作者 铁晓艳
摘要鉴于弧齿锥齿轮传动平稳、强度高的优势，其在高速、重载的相交轴主运动的领域内具有不可替代的作用。但是，对于大、小轮通常均采用双重双面法加工的小模数弧齿锥齿轮，齿面啮合质量却难以控制，从根本上限制了其传动性能的提高。 为改善小模数弧齿锥齿轮的生产现状，本文提出了一种新的加工组合方法：小轮采用传统的双面法展成加工，大轮采用单面法加工，控制单面法大轮的两齿面分别与双面法小轮的两齿面相配，提高齿轮副的齿面啮合质量。针对以上加工组合，设计齿面良好啮合的加工参数，研究了基于该加工参数的小模数弧齿锥齿轮建模技术，以及小模数弧齿锥齿轮模具法加工应用技术，如粉末冶金、精锻、注塑等。
本文的主要研究内容和结论如下：
1.研究了小模数弧齿锥齿轮展成加工的齿面啮合理论与加工参数设计技术。在常规方法的理论基础上，根据局部共轭原理、局部综合法，研究了新方法下小模数弧齿锥齿轮的啮合原理与加工技术，得到了两齿面精确传动的理论依据；以一对齿轮副为例，确定了齿轮副的基本几何参数；根据齿轮副的展成原理，设计了满足特定啮合性能与齿面接触的加工参数；利用TCA技术，验证了加工参数，并对齿面接触情况进行了数值仿真研究；根据仿真结果，调整局部综合计算的预置参数，实现了对接触区的预控.
2.研究了小模数弧齿锥齿轮的三维建模技术。根据加工参数，开发了适宜模具法制作大轮的齿形判断与齿面几何计算程序，得到了齿面点三维坐标的计算程序；由三维点坐标，在UG的环境下，建立了铣齿加工的数学模型，实现了齿轮副的三维模型创建。
3.研究了基于三维建模技术的齿面接触分析技术。分析了齿形情况，包括根切、干涉、齿顶变尖、轮齿收缩等；检验了齿轮副接触区的形状，并对接触齿面的应力分布情况进行了仿真分析。
4.研究了模具的建模、加工与修整技术。基于齿轮副的加工参数，实现了大轮模具的精确建模；研究了当直接采用数控加工中心铣削模具型腔有困难时，采用电火花加工的加工适宜条件；鉴于小模数弧齿锥齿轮大轮锥角大的原因，分析了直接在数控加工中心上用球头刀铣出模具型腔的加工技术，为实现了大轮模具齿形的精密加工奠定了基础；由于模具法加工需要反复修整模具，采用了重新调整接触区来修整模具的理论依据与方法，得到新的加工参数，从而，重新生成模具齿形，实现了接触区的修整。
