车齿工艺是基于空间交错轴螺旋齿轮啮合原理的齿轮切削加工工艺,具有加工精度和效率高的优点,并且相较于传统齿轮加工工艺,车齿适用于非贯通齿、结构紧凑的阶梯齿等新型结构齿轮的加工,因此即使其原理提出后长时间未能实现产业应用,仍一直受到行业的关注。近年来,随着新型高刚性机床结构及材料技术、数控技术、先进刀具材料及涂层技术等关键技术的突破,车齿工艺已具备了产业化应用的条件。由于车齿工艺的刀具几何及运动原理复杂,加工工艺参数多,其切削成形过程中刀具工作角度、切削层厚度不恒定,切削载荷呈动态变化,以上工艺特征给车齿刀具磨损和机床振动方面提出的挑战仍然严峻。本文面向上述问题,对车齿工艺几何成形机理进行研究,以圆柱斜齿轮为基础建立车齿刀切削刃曲线参数方程,基于车齿工艺运动学原理对车齿工艺几何成形过程、切屑几何、车齿刀工作角度演变规律以及切削载荷进行了精确的数值仿真计算和三维可视化分析,以期为车齿工艺优化提供理论支撑。首先,建立车齿刀基本产形轮和前刀面的参数数学模型,根据产形轮齿面与前刀面相交求解得到车齿刀切削刃曲线参数方程;根据车齿工艺运动学原理建立车齿刀与齿轮工件的运动关系模型,运用齐次坐标变换得到车齿刀切削刃在齿轮工件坐标系中的轨迹曲面簇,为车齿工艺空间几何成形机理分析提供理论模型。其次,根据车齿加工材料去除过程,运用数值计算方法获得车齿切削过程中形成的切屑几何形态,给出沿车齿刀刃轨迹曲面法向的切屑厚度提取方法,并分析工艺参数进给量以及车齿刀结构参数刀具前角与刀具螺旋角对切屑厚度的影响。然后,基于车齿工艺空间成形模型,结合斜角切削工作角度定义建立车齿刀工作角度计算公式,揭示车齿刀切削过程中刀具工作角度演变规律,并分析车齿刀结构参数对工作角度变化产生的影响。最后,基于Kinezle切削力计算模型并引入微元近似的思想,提出根据切屑微元面积进行车齿工艺切削载荷计算的方法,揭示了车齿工艺切削载荷动态特性,并分析工艺参数以及车齿刀结构参数对切削载荷产生的影响。