基于MASTA的航空齿轮成形磨削工艺的模拟
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２ 磨削砂轮截面 形状计 算
２．１ 航 空齿轮 齿面 方程 根据 机械 工业 部 颁 布标 准 ，按包 络 原 理 可 推 导
齿轮 的通 用齿 面方 程 ： ＝ （ｐｓｉｎａ＋ｅ＋ｒ）ｃｏｓ￣ｐ＋（ｐｓｉｎａ＋ｅ）ｃｏｔｅ ｏ ·ｓｉｎ￣ｏ
Ｙ＝（ｐｓｉｎｏｔ＋ｅ＋ｒ）ｓｉｎ￣＋（ｐｓｉｎｏｔ＋ｅ）ｅｏｔｏｔ·ｃｏｓｆ ｌ ·ｃｏｓ ＝ 一 Ｋ￣ｐ＋ｅｃｏｔａ·ｃｏｔｆ ｌ·ｃｏｓｆ ｌ－ｐｃｏｓｃ￣ｓｉ －ｆ ｓｉ （１）
ＺＨ ＡＯ Ｙａｎｎｉ ＬＩ Ｆｅｉ②
（＠ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒ ｉｎｇ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ，Ｙｕｎｎａｎ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉａｌ＆ Ｅｌｅｃｔｒｉａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｋｕｎｍｉｎｇ ６５００２３，ＣＨＮ；② ｃｉｔｙ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｋｕｎｍｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｋｕｎｍｉｎｇ ６５００９３，ＣＨＮ）
Ｋ ｅｙｗｏｒｄｓ：ａｖｉａｔｉｏｎ ｇｅａｒ； ＭＡＳＴＡ ；ｆｏ ｒｍ ｇｒｉｎｄｉｎｇ；ｓｉｍ Fra bibliotekｌａｔｉｏｎ
齿 轮 在航 空航 天 上应 用 非 常广 泛 ，是 航 空 传 动 系 的重要 传 动件 ｌ１］。其 性 能 的好 坏 在一 定 程 度 上 影 响 着 整 个传 动 系 的质 量 水 平 。航 空 齿 轮 一 般 传 递 功 率 在 １ ０００ ｋＷ左右 ．在 传动过 程 中齿 轮 圆周 速 度 一 般 为 ５０ ～ １００ ｍ／ｓ，模 数 一般 取 １～５ ｍｍ 之 间 的值 ，其 制造 精 度 一般 为 ４～６级 ，由于航 空齿 轮 齿形 面 的表 面 粗糙 度 较 小一 般 为 Ｒ一０ ８～０．１ ｍ，所 以航 空 齿 轮 采 用 成 形 磨 削 的磨齿 加工 的方 法 ［２－４］。 为 了满 足航 空 传 动 系可 靠性 高 、布 局 紧凑 以及各 种特 殊功 能 的要求 ，要求 航 空 零 件传 动平 稳 和噪声 小 ，同 时 也要 求 航 空 齿 轮 具有 以 下 特点 ：高精 度 、高强 度 、质量 轻和 耐磨性 好 ，这 必然要 求齿 轮 加强 其强 度 ，改 善 其 性 能 。 为 了提 高 齿 轮 的 承 载 能力 ．减小 动 态运 动过 程 中的振 动 和噪声 ，减轻 齿轮 的质量 ．在齿 轮 的材 质 、热 处 理 、结 构 等 方 面 的要 求 也 越来 越 高 ，同时 在齿 轮 机 械加 工及 热 处 理 工 艺 等方 面 要求 更 高 。
Ｚ艺与检测 Ｔｅｃｈｎ０ｌｏｇｙ ａｎｄ Ｔｅｓｌ
２０１ ８年第４期
基 于 ＭＡＳＴＡ 的航 空 齿 轮 成 形 磨 削工 艺 的模 拟
赵 艳 妮 ① 李 飞② （①云南机 电职业技术学院机械工程系，云南 昆明 ６５００２３；② 昆明理工大学城市学院。云南 昆明６５００９３）
摘 要 ：利 用 ＭＡＳＴＡ齿 轮 制造模 块对 某航 空飞 机齿 轮进 行成 形磨 ￣ｉＵ－ｒ艺 的仿真 。仿真 结 果表 明 ：齿轮 磨 削 能获 得 高的加 工精 度和 小的 表面 粗糙度 值 ，经过 磨 削工 艺后 齿轮 齿 形误 差 大约 在 ５ ｔｕｎ 。齿轮 齿 向 误 差 大约在 １２ ，整体 误差 很小 ，精度 等级 高 。
