平行轴渐开线变厚齿轮传动的几何设计与啮合特性分析

基于空间齿轮啮合理论,建立了平行轴渐开线变厚齿轮传动的节圆锥设计模型,提出了平行轴渐开线变厚齿轮传动的几何设计方法。考虑安装误差与变形,建立了平行轴渐开线变厚齿轮啮合分析模型,研究了节锥角、载荷与安装误差对啮合特性的影响规律。结果表明:节锥角增加使接触压力减小、齿轮副传动精度降低,但啮合刚度波动更为平缓;载荷增加使角度传递误差均值与峰峰值均增加,但对啮合刚度均值的影响不大;安装误差中,轴线平行度安装误差对齿轮副的啮合特性影响较大,将导致齿轮副产生边缘接触,而对于相同的轴线平行度误差量,y方向的轴线平行度误差产生的边缘接触更加严重。研究结果可望为平行轴渐开线变厚齿轮传动的工业化推广提供理论依据。     

小角度交错轴变厚齿轮齿根应力及影响因素分析

为了准确计算小角度交错轴渐开线变厚齿轮啮合过程中的齿根弯曲应力,采用空间齿轮啮合原理和有限单元法,分别建立了渐开线变厚齿轮齿面模型及空间小角度交错轴渐开线变厚齿轮啮合模型,提出了基于齿根及过渡圆弧精确建模的渐开线小角度交错轴变厚齿轮副齿根弯曲应力数值计算方法,对其齿根弯曲应力进行了分析,研究了关键设计参数顶隙系数、扭矩载荷、中心距误差、轴交角误差、小齿轮轴向误差以及大齿轮轴向误差对齿根弯曲应力的影响。结果表明,顶隙系数的增加使得齿根最大弯曲应力减小;轻载下齿宽方向的齿根应力分布较为平坦,重载下齿宽方向的齿根应力呈明显的抛物线状;轴交角误差和中心距误差的存在使得最大齿根弯曲应力增大,最大弯曲应力的位置随误差的正负而分别向轮齿的两端偏移,大小齿轮轴向位置误差对轮齿弯曲应力影响较小。     

小轴交角空间交错轴间传动的一种优良形式

由1个直齿轮与1个斜齿轮组成的交错轴斜齿轮副可称作S H交错轴斜齿轮副。建立了此种特殊形式的交错轴斜齿轮传动啮合分析的数学模型,推导了啮合线方程和接触迹线方程。通过计算相对主曲率、相对速度等影响齿面接触质量的参数,发现了这种齿轮副组合方式的一些独特优点。S H交错轴斜齿轮传动是小轴交角情况下空间交错轴传动的一种优良形式。     

船用交错轴变厚齿轮啮合性能的研究

基于空间齿轮啮合原理和有限单元法,分别建立了船用交错轴变厚齿轮齿面模型及啮合模型.在承载和安装误差的作用下,对船用交错轴变厚齿轮传动啮合特性进行了分析,研究了中心距误差、轴交角误差和大齿轮轴向位置误差对啮合印痕、最大接触压力、传动误差及啮合刚度的影响规律.结果表明,中心距和轴交角误差使得啮合印痕发生明显的偏移,造成最大接触压力及传动误差的峰峰值增加,且中心距及轴交角的正负误差对啮合刚度的影响呈相反的趋势,但大齿轮轴向位置的误差对啮合特性影响较小.通过加载啮合特性试验,验证了理论啮合分析结果的正确性,这对船用交错轴变厚齿轮传动匹配设计具有重要的指导意义.     

