非圆齿轮滚齿包络误差建模及抑制研究

韩江; 李大柱; 田晓青; 夏链

doi:10.16578/j.issn.1004.2539.2023.09.001

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

非圆齿轮滚齿包络误差建模及抑制研究

理论研究 | 更新时间：2023-09-18

- 非圆齿轮滚齿包络误差建模及抑制研究
- Research on Modeling and Suppression of the Tooth Profile Envelope Error of Non-circular Gear Hobbing
- 机械传动 2023年47卷第9期页码：1-9
- 作者机构：
  
  合肥工业大学机械工程学院，安徽合肥 230009
- 作者简介：
  
  韩江（1963— ），男，河南洛阳人，博士，教授，博士研究生导师；主要研究方向为现代数控技术与数控机床、齿轮加工数控系统及装备、智能制造及智能装备、数字化和网络化制造技术与系统、机电一体化技术及产品；jianghan@hfut.edu.cn。
- 基金信息：
  
  国家重点研发计划(2020YFE0201000┫安徽省科技重大专项项目┣S202003a05020087)
- DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2023.09.001
  中图分类号：
- 纸质出版日期：2023-09-15，
  
  收稿日期：2022-07-11，
  
  修回日期：2022-07-29，
扫描看全文
韩江,李大柱,田晓青等.非圆齿轮滚齿包络误差建模及抑制研究[J].机械传动,2023,47(09):1-9.

Han Jiang,Li Dazhu,Tian Xiaoqing,et al.Research on Modeling and Suppression of the Tooth Profile Envelope Error of Non-circular Gear Hobbing[J].Journal of Mechanical Transmission,2023,47(09):1-9.
韩江,李大柱,田晓青等.非圆齿轮滚齿包络误差建模及抑制研究[J].机械传动,2023,47(09):1-9. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2023.09.001.

Han Jiang,Li Dazhu,Tian Xiaoqing,et al.Research on Modeling and Suppression of the Tooth Profile Envelope Error of Non-circular Gear Hobbing[J].Journal of Mechanical Transmission,2023,47(09):1-9. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2023.09.001.

摘要

非圆齿轮节曲线各位置的齿廓具有等模数、不等曲率半径和极径的特点，在滚切过程中形成的各齿廓的包络线分布特性不同，导致不同位置的齿廓具有不等的包络误差。对此，以滚切基本联动模型为运动约束，构建滚刀断续切削齿廓的几何仿真方案，给出包络线分布与节曲线曲率半径和极径之间的关联特征；引入当量滚刀概念，建立了包络误差与当量齿轮齿数和当量滚刀槽数的关系模型；研究整周不同齿廓最大包络误差的计算和位置分布，提出了一种改善包络误差的滚切模型。该模型通过窜刀运动实现非圆节曲线不同位置当量滚刀槽数的改变，进而抑制包络误差的最大值及不均分布。研究工作为非圆齿轮滚切齿廓包络误差分析提供了理论支撑，可对包络误差进行预判并指导合理加工方案的制订。

Abstract

The tooth profiles at different positions of the non-circular gear pitch curve have the characteristics of equal modulus but unequal curvature radius and polar diameter. The distribution characteristics of the envelope curve of each tooth profile formed during the hobbing process are different

which lead to the unequal envelope error of the tooth profile at different positions. Taking the basic linkage model of hobbing as the motion constraint

the geometric simulation scheme of the tooth profile generated by the intermittent cutting of the hob is constructed

and the correlation characteristics between the envelope distribution and the curvature radius of the pitch curve and the polar diameter are analyzed. The concept of equivalent hobs is introduced

the relationship model between envelope error and equivalent gear tooth number and equivalent hob groove number is built

and the calculation and position distribution of the maximum envelope error of different tooth profiles are analyzed. A hobbing model to improve the envelope error is proposed. The model can realize the change of the equivalent hob groove number at different positions of the non-circular curve through the hob shifting method

thereby the maximum value and uneven distribution of the envelope error are improved. This study provides theoretical support for the analysis of the tooth profile envelope error of the non-circular gear hobbing

which can predict the envelope error and guide the formulation of a reasonable machining plan.

关键词

非圆齿轮滚齿包络误差误差抑制窜刀

Keywords

Non-circular gearHobbingEnvelope errorError suppressionHob shifting

references

OKADA M，TAKEDA Y.Optimal design of gear ratio using non-circular gear for jumping robot［J］.Mechanical Engineering Journal，2016，3（1）：14-00511.

刘大伟，罗林明，王国会，等.连铸结晶器非正弦发生器的集成设计［J］.中国机械工程，2017，28（21）：2608-2613.

LIU Dawei，LUO Linming，WANG Guohui，et al.Integrated design of non-sinusoidal generator of continuous casting mold［J］.China Mechanical Engineering，2017，28（21）：2608-2613.

宋洪舟，郑继贵，侍威，等.基于螺旋非圆齿轮变速装置设计研究［J］.机械工程学报，2017，53（23）：101-107.