关 键词 ：航空 齿轮 ；ＭＡＳＴＡ；成 形磨 削 ：仿真 中图分 类号 ：ＴＨ１２８ 文献 标识 码 ：Ａ ＤｏＩ：１０．１９２８７／ｊ．ｅｎｉｄ．１００５－２４０２．２０１８．０４．０２１
ＦＯｒｍ ｇｒｉｎｄｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｓｉｍ ｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ａｖｉａｔｉｏｎ ｇｅａｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ＭＡＳＴＡ ｓｏｆｔｗａｒｅ
砂 轮型 号 的正确 选 择 是 磨 削 加工 时首 要 任 务 ，其 包 括砂 轮硬度 、砂 轮结 构 、砂轮 粒度 和粘结 剂 。 由于航 空 齿轮 要求齿 面 加工 精 度 高 ，所 以砂 轮 的粒 度应 小 一 点 ，硬度 应高 一些 ，以探 索性 的方 法选 择能 正确 修 正 出 截 面形状 的成 形 砂 轮 。其 次 在磨 削加 工 过 程 中 ，磨 削 用量 应适 当地 控制 ，齿 面 回火烧 伤尽 可能避 免 ，同时应 该 及时 对砂 轮进行 修 整 ，以保 证 齿 轮 始 终 处在 最 佳 磨 削性 能 的位置 ，提 高 被磨 齿 轮 的加 二ｒ表 面 质量 和 加 ］二 精 度 。最后准 确控 制 冷 却 液 的 温度 ，防 止在 磨 削 过 程 中温 度 过 高 或 骤 然 下 降 而 导 致 应 力 集 中 ，产 生 磨 削 裂纹
Ａ ｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｙ ｕｓｉｎｇ Ｍ ＡＳＴＡ ｇｅａｒ ｍ ａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｍｏｄｕｌｅ ｔｏ ａｖｉａｔｉｏｎ ａｉｒｃｒａｆｔ ｇｅａｒ ｆｏｒ ｆｏ ｒｍ ｇｒｉｎｄｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｓｉｍｕｌａ— ｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｇｅａｒ ｇｒｉｎｄｉｎｇ ｃａｎ ｏｂｔａｉｎ ｈｉｇｈ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ ａｅｃｕｒａｃｙ ａｎｄ ｓｍａｌｌ ｓｕＹｆａｅｅ ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ ｖａｌｕｅ，ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｇｒｉｎｄｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｇｅａｒ ｔｏｏｔｈ ｐｒｏｆｉｌｅ ｅｒｒｏｒ ａｔ ａｂｏｕｔ ５ Ｉｘｍ ，ｇｅａｒ ｔｏｏｔｈ ｅｒｒｏｒ ａｔ ａｂｏｕｔ １ ２ ｍ ，ｔｈｅ ｏｖｅｒａｌｌ ｅｒｒｏｒ ｉｓ ｓｍａｌｌ，ｈｉｇｈ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｇｒａｄｅｓ．
本 文利 用 ＭＡＳＴＡ专 业 软件 模 拟 航 空 齿 轮成 形 磨 削工 艺 ．通过 软件 的齿 轮制 造 模 块 对 所设 计 的齿 轮 进 行成 形 磨削 Ｔ 艺的模 拟 Ｉ５］，为 今后 齿 轮成 形磨 削工 艺 提供 较 好 的指导 作用 。