交错轴非渐开线变厚齿轮齿形误差与齿向误差的分析

很多进口机械中应用了交错轴非渐开线变厚齿轮传动，目前国内在该领域的研究还是空白。为了在国内现有机床上实现交错轴非渐开线变厚齿轮的加工，必须对该种齿轮的齿形误差与齿向误差进行分析，这方面的研究国内外未见报道。该文基于空间啮合理论，利用微分几何方法首次对该种齿轮的齿形误差与齿向误差进行计算，并给出计算实例。计算结果表明，可通过轮齿修形实现该种齿轮的加工。     

渐开线圆柱蜗杆与斜齿轮传动副接触特性分析

针对渐开线圆柱蜗杆与斜齿轮传动副齿面接触问题,基于空间啮合理论和微分几何,建立传动副共轭齿面接触轨迹及瞬时接触椭圆的数学模型。以某汽车座椅水平调节器中的渐开线圆柱蜗杆与斜齿轮传动副为例,利用数值分析方法对传动副进行齿面接触模拟分析,并进行了传动副齿面接触实验。分析结果表明：调整传动副传动比、法向压力角、法向模数和螺旋角可有效控制接触区域位置和接触面积大小。研究结果对渐开线圆柱蜗杆斜齿轮传动副的设计制造有理论指导意义。     

交错轴锥形齿轮副几何设计的研究

在对共轭齿轮副与公共齿条之间空间啮合关系进行研究的基础上，建立了一套完整的交错轴传动锥形齿轮副几何设计方法．理论和试验结果表明，推导得到的计算公式，不仅适合于交错轴传动在各种布局形式下的锥形齿轮副设计，同样也适用于平行轴、相交轴等传动类型．该设计方法包括两个种类：一类是已知锥形齿轮基本参数，需确定共轭齿轮副及机构安装参数的直接设计法；另一类是依照特定的安装参数进行齿轮副几何参数设计的方法．最后，通过测试齿轮及实际产品的设计、加工，验证了该研究成果的正确性和实用性．     

少齿数渐开线齿轮副啮合区域的研究

本文讨论了渐开线齿轮传动的啮合区域,提出了少齿数渐开线齿轮副节点外啮合时,齿面接触强度应以实际啮合线的中点作为计算点,并提出了节点外啮合的判定条件;推出了在实际啮合线中点啮合时综合曲率半径的计算公式;最后通过一个实例,说明以节点和实际啮合线中点为计算点时二者之间的误差.     

直齿-面齿轮传动啮合效率的计算与分析

研究面齿轮传动啮合效率的理论计算方法,分析面齿轮设计参数对其传动啮合效率的影响。应用面齿轮传动啮合理论,建立含安装误差的啮合分析模型;根据面齿轮轮齿接触分析(TCA),数值计算啮合点的坐标和法向量。结合传动效率的定义,计算得到啮合点的瞬时啮合效率以及传动平均啮合效率;分析小齿轮齿数、传动比和安装误差对面齿轮传动啮合效率的影响规律。研究结果表明:面齿轮传动瞬时啮合效率随面齿轮滚动角的增大而先增大后减小,啮合至节点处达最大值;当齿间摩擦因数为0.1,面齿轮传动啮合效率达98.79%;面齿轮传动啮合效率随着小齿轮齿数的增加而增加,随着传动比的增加而减小;安装误差对面齿轮传动啮合效率有显著影响。通过控制安装误差范围,可减小面齿轮传动啮合效率损失,这对高性能面齿轮传动设计有参考价值。     

装配误差对空间曲线啮合齿轮传动精度的影响

为了提高空间曲线啮合齿轮的传动精度,研究了装配误差对其产生的影响.首先,基于空间曲线啮合齿轮的传动原理,得到了正交轴空间曲线啮合齿轮的曲面方程.然后,应用齿面接触分析方法,求解出装配误差存在下的实际接触线参数,以及相应的传动误差和重合度.最后,通过一个具体算例的实验仿真,分析了各装配误差因素对传动误差以及重合度的影响.数值分析结果表明,绕Yo轴的角装配误差和Xo方向上的位移装配误差是装配误差中影响传动精度的主要因素.本研究为控制并减小正交轴空间曲线啮合齿轮装配误差对传动误差和重合度的不良影响提供了理论依据和具体操作方法.     

