基于弹流润滑状态下的非圆齿轮啮合效率研究

在分析非圆齿轮啮合特性及齿廓等啮合角分布规律的基础上,综合考虑相对速度、摩擦因数和油膜厚度等关键因子对啮合功率损失的影响规律,建立了弹流润滑状态下非圆齿轮传动啮合效率数学模型.以非圆齿轮节曲线波谷的轮齿齿顶进入啮合到从波峰的轮齿齿根退出啮合为啮合周期,通过计算啮合角变化下的滑动摩擦和滚动摩擦功率损耗,获得非圆齿轮传动的...     

基于SolidWorks的高阶椭圆齿轮副节曲线设计系统

为了改善非圆齿轮副设计计算复杂、制造困难的问题,以高阶椭圆非圆齿轮为研究对象,以非圆传动啮合原理为理论基础,探讨非圆齿轮节曲线的计算及设计方法。以SolidWorks为开发平台,在VB 6.0环境下开发了高阶椭圆齿轮副节曲线设计系统,该系统包括参数计算模块、节曲线凹凸性校验以及压力角、根切校验模块、曲线绘制模块等,最终通过三次样条曲线拟合,实现了高阶椭圆齿轮副节曲线计算机辅助设计,从而提高了椭圆齿轮传动设计的效率和精度。     

基于时变啮合力的非圆齿轮传动动态磨损研究

由非圆齿轮变速比传动特性引起的时变啮合力对轮齿传动磨损具有重要影响,以精梳机中关键核心部件的椭圆齿轮副为研究对象,应用Hertz基础理论和Archard磨损公式,建立了基于时变啮合力的齿轮磨损计算模型,采用当量齿数法对非圆齿轮的啮合刚度进行求解,分析了单个齿廓的时变啮合力和磨损量的变化规律;在此基础上,研究了阶数和偏心率对椭圆齿轮时变啮合力及磨损量的影响。结果表明,齿轮时变啮合力和齿面磨损量随着偏心率和椭圆齿轮阶数的增加呈现不同程度的增加;时变啮合力在单双齿啮合区交界处发生突变;齿廓磨损量在节圆附近接近零,在齿根和齿顶处的磨损量较大。在对非圆齿轮不同节曲线向径处的磨损量进行研究时发现,在最小节曲线向径处的齿根磨损量显著大于最大节曲线向径处。该研究结果为使用修形方法降低时变啮合力与磨损量,从而延长齿轮寿命提供了一定的理论依据。     

非圆行星轮系的等距条件探讨

把外啮合非圆齿轮传动的瞬心线封闭条件推广应用到内啮合非圆齿轮传动的瞬心线封闭条件，并进而研究了非圆行星轮系的同心条件。与现有的非圆行星传动相比，这里的非圆行星系的非圆行星齿轮同时满足同心条件和等距条件，故可同时与内外非圆中心轮啮合，而不须采用双连非圆齿轮。     

非圆行星轮系的等距条件

本文把外啮合非圆轮传动的瞬心线封闭条件推广应用到内啮合非圆齿轮传动的瞬心线封闭条件,并进而研究了非圆行星轮系的同心条件。与现有的非圆行星传动相比,本文的非圆行星轮系的非圆行星齿轮同时满足同心条件和等距条件,故可同时与内外非圆中心轮啮合。而不须采用双连非圆齿轮。     

非圆齿轮的啮合检验与齿形检验

为了以啮合误差表示非圆齿轮的传动精度,研制了非圆齿轮啮合检验仪,并用其对椭圆齿轮进行了啮合检验。此外,为了对齿轮的每一个齿的啮合情况进行更详细地考查,把该仪器的啮合装置换成齿形检验装置而制成了非圆齿轮齿形检验仪,并用其对椭圆齿轮的齿形进行了检验。     

椭圆齿轮插齿加工的数学模型及图形仿真

分析了用范成法加工椭圆外啮合齿轮及内啮合齿轮时刀具与椭圆齿轮节曲线间的位置关系，提出了加工内，外啮合椭圆齿轮时的数学模型，并根据该模型对加工外啮合椭圆齿轮，内啮合椭圆齿轮的范成过程用计算机C语言进行了仿真，该模型为非圆齿轮的加工和啮合特性的理论研究提供了基础。     

平面内啮合齿轮传动最小啮合角研究

内平动齿轮传动是平面内啮合齿轮传动的一种,为了改善该机构的性能,分析了平面内啮合齿轮传动中啮合角对该机构轴承受力和啮合效率的影响,结合设计实例,在LINGO平台上计算出了不同几何参数时的最小啮合角,为内平动齿轮传动性能的提高和应用推广提供了理论依据.     