１ 航 空 齿 轮成 形磨 削 加 工 工 序
２．１ 航 空齿轮 齿面 方程 根据 机械 工业 部 颁 布标 准 ，按包 络 原 理 可 推 导
齿轮 的通 用齿 面方 程 ： ＝ （ｐｓｉｎａ＋ｅ＋ｒ）ｃｏｓ￣ｐ＋（ｐｓｉｎａ＋ｅ）ｃｏｔｅ ｏ ·ｓｉｎ￣ｏ
Ｙ＝（ｐｓｉｎｏｔ＋ｅ＋ｒ）ｓｉｎ￣＋（ｐｓｉｎｏｔ＋ｅ）ｅｏｔｏｔ·ｃｏｓｆ ｌ ·ｃｏｓ ＝ 一 Ｋ￣ｐ＋ｅｃｏｔａ·ｃｏｔｆ ｌ·ｃｏｓｆ ｌ－ｐｃｏｓｃ￣ｓｉ －ｆ ｓｉ （１）
ＺＨ ＡＯ Ｙａｎｎｉ ＬＩ Ｆｅｉ②
（＠ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒ ｉｎｇ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ，Ｙｕｎｎａｎ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉａｌ＆ Ｅｌｅｃｔｒｉａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｋｕｎｍｉｎｇ ６５００２３，ＣＨＮ；② ｃｉｔｙ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｋｕｎｍｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｋｕｎｍｉｎｇ ６５００９３，ＣＨＮ）
Ｋ ｅｙｗｏｒｄｓ：ａｖｉａｔｉｏｎ ｇｅａｒ； ＭＡＳＴＡ ；ｆｏ ｒｍ ｇｒｉｎｄｉｎｇ；ｓｉｍ Fra bibliotekｌａｔｉｏｎ
齿 轮 在航 空航 天 上应 用 非 常广 泛 ，是 航 空 传 动 系 的重要 传 动件 ｌ１］。其 性 能 的好 坏 在一 定 程 度 上 影 响 着 整 个传 动 系 的质 量 水 平 。航 空 齿 轮 一 般 传 递 功 率 在 １ ０００ ｋＷ左右 ．在 传动过 程 中齿 轮 圆周 速 度 一 般 为 ５０ ～ １００ ｍ／ｓ，模 数 一般 取 １～５ ｍｍ 之 间 的值 ，其 制造 精 度 一般 为 ４～６级 ，由于航 空齿 轮 齿形 面 的表 面 粗糙 度 较 小一 般 为 Ｒ一０ ８～０．１ ｍ，所 以航 空 齿 轮 采 用 成 形 磨 削 的磨齿 加工 的方 法 ［２－４］。 为 了满 足航 空 传 动 系可 靠性 高 、布 局 紧凑 以及各 种特 殊功 能 的要求 ，要求 航 空 零 件传 动平 稳 和噪声 小 ，同 时 也要 求 航 空 齿 轮 具有 以 下 特点 ：高精 度 、高强 度 、质量 轻和 耐磨性 好 ，这 必然要 求齿 轮 加强 其强 度 ，改 善 其 性 能 。 为 了提 高 齿 轮 的 承 载 能力 ．减小 动 态运 动过 程 中的振 动 和噪声 ，减轻 齿轮 的质量 ．在齿 轮 的材 质 、热 处 理 、结 构 等 方 面 的要 求 也 越来 越 高 ，同时 在齿 轮 机 械加 工及 热 处 理 工 艺 等方 面 要求 更 高 。
Ｚ艺与检测 Ｔｅｃｈｎ０ｌｏｇｙ ａｎｄ Ｔｅｓｌ
２０１ ８年第４期
基 于 ＭＡＳＴＡ 的航 空 齿 轮 成 形 磨 削工 艺 的模 拟
赵 艳 妮 ① 李 飞② （①云南机 电职业技术学院机械工程系，云南 昆明 ６５００２３；② 昆明理工大学城市学院。云南 昆明６５００９３）
摘 要 ：利 用 ＭＡＳＴＡ齿 轮 制造模 块对 某航 空飞 机齿 轮进 行成 形磨 ￣ｉＵ－ｒ艺 的仿真 。仿真 结 果表 明 ：齿轮 磨 削 能获 得 高的加 工精 度和 小的 表面 粗糙度 值 ，经过 磨 削工 艺后 齿轮 齿 形误 差 大约 在 ５ ｔｕｎ 。齿轮 齿 向 误 差 大约在 １２ ，整体 误差 很小 ，精度 等级 高 。
