大沉切量剃前齿轮滚刀廓形的优化设计研究.doc

大沉切量剃前齿轮滚刀廓形的优化设计研究现行剃前齿轮滚刀齿顶凸角分为平头、圆头两种形式,一般采用串行设计方法按确定步骤进行设计,由于未充分考虑被加工齿轮的齿数、齿厚减薄量及精加工余量等因素的影响,致使刀具齿顶凸角过大过长,在实际用于切齿加工时,导致被加工齿轮根切过大,渐开线有效长度过短,从而影响齿轮啮合重叠系数,进而影响轮齿承载能力;或者虽能保证有效渐开线长度,但剃后沉切量却偏小,在满足齿根弯曲疲劳强度的前提下,适当增大齿轮的沉切量,能有效地减小因润滑油的挤出对齿轮副齿顶齿根的冲蚀作用,并有效地降低齿轮箱的油温,对降低齿轮箱能耗与噪声、减小齿轮损耗有很好的效果。此外,现行标准剃前齿轮滚刀对变位齿轮以及滚齿工序公法线工艺尺寸的适用性都值得商榷。剃前齿轮滚刀设计过程中变量多、运算复杂,如果手工整理计算,会耗费大量时间,而且计算准确性不高,效率低,不利于工程实际的应用,有必要研究开发剃前齿轮滚刀CAD系统。本文主要针对上述问题进行研究并得出相应结论。(1)分析现行剃前齿轮滚刀法向廓形存在的不足之处,以及法向廓形尺寸设计计算方法存在的问题,并阐述由于采用串行设计存在的不足之处将产生的后果;(2)提出应基于并行工程技术设计剃前齿轮滚刀,通过分析刀具设计与制造、滚剃工艺及其加工系统的影响因素,改进剃前齿轮滚刀的法向廓形,得到新型刀具凸角廓形的设计形式;(3)建立新型剃前齿轮滚刀齿顶凸角廓形尺寸的优化设计模型,合理匹配刀具的齿顶凸角廓形尺寸;(4)根据齿廓啮合基本定理推导齿廓曲线参数方程,并基于Matlab作图,校验齿轮有效渐开线长度;(5)基于MATLABGUI研究开发人机交互界面友好、具有准确运算功能和系列化设计功能的剃前齿轮滚刀法向廓形精确设计CAD系统,以减轻工程技术人员的工作量,提高剃前齿轮滚刀的设计质量和设计效率,为工程应用创造实际价值。