角及最大刀寬的影響規律，總結工具機調整參數與車齒刀具基本參數設計方法，並進行了車齒原理驗證試驗。 建立車齒切削數學模型，分析車齒過程中刀具切削速度、工作角度、切削厚度及切削力等工藝參數的變化規律。對比分析幾種常見車齒進刀方法的優缺點，指出沿齒廓進刀的車齒方法對刀具使用壽命提高最為有利，但也存在缺點，針對沿齒廓進刀車齒方法的缺點進行改進，提出單邊讓刀徑向進刀的車齒進刀工藝方法，改善車齒刀具的磨損。 對常見的車齒加工誤差形式進行分析，指出車齒工件齒面波紋是影響工件精度的主要因素。得出刀具安裝偏心誤差是引起工件齒面波紋的主要原因，刀具安裝位姿誤差對車齒精度的影響不明顯。提出車齒刀具齒數設計方法，可弱化刀具偏心對車齒精度的影響，改善工件齒面加工精度。 開發車齒刀具設計與加工計算軟體，並進行內齒輪、外齒輪車齒驗證試驗。對引起車齒工具機振動的原因進行分析，得出通過改善工件軸跟隨誤差，最佳化工具機伺服剛度，提高工件安裝精度等措施，可降低車齒工具機振動，並使內齒輪車齒加工精度達到國標6級要求，外齒輪車齒加工精度達到國標7級要求。