SONG Hongzhou，ZHENG Jigui，SHI Wei，et al.Design and research of variable speed device based on spiral noncircular gear［J］.Journal of Mechanical Engineering，2017，53（23）：101-107.

赵重年，李红勋，李立顺，等.非圆齿轮无级变速器力矩特性分析［J］.机械传动，2022，46（3）：116-121.

ZHAO Chongnian，LI Hongxun，LI Lishun，et al.Analysis of moment characteristics of non-circular gear continuously variable transmission［J］.Journal of Mechanical Transmission，2022，46（3）：116-121.

赵宏平，郭彩芬.一种匀变非圆齿轮设计方法及其传动特性研究［J］.机械传动，2021，45（11）：109-115.

ZHAO Hongping，GUO Caifen.Research of a design method of uniform non-circular gear and its transmission characteristic［J］.Journal of Mechanical Transmission，2021，45（11）：109-115.

陈宇，何芝仙，时培成.实现等速往复运动规律的组合机构及其反求算法［J］.机械传动，2019，43（8）：84-86.

CHEN Yu，HE Zhixian，SHI Peicheng.Combined mechanism and its kinematics inverse algorithm for realizing constant speed reciprocating motion［J］.Journal of Mechanical Transmission，2019，43（8）：84-86.

李渤涛，陈定方.非圆齿轮设计、制造、检测及应用［J］.机械工程学报，2020，56（9）：55-72.

LI Botao，CHEN Dingfang.Design，manufacture，inspection and application of non-circular gear［J］.Journal of Mechanical Engineering，2020，56（9）：55-72.

LITVIN F L，GONZALEZ-PEREZ I，YUKISHIMA K，et al.Generation of planar and helical elliptical gears by application of rack-cutter，hob，and shaper［J］.Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering，2007，196（41/42/43/44）：4321-4336.

谭伟明，胡赤兵，冼伟杰，等.非圆齿轮滚切最简数学模型及其图形仿真［J］.机械工程学报，2001，37（5）：26-29.

TAN Weiming，HU Chibing，XIAN Weijie，et al.Concise mathematical model for hobbing non-circular gear and its graphical simulation［J］.Journal of Mechanical Engineering，2001，37（5）：26-29.

胡赤兵，丁和艳，严克明，等.非圆斜齿轮滚切加工CNC联动控制方案［J］.中国机械工程，2004（24）：15-18.

HU Chibing，DING Heyan，YAN Keming，et al.Simultaneous-control methods of CNC for hobbing non-circular helical gears［J］.China Mechanical Engineering，2004（24）：15-18.

刘有余，韩江，夏链，等.非圆斜齿轮滚切策略与实用模型性能分析［J］.农业机械学报，2013，44（5）：281-287.

LIU Youyu，HAN Jiang，XIA Lian，et al.Hobbing process strategy for noncircular helical gears and performance analyses for functional models［J］.Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery，2013，44（5）：281-287.

田晓青，韩江，夏链.高速高精度电子齿轮箱技术研究及实现［J］.中国机械工程，2014，25（1）：11-16.

TIAN Xiaoqing，HAN Jiang，XIA Lian.Research and implementation of high speed and high precision electronic gearbox technology［J］.China Mechanical Engineering，2014，25（1）：11-16.

TIAN X，HAN J，XIA L，et al.A flexible electronic helical guide controller［J］.Procedia CIRP，2016，56：173-177.

WU L，HAN J，ZHU Y，et al.Non-circular gear continuous generating machining interpolation method and experimental research［J］.Journal of the Brazilian Society of Mechanical Science and Engineering，2017，39（12）：5171-5180.

王时龙，孙守利，周杰，等.滚刀几何误差与齿轮几何精度的映射规律研究［J］.机械工程学报，2013，49（19）：119-125.

WANG Shilong，SUN Shouli，ZHOU Jie，et al.Research on mapping rules of hob geometric errors and gear geometric precision［J］.Journal of Mechanical Engineering，2013，49（19）：119-125.

黄强，张根保，张新玉.滚齿直接误差模型的建立与应用［J］.系统仿真学报，2009（17）：5589-5593.

HUANG Qiang，ZHANG Genbao，ZHANG Xinyu.Building and application of direct error model for gear hobbing［J］.Journal of System Simulation，2009（17）：5589-5593.

XIA L，LIU Y，LI D，et al.A linkage model and applications of hobbing non-circular helical gears with axial shift of hob［J］.Mechanism and Machine Theory，2013，70：32-44.

HAN J，LI D，XIA L，et al.Analytical study on tooth profile of non-circular gear based on hobbing process simulation［C］//ASME 2019 14th International Manufacturing Science and Engineering Conference，2019：1-9.

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

基于时变啮合力的非圆齿轮传动动态磨损研究

非圆齿轮无级变速器力矩特性分析

基于弹流润滑状态下的非圆齿轮啮合效率研究

非圆齿轮振动特性研究及制造

等-变速齿轮传动的啮合理论及其主动设计方法研究