渐开线离散球齿轮齿面接触分析

提出了一种新型的渐开线离散球齿轮传动机构,该机构能实现在空间中的俯仰、偏摆及回转运动的传动,同时避免了现有离散球齿轮存在的传动原理误差。使用ANSYS仿真软件对分度圆直径为512 mm的渐开线离散球齿轮于不同啮合状态的齿面接触特性进行分析,发现在定转矩下渐开线离散球齿轮啮合传动的齿面接触面积与啮合角的变化成反比;且当啮合角变大时,最大接触应力作用点将移向齿顶,同时最大接触应力也随之增大,可达2.059 3×10~6MPa,通过该种齿轮传动特性的研究为空间传动机构、机械臂等研究提供应用依据。     

3K型变齿厚行星齿轮传动装置的效率分析

针对齿轮传动中因齿轮齿面磨损,导致啮合间隙增大,影响装置传动效率的问题,提出了一种可补偿侧隙的3K型变齿厚行星齿轮传动装置。首先分析了该新型装置的啮合特性。运用单元分析法推导出各啮合效率与传动效率的关系。然后,基于啮合原理与积分中值定理,得到重合度、变位系数、啮合角和锥角等基本参数与啮合效率的关系,进而得出各啮合参数与整机传动效率的数学模型。最后,基于优化设计理论,以MATLAB为工具,在满足齿轮强度的条件下,以传动效率为设计目标,得出齿轮啮合参数的一组最优解。该研究对变齿厚齿轮传动装置的设计具有一定的指导作用。     

类圆曲线及其性质研究

对偏心圆节曲线非圆齿轮传动和椭圆节曲线非圆齿轮传动的关键设计参数偏心率e和离心率ε分别进行了分析。在椭圆曲线的基础上,通过改变极坐标极点,得到了一种新型的封闭曲线--类圆曲线,它可以看作是更广义的椭圆曲线或偏心圆曲线。针对一般意义的椭圆曲线和偏心圆曲线只是类圆曲线的两种特殊类型的情况,在类圆曲线的数学表达式中,引入了两个关键设计参数偏心率e和离心率ε,建立了具有不同性质的非圆齿轮节圆曲线方程。研究发现,偏心率e可以确定类圆曲线的最小和最大向径,离心率ε可以确定类圆曲线的形状。类圆曲线非圆齿轮传动具有与偏心圆齿轮和椭圆齿轮类似的传动特点,同时在设计上比偏心圆齿轮和椭圆齿轮更加灵活、方便。     

基于MATLAB的高阶椭圆齿轮副节曲线的设计

为了使非圆齿轮节曲线的设计及计算更加精确快速,以高阶椭圆非圆齿轮为研究对象,根据非圆齿轮的啮合原理,建立起非圆齿轮节曲线的数学模型。采用MATLAB仿真计算软件,根据数值计算方法,对椭圆齿轮节曲线的凹凸性进行判断并对其弧长进行精确计算。运用三次样条插值法进行拟合,绘制出齿轮副的节曲线图形。最后,以椭圆齿轮副的传动比曲线为研究对象,重点讨论了传动比与齿轮副阶数及偏心率的变化关系。     

变系数移距变位方法及其在非圆齿轮传动中的应用

针对齿轮传动提出变位系数随节曲线位置变化的设计方法,并应用于解决非圆齿轮传动的设计。首先建立具有移距变位量的生成齿条模型和节曲线纯滚动模型,而后用啮合方程将这两个模型结合起来,经坐标变换后在齿轮坐标系中获得变位非圆齿轮的齿廓曲线数学模型。根据非圆齿轮节曲线的曲率半径随节曲线位置变化的特点,提出一种由节曲线位置确定变位系数的变系数移距变位方法。以高阶椭圆齿轮的变位传动设计为例,设计了按余弦规律变化的变位系数函数,用计算机图形仿真的方法获得其齿廓曲线,验证了该方法的正确性。     

具有圆柱内齿轮的非圆行星齿轮机构节曲线的设计

根据齿轮啮合理论，提出一种具有圆柱内齿轮的非圆行星齿轮机构的节曲线设计方法，在该行星齿轮机构中，行星齿轮与一个中心齿轮皆为非圆外齿轮，而另一个中心齿轮为圆柱内齿轮，且系杆的长度是变化的，这种行星齿轮机构的加工简单，装配方便，具有应用前景。     

