增材制造椭圆锥齿轮的齿面与齿距误差分析-哈尔滨工业大学学报.pdf

第４６卷　 第７期 哈　 尔　 滨　 工　 业　 大　 学　 学　 报 Ｖｏｌ４６ Ｎｏ７ 　 　 ２０ １４年７月 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＨＡＲＢＩＮ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ ＯＦ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｊｕｌ． ２０１４ 　 　 　 　 　 　 增材制造椭圆锥齿轮的齿面与齿距误差分析 林　 超，樊　 宇，张正文，才立忠，李忠华 （重庆大学 机械传动国家重点实验室，４０００３０ 重庆） 摘　 要：为提高椭圆锥齿轮增材制造的加工精度，减少其加工误差，对增材制造加工的椭圆锥齿轮进行误差测量，并分 析误差产生的原因．运用齿轮啮合空间传动原理及增材制造的基本原理，建立了椭圆锥齿轮空间啮合坐标系、增材加工 坐标系、分层模型、椭圆锥齿轮的理论误差模型和误差检测模型；对椭圆锥齿轮进行前处理分析，并对增材制造过程进行 研究，获得该齿轮增材制造的加工方法；采用超景深三维显微系统和三坐标测量机对该齿轮进行检测，分析其表面误差 精度与齿距误差．结果表明：利用增材制造法加工的椭圆锥齿轮误差偏大；优化ＳＴＬ模型，减小金属粉末直径，减少激光 半径和热效应对加工层的影响，均有助于提高增材制造加工精度． 关键词：齿轮；椭圆锥齿轮；误差分析；增材制造；加工精度 － － － 中图分类号：ＴＨ１３２４２４ 文献标志码：Ａ 文章编号：０３６７ ６２３４（２０１４）０７ ００６９ ０７ Ｔｏｏｔｈ ｓｕｒｆａｃｅ ａｎｄ ｐｉｔｃｈ ｅｒｒｏｒ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｅｌｌｉｐｔｉｃａｌ ｂｅｖｅｌ ｇｅａｒｉｎｇ ｂｙ ａｄｄｉｔｉｖｅ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ＬＩＮ Ｃｈａｏ，ＦＡＮ Ｙｕ，ＺＨＡＮＧＺｈｅｎｇｗｅｎ，ＣＡＩ Ｌｉｚｈｏｎｇ，ＬＩ Ｚｈｏｎｇｈｕａ （Ｔｈｅ Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，４０００３０ Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ａｃｃｕｒａｃｙ ａｎｄ ｒｅｄｕｃｅ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｅｒｒｏｒ， ｔｈｅ ｅｌｌｉｐｔｉｃａｌ ｂｅｖｅｌ ｇｅａｒｉｎｇ ｂｙ ａｄｄｉｔｉｖｅ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｉｓ ｍｅａｓｕｒｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｃａｕｓｅｓ ｏｆ ｅｒｒｏｒ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ． Ｓｐａｃｅ ｓｐｈｅｒｉｃａｌ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ ｓｙｓｔｅｍ，ａｄｄｉｔｉｖｅ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ ｓｙｓｔｅｍ，ｌａｙｅｒｓ ｍｏｄｅｌ，ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｅｒｒｏｒ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ ｅｒｒｏｒ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｅｌｌｉｐｓｅ ｅｌｌｉｐｔｉｃａｌ ｂｅｖｅｌ ｇｅａｒ ａｒｅ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｍｅｓｈｉｎｇ ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ ｓｐａｃｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ ａｄｄｉｔｉｖｅ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ．Ｔｈｅｐｒｅ⁃ｐｒｏｃｅｓｓｏｆ ｅｌｌｉｐｔｉｃａｌ ｂｅｖｅｌ ｇｅａｒｉｎｇ ｉｓａｎａｌｙｚｅｄ，ｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆ ａｄｄｉｔｉｖｅ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｉｓ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ａｄｄｉｔｉｖｅ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｔｈｉｓ ｇｅａｒ ｉｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ． Ｔｈｅ ｇｅａｒｓ ａｒｅ ｄｅｔｅｃｔｅｄ ｂｙ ｄｉｇｉｔａｌ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ，ｔｏ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ａｎｄ ｇｅａ