正弦齿条所生成的齿轮副的重合度

提出正弦齿条所生成的齿轮副的重合度定义及其计算式,并且讨论有关设计参数对于重合度的影响效果.正弦齿轮的重合度定义为齿轮副作用角(即一对轮齿从进入啮合到脱离啮合过程中齿轮所转过的角度)与齿轮的单个齿距转角的比值,正弦齿轮副的重合度随齿顶高系数和齿轮齿数的增大而增大,随设计压力角的增大而减小.在相同的设计参数下,正弦齿轮副的重合度要略小于渐开线齿轮副的重合度.     

等基圆锥齿轮的齿面曲率分析

以数控加工技术和等基圆曲线齿锥齿轮理论为基础,导出了考虑齿线修形时,仿形加工等基圆锥齿轮的指状铣刀中心轨迹方程;确定了考虑齿廓修形时指状铣刀的廓线方程;导出了铣刀回转曲面的主曲率、主方向和任意方向的法曲率;按共轭曲面理论,由刀具曲面的几何结构和刀具与轮坯的相对运动,确定了被加工齿面的法矢、主方向、主曲率和任意方向的法曲率·为齿面啮合分析、修形设计及强度计算奠定了基础·     

等基圆锥齿轮的齿面几何与修形分析

以数控加工理论为基础,阐述了等基圆锥齿轮的基本原理,提出了指状铣刀仿形加工等基圆曲线齿锥齿轮的齿线和齿廓修形方法;确定了加工等基圆锥齿轮的指状铣刀的设计原则和设计参数;导出了计入齿线和齿廓修形的齿面方程和齿根过渡曲面方程·等基圆锥齿轮的齿线是一条特殊曲线,其凹凸方向与传统曲线齿锥齿轮齿线的凹凸方向相反,必须采用数控方法加工;通过铣刀廓线修形可实现齿轮齿廓修形,沿理论齿线的法向移动刀具可实现齿线修形;通过齿线和齿廓组合修形实现齿面修形·为齿面曲率分析、啮合分析及强度计算奠定了基础·     

直线共轭内啮合齿轮副的重合度研究

根据齿轮啮合原理,参照渐开线齿轮定义了直线齿廓外齿轮的基本参数,得出了齿形半角、压力角和最小齿数的关系,得到直线齿形齿轮的齿廓方程,在此基础上对啮合极限点进行了研究。为满足连续传动的要求,推导出直线共轭内啮合齿轮副啮合曲线,并分析了直线共轭内啮合齿轮传动的啮合特性。根据重合度计算理论推导出直线共轭内啮合齿轮副重合度的计算公式,保证在齿形参数设计时满足连续传动的要求。根据齿轮的基本参数和重合度的计算公式,研究外齿轮齿顶高系数、内齿圈齿顶高系数、压力角与重合度的关系。     

高齿制准双曲面齿轮的根切

推导出了一种判断准双曲面齿轮根切与否的方法，为高齿制双曲面齿轮的设计提供了无根切依据。     

点啮合齿面三阶接触分析的进一步探讨——V/H 检验法的理论

本文分析了点啮合锥齿轮副的两已知齿面在作V/H 检验时,V 和H 的移动量与大轮齿面上的接触斑点中心沿齿长方向的移动距离s 之比,以及大、小轮齿面上的接触迹线方向,大轮相对于小轮的瞬时角加速度及大轮齿面上瞬时接触区的倾角和主轴长度相对于s 的变化率,并给出了全部用显式表达的计算公式.根据所得参数,可对Gleason 制曲线齿锥齿轮的接触特性对加工和安装误差及受载变形的敏感性作出定量的判断.     

双圆弧齿轮齿面接触分析

应用齿轮啮合原理推导了点接触双圆弧齿轮的啮合关系和接触方程，采用无约束优化法对接触点进行求解，得到双圆弧齿轮齿面的接触迹线，并对各种误差条件下啮合迹线进行分析，实现了计算机模拟双圆弧齿轮的接触情况。