【摘要】：弧線齒面齒輪傳動(dòng)是一種具有自動(dòng)調(diào)節(jié)定位功能的新型傳動(dòng)形式,與直齒面齒輪和斜齒面齒輪相比較,弧線齒面齒輪不但承載能力高,而且制造工藝簡(jiǎn)單、成本低。通過使用簡(jiǎn)單的直線刃刀盤和國內(nèi)已有的數(shù)控加工中心或數(shù)控齒輪機(jī)床即可完成齒面加工,可短時(shí)期內(nèi)設(shè)計(jì)制造出真正實(shí)際應(yīng)用于航空領(lǐng)域分流/匯流的面齒輪傳動(dòng)裝置。此外,由于面齒輪傳動(dòng)技術(shù)具有軍事應(yīng)用背景,弧線齒面齒輪傳動(dòng)技術(shù)必須立足于自主研究開發(fā)與國產(chǎn)化的道路。本文對(duì)弧線齒面齒輪基本嚙合理論、加工原理、齒面設(shè)計(jì)、齒寬設(shè)計(jì)、齒面嚙合與承載特性分析、齒面修形優(yōu)化技術(shù)、弧線齒面齒輪副齒面及修形曲面的銑削加工以及滾檢試驗(yàn)等關(guān)鍵技術(shù)問題進(jìn)行了深入地研究,主要研究內(nèi)容如下:1.研究了弧線齒面齒輪副的齒面展成加工方法。采用假想弧線齒產(chǎn)形齒輪與弧線齒圓柱齒輪和弧線齒面齒輪同時(shí)共軛嚙合的展成加工方法,保證了弧線齒面齒輪副的精確嚙合。設(shè)計(jì)了具有一定刀傾角的加工刀盤模型,建立了刀盤直線齒廓與漸開線齒廓的法截面方程。由空間坐標(biāo)變換建立了假想弧線齒產(chǎn)形齒輪與產(chǎn)形齒條的齒面方程。2.研究了弧線齒面齒輪副齒面模型的建立。由嚙合原理、微分幾何學(xué)原理及空間坐標(biāo)變換,建立了弧線齒面齒輪副工作齒面與齒根過渡曲面模型。建立了弧線齒面齒輪非根切的條件及避免尖頂?shù)膸