多头蜗杆式剃齿刀结构优化研究

【摘要】随着工业的快速发展,齿轮传动在现今的应用越来越广泛,特别在汽、机械,船舶和航天航空的领域,它们对齿轮的要求也越来越高。这就需要进一步提高齿轮的加工质量,而大多数齿轮在经过滚齿和插齿后,还需要进行剃齿加工,以改善和提高其齿形精度,并且剃齿加工的精度直接影响其后的加工质量和齿轮的传动的平稳性。针对盘形剃齿刀,剃齿时常会出现齿形中凹现象。本文分析了盘形剃齿刀齿形中凹产生的原因及中凹解决方法,并在此基础上研究了一种新型多头蜗杆式剃齿刀进行结构优化。增加蜗杆的头数,提高加工效率；增大重合度以便消除或减小齿形中凹现象,提高剃齿加工精度。主要从刀具齿形拟合优化,不同剃齿刀外径和蜗杆头数下容屑槽数量和结构方面进行优化研究。首先运用空间螺旋齿轮啮合原理,建立多头蜗杆式剃齿刀的齿形面方程。研究多头蜗杆式剃齿刀的头数对齿形拟合误差的影响,通过单纯形法对双头和三头蜗杆式剃齿刀的齿形进行圆弧拟合,求出最大拟合误差,并分析产生误差不同的原因,以便修正磨削砂轮,提高剃齿刀磨削精度。其次根据啮合线方程,求出理论啮合线的长度,计算重合度的大小；并计算选取多头蜗杆式剃齿刀容屑槽的宽度与数量,分析对其切削加工的影响。再次,进行多头蜗杆式剃齿刀的参数化三维建模得到更加精确的模型,进行运动仿真,观察是否干涉,以便对其结构进行修改。最终对剃齿过程中进行受力和变形分析,建立剃削力的模型,通过应用有限元分析方法,将建立好的多头蜗杆式剃齿刀的模型导入到ANSYS中,对其进行不同切削条件下变形的分布规律和模态分析。通过分析后,应用MATLAB工具箱对多头蜗杆式剃齿刀的刀齿数进行优化,算出在满足刚度和强度的条件下最优齿数,并不断增加刀具的外径,看其对刀齿数的影响。然后对整体结构进行优化,看满足条件的多头蜗杆式剃齿刀的最优尺寸和蜗杆的最优头数。
【作者】王彦杰；
【导师】蔡善乐；
【作者基本信息】兰州理工大学，机械制造及其自动化，2014，硕士
【关键词】多头；蜗杆式剃齿刀；齿形拟合；三维建模；有限元分析；结构优化；

【参考文献】
[1]李伟翔.铁基表面激光熔覆镍基WC的组织和性能研究[D].上海工程技术大学,材料加工工程,2010,硕士.
[2]张建银.锂离子电池锡基负极材料制备及电化学性能研究[D].武汉大学,2014.
[3]陈海波.鄂西北当代移民村落适宜营建技术策略研究[D].华中科技大学,建筑设计及其理论,2013,硕士.
[4]洪肖丽.广义极分解与加权极分解的扰动界[D].兰州大学,计算数学,2014,硕士.
[5]张宽翔.纳米二氧化钛亲水性及纳米银二氧化钛复合膜光催化性能研究[D].合肥工业大学,流体机械及工程,2013,硕士.
[6]周江涛.交直交—交直综合传动实验台的研制[D].西南交通大学,电气工程,2012,硕士.
[7]蔡振京.松辽盆地高精度航空磁测的效果[J].石油地球物理勘探,1987,06:677-683.
[8]张杰.夯实根基升华化工——信息化推动化工行业现代化[J].中国计算机用户,2001,36:31-34.
[9]许少少.深染聚酯纤维的研制[D].东华大学,材料工程（专业学位）,2014,硕士.
[10]顾大晔.弱小目标红外图像的盲元处理算法研究[D].西安电子科技大学,模式识别与智能系统,2012,硕士.
[11]许元付.基于全三维模型的飞机零件参数化设计[D].沈阳理工大学,机械设计及理论,2013,硕士.
[12]陈晓.组织创新氛围影响员工创造力的过程模型研究[D].浙江大学,2006.
[13]王彬.中国古典诗歌中的浣女意象研究[D].广西师范大学,中国古代文学,2013,硕士.
[14]孟小红,郭良辉.利用地震瑞利波速度反演求取P-SV波横波静校正量[J].石油地球物理勘探,2007,04:448-453+488+360.
[15]李婵娟.金属钛夹在肠巨大息肉切除术及ESD中的应用[D].大连医科大学,内科学,2012,硕士.
[16]任超艳.泡沫镍负载二氧化钛光电协同处理饮用水中砷[D].广东工业大学,应用化学,2014,硕士.
