[01231567]螺旋锥齿轮超声振动研磨复合加工的理论与实验研究

螺旋锥齿轮是机械工程领域重要的基础传动部件，其超声振动研磨复合加工是超声特种加工在齿轮制造领域创新性的应用。因此，本项目涉及齿轮传动件的设计与制造、超声学及超声振动特种复合加工的理论与技术。其主要研究内容如下：　　1.利用声弹性力学理论和连续介质中弹性波的传播理论研究了超声在齿面的传播与反射机制。　　2. 研究分析了超声研齿的材料去除机理，两齿面的相互运动关系和作用力，建立了超声研齿的材料去除模型。 　　3. 建立了V/H/J三个坐标方向与齿面均匀研磨、定点研磨控制的几何运动模型，并进行了相关的试验研究。研究分析了研齿加工在齿轮副减振降噪方面的作用机理。　　4. 建立了超声研齿的动力学模型，研究了齿面动态研磨力的变化对齿面材料去除的影响，分析了不灵敏性振动切削机理对提高研齿质量与精度的作用。　　5．研究分析了螺旋锥齿轮超声换能系统的设计方法。利用力－电类比四端网络法对超声研齿声学系统进行了研究，设计了小模数螺旋锥齿轮超声研齿系统。　　6．分析了影响超声研齿的工艺因素，进行了超声研齿与普通研齿的对比试验。　　7．开发了小模数弧齿锥齿轮数控超声研齿机的样机和相应的数控系统。　　科学价值及同行引用评价情况：　　1．本项目首次提出了超声振动研齿的概念和方法，通过对其关键理论和技术的研究和开发，解决了螺旋锥齿轮超声谐振匹配、螺旋锥齿轮大批量生产中的精整加工问题，在齿轮加工领域中具有较好的应用前景。为超声复合加工在齿轮制造领域内进一步的深层应用奠定了理论和技术基础。　　2．该方法的应用使螺旋锥齿轮的加工质量和加工效率大幅度提高。研磨后的齿面粗糙度Ra.0.2um，材料去除率为普通研磨的3倍，加工效率20~30对/小时（对于模数1.25mm弧齿锥齿轮），研磨后噪声降低3~8dB。　　3．经洛阳市冠华精锻齿轮总厂、哈尔滨精达量仪有限公司使用证明，该项目解决了齿轮行业小模数弧齿锥齿轮不能精加工，啮合噪声难以控制的问题。　　4．本项目在国内外核心期刊发表学术论文26篇，SCI/EI收录10篇，他引29篇次。