在實體球冠外側(cè)分布著一道道漸開線環(huán)形齒廓面的球齒輪是一種全新的齒輪傳動機構(gòu)，這種球齒輪機構(gòu)具有兩個傳動自由度，可在兩球體之間實現(xiàn)精確的球面純滾運動，因而可作為從動件輸出軸的空間姿態(tài)需要精確控制的執(zhí)行機構(gòu)。本項目主要研究了這種新型球齒輪的范成法切削加工理論并設(shè)計了一套切削加工實驗裝置。具體研究工作如下：
根據(jù)球齒輪齒廓的形成原理提出了球齒輪的范成法加工方法：通過球齒輪極軸的剖面實際上就是普通直齒圓柱齒輪的一個扇形端截面，此扇形端截面以極軸為對稱軸線，繞極軸旋轉(zhuǎn)而成球齒輪，此扇形齒面的各輪齒旋轉(zhuǎn)而形成環(huán)形齒。就扇形齒面相對于極軸的分布形式而言有兩種情況：一種是通過扇形齒面的齒槽中線，另一種就是極軸通過扇形齒面的輪齒中線。極軸通過齒槽中線的扇形齒面繞極軸旋轉(zhuǎn)而形成中凹球齒輪，極軸通過輪齒中線的扇形齒面繞極軸旋轉(zhuǎn)而形成中凸球齒輪。當球齒輪的直徑趨于無窮大時，漸開線環(huán)形齒廓就演變成直線環(huán)形齒廓，球齒輪就演變成齒盤。將齒盤加工成梳齒刀或盤形銑刀，就得到兩種齒條型球齒輪加工刀具。如果由傳動系統(tǒng)提供如下運動：刀具與球齒輪齒坯之間類似于圓柱齒輪間的純滾動、齒坯繞自身極軸進行旋轉(zhuǎn)切削運動，刀具沿齒坯球心的徑向進給運動，如用盤形銑刀加工，還需加上銑刀繞自身軸線的旋轉(zhuǎn)運動，即可完成球齒輪的漸開線環(huán)形齒廓的范成法加工。
研制了一種球齒輪切削加工刀具：對齒條型球齒輪梳齒刀與盤形銑刀進行了理論研究，并具體設(shè)計并制作了一套進行車削加工球齒輪的球齒輪梳齒刀。
研究了采用不同的刀具進行球齒輪加工的方案：本項目研究了兩套球齒輪加工方案，即用梳齒刀進行加工的車削加工方案及用盤形銑刀進行加工的銑削加工方案。參照傳統(tǒng)加工機床的經(jīng)驗參數(shù)，針對球齒輪的特性，并利用計算機進行輔助設(shè)計，選取了合適的設(shè)計參數(shù)，完成了兩套加工方案的傳動系統(tǒng)原理圖設(shè)計。
在上述方案的基礎(chǔ)上研制了一套切削加工裝置：針對車削加工方案，具體設(shè)計了一套附加在車床上使用的球齒輪加工裝置并已加工完畢，目前正進行安裝調(diào)試并準備進行球齒輪切削實驗研究。 |