关 键词 ：航空 齿轮 ；ＭＡＳＴＡ；成 形磨 削 ：仿真 中图分 类号 ：ＴＨ１２８ 文献 标识 码 ：Ａ ＤｏＩ：１０．１９２８７／ｊ．ｅｎｉｄ．１００５－２４０２．２０１８．０４．０２１
ＦＯｒｍ ｇｒｉｎｄｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｓｉｍ ｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ａｖｉａｔｉｏｎ ｇｅａｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ＭＡＳＴＡ ｓｏｆｔｗａｒｅ
砂 轮型 号 的正确 选 择 是 磨 削 加工 时首 要 任 务 ，其 包 括砂 轮硬度 、砂 轮结 构 、砂轮 粒度 和粘结 剂 。 由于航 空 齿轮 要求齿 面 加工 精 度 高 ，所 以砂 轮 的粒 度应 小 一 点 ，硬度 应高 一些 ，以探 索性 的方 法选 择能 正确 修 正 出 截 面形状 的成 形 砂 轮 。其 次 在磨 削加 工 过 程 中 ，磨 削 用量 应适 当地 控制 ，齿 面 回火烧 伤尽 可能避 免 ，同时应 该 及时 对砂 轮进行 修 整 ，以保 证 齿 轮 始 终 处在 最 佳 磨 削性 能 的位置 ，提 高 被磨 齿 轮 的加 二ｒ表 面 质量 和 加 ］二 精 度 。最后准 确控 制 冷 却 液 的 温度 ，防 止在 磨 削 过 程 中温 度 过 高 或 骤 然 下 降 而 导 致 应 力 集 中 ，产 生 磨 削 裂纹
Ａ ｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｙ ｕｓｉｎｇ Ｍ ＡＳＴＡ ｇｅａｒ ｍ ａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｍｏｄｕｌｅ ｔｏ ａｖｉａｔｉｏｎ ａｉｒｃｒａｆｔ ｇｅａｒ ｆｏｒ ｆｏ ｒｍ ｇｒｉｎｄｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｓｉｍｕｌａ— ｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｇｅａｒ ｇｒｉｎｄｉｎｇ ｃａｎ ｏｂｔａｉｎ ｈｉｇｈ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ ａｅｃｕｒａｃｙ ａｎｄ ｓｍａｌｌ ｓｕＹｆａｅｅ ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ ｖａｌｕｅ，ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｇｒｉｎｄｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｇｅａｒ ｔｏｏｔｈ ｐｒｏｆｉｌｅ ｅｒｒｏｒ ａｔ ａｂｏｕｔ ５ Ｉｘｍ ，ｇｅａｒ ｔｏｏｔｈ ｅｒｒｏｒ ａｔ ａｂｏｕｔ １ ２ ｍ ，ｔｈｅ ｏｖｅｒａｌｌ ｅｒｒｏｒ ｉｓ ｓｍａｌｌ，ｈｉｇｈ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｇｒａｄｅｓ．
本 文利 用 ＭＡＳＴＡ专 业 软件 模 拟 航 空 齿 轮成 形 磨 削工 艺 ．通过 软件 的齿 轮制 造 模 块 对 所设 计 的齿 轮 进 行成 形 磨削 Ｔ 艺的模 拟 Ｉ５］，为 今后 齿 轮成 形磨 削工 艺 提供 较 好 的指导 作用 。
１ 航 空 齿 轮成 形磨 削 加 工 工 序