[17]黄亚静.A Study of C-E Cosmetics Instruction Translation from the Perspective of Adaptation Theory[D].西安外国语大学,MTI翻译,2014,硕士.
[18]韦杰芬.关于《我的汉语教室》（初级本）的教材调研报告[D].上海外国语大学,汉语国际教育,2013,硕士.
[19]詹良通,徐辉,兰吉武,刘钊,陈云敏.填埋垃圾渗透特性室内外测试研究[J].浙江大学学报(工学版),2014,03:478-486.
[20]周晓晖.过渡金属纳米粒子的石墨烯表面的负载及其催化性能的研究[D].复旦大学,2013.
[21]黄巧.论大规模环境侵权责任及其实现机制[D].重庆大学,法律（专业学位）,2014,硕士.
[22]冯新营.多标记学习分类算法研究[D].山东师范大学,计算机软件与理论,2013,硕士.
[23]王友启.小菜蛾氨肽酶N2和ABC转运蛋白C2在Cry1Ac抗性中的作用[D].南京农业大学,农业昆虫与害虫防治,2013,硕士.
[24]袁松.聚丙烯/纳米颗粒复合材料流变及剪切诱导结晶行为研究[D].天津大学,材料学,2013,硕士.
[25]马千然.利用发酵废母液培养小球藻及超声波破壁提取油脂的工艺研究[D].北京工商大学,环境工程,2013,硕士.
[26]陈言卿.完善我国城市土地储备制度的构想[D].首都经济贸易大学,区域经济学,2004,硕士.
[27]徐昊.NaCl溶液中沉淀硬化不锈钢的电化学行为[D].大连海事大学,材料科学与工程,2013,硕士.
[28]段广仁,吴爱国.离散线性系统高阶积分观测器设计[J].控制与决策,2007,03:262-267.
[29]何龙.基于DEA-malmquist指数的汽车行业上市公司融资效率分析与评价[D].华东交通大学,会计（专业学位）,2014,硕士.
[30]朱静薇,李红艳.大数据时代下图书馆的挑战及其应对策略[J].现代情报,2013,05:9-13.
[31]张仪.初一思想品德课愉快教学理论与运用[D].内蒙古师范大学,学科教学（专业学位）,2012,硕士.
[32]秦绪英.利用测井资料预测天然气储层产能方法研究[J].石油地球物理勘探,2007,03:318-321+241-242+362.
[33]张瀚文.衡阳村级集体经济发展对策研究[D].中南林业科技大学,农村与区域发展,2014,硕士.
[34]田崇翼,张承慧,李珂,王静.含压缩空气储能的微网复合储能技术及其成本分析[J].电力系统自动化,2015,10:36-41.
[35]杨海波.列宁文化理论研究[D].山东大学,思想政治教育,2014,博士.
[36]刘玲玲.王安忆小说创作与“知青”记忆[D].东北师范大学,文艺学,2012,硕士.
[37]王巨芳.原发性高血压患者血压展峰与左室质量指数关系的临床研究[D].山西医科大学,内科学,2013,硕士.
[38]赵军,张永忠,杨林,邓宁,李维彦,何宗斌.横波各向异性在碳酸盐岩裂缝性储层评价中的应用[J].石油地球物理勘探,2005,02:196-199+203-122+252.
[39]李海涛.血液透析与腹膜透析患者微炎症状态的比较及可定对微炎症状态的干预研究[D].苏州大学,肾脏内科,2013,硕士.
[40]侯鹤楠.延边地区六道崴子铁铜矿床成因与矿化富集规律研究[D].吉林大学,矿物学岩石学矿床学,2014,硕士.
[41]薛仁经.电子器件高温稳态寿命试验问题研究[J].质量与可靠性.2002(01)
[42]宋攀攀.当代都市水墨人物画的情感与形式[D].郑州大学,美术学,2013,硕士.
[43]张强胜.江苏省部分普通高校排球运动开展现状调查与对策分析[D].扬州大学,体育教学,2012,硕士.
[44]方振强.我国农业补贴对粮食生产的影响[D].山东财经大学,国民经济学,2013,硕士.
[45]王新刚.基于多特征的医学图像检索技术研究[D].内蒙古科技大学,计算机应用技术,2014,硕士.
[46]郭广良.中国产业投资基金运营体系研究[D].北京交通大学,2010.
[47]刘勇.论无证驾驶情形下的交强险责任[D].西南政法大学,经济法学（专业学位）,2012,硕士.
[48]韩吉韬.面向业务流程的企业内部知识共享机制与支持系统研究[D].天津大学,2004.
[49]穆森.马克思恩格斯可持续发展思想及其对我国经济建设的启示[D].渤海大学,马克思主义基本原理,2013,硕士.
[50]胡智朱.活性氧对唐菖蒲切花的瓶插生理效应研究[D].华中农业大学,园林植物与观赏园艺,2001,硕士.