不同重合度非圆齿轮设计及弯曲应力分析

非圆齿轮传动具有广泛的应用场景。针对非圆齿轮传动,采用齿轮啮合原理和材料力学等原理及方法,提出了大重合度非圆齿轮设计方法。探讨了非圆齿轮传动原理和节曲线构建方法,计算了其节曲线曲率半径和重合度方程。建立了不同重合度非圆齿轮轮齿时变啮合刚度与载荷分配率计算模型,推导了不同重合度非圆齿轮齿根弯曲应力方程。探讨了不同结构参数下非圆齿轮副重合度、时变啮合刚度、时变载荷分配率及齿根弯曲应力变化规律,确定了轮齿所受最大载荷位置。开展了不同重合度非圆齿轮齿根弯曲应力仿真分析和实验测量,与理论计算结果进行了对比分析,最大误差分别约为4.8%和5.9%,验证了理论方法的合理性与正确性,为大重合度非圆齿轮传动的工程应用奠定了基础。     

微线段齿廓的非圆齿轮齿廓曲线及其图形仿真

在建立具有微线段齿廓的基本齿条数学模型基础上 ,应用齿轮啮合原理 (啮合方程 ) ,在齿轮坐标系中获得具有微线段齿廓的非圆齿轮齿廓曲线的数学模型。并用计算机图形仿真的方法 ,绘制出微线段齿廓的椭圆齿轮和高阶椭圆齿轮的齿廓曲线     

基于螺旋非圆齿轮变速装置设计研究

为增加变速器带载换挡能力,解决摩擦片发热烧毁等问题,提出利用非圆齿轮传动替代摩擦传动换挡结构;研究渐开线变厚齿面形成原理,通过增加共轭齿条周向纯滚动和轴向运动约束条件,建立螺旋非圆齿面包络加工数学模型,描述共轭齿条各段齿面失径,推导螺旋非圆齿面方程;利用数值计算实例验证了数学模型的正确性,分析非圆齿的几何特征与轴向移动速度之间的关系,说明共轭齿面仍为线接触;通过对锥齿轮组进行详细设计与动力学仿真,结果显示角速度输出曲线较为平稳,仍存在一定轻微冲击;搭建基于机电检测方案的锥齿轮组自动变速装置试验平台,实现了档位自动变换功能,进一步验证了螺旋非圆齿轮基本啮合原理且锥齿轮组改造设计方案具备一定的可行性。     

非圆齿轮齿面加工余量匀化工艺研究与实现

针对非圆齿轮加工中,由齿坯节曲线曲率变化所引起的分次进刀过程中齿面加工余量分布不均的问题,提出一种匀化非圆齿轮齿面加工余量的工艺方法。以非圆齿轮插削工艺为研究对象,基于插齿加工原理,对齿面加工余量分布不均的成因进行了分析;在此基础上建立了非圆齿轮匀化工艺插削联动模型,通过实时调整插刀与齿坯的几何位置关系,实现了非圆齿轮齿面加工余量的匀化;开发了非圆齿轮插齿CAM系统,利用CAM系统对齿面加工余量匀化工艺进行了仿真验证,仿真结果表明,所提工艺方法正确、可行;将匀化工艺集成到自主开发的齿轮加工数控系统中,进行了非圆齿轮插削加工试验,试验结果表明,所提工艺方法能够有效匀化齿面加工余量;对加工出的非圆齿轮齿面进行了三维形貌检测,检测结果表明,所提工艺方法能够显著提高非圆齿轮的加工精度与表面质量。     

非圆齿轮型间歇转动机构的设计与运动特性分析

针对现有的间歇转动机构传动性能的缺陷,提出一种新型非圆齿轮型间歇转动机构。首先对其传动与分度原理进行分析,然后建立其数学模型并详述了核心构件非圆齿轮副的匹配设计方法,最后从运动学角度对机构的传动性能进行了分析。结合设计实例,利用MATLAB与SolidWorks软件建立了机构的虚拟样机,并在ADAMS软件中对其进行了运动学仿真。仿真结果与理论值对比分析表明机构的分度误差约为0.74%,验证了设计理论与运动特性分析方法的正确性。     

跳跃机器人能量转换的主动控制与试验测试

针对现有跳跃机器人能量转换效率低的问题,设计了一种新型跳跃机器人,以实现利用非圆齿轮的啮合主动控制能量的有效存储和释放。基于机器人机构学原理,设计了跳跃机器人的主体结构,分析了其运动原理,给出了其弹跳运动流程。根据预先给定的机器人能量转换曲线中的关键参数,以能量转换曲线研究非圆齿轮节曲线,以非圆齿轮共轭啮合特性研究跳跃机器人的能量转换特性,建立了非圆齿轮传动的数学模型,并通过具体实例详细说明了非圆齿轮的设计过程。使用3D打印技术制作了跳跃机器人原理样机,开展试验测试研究。研究结果表明,跳跃机器人可以实现稳定跳跃,且能量转换效率的测量值与预先给定的理论值较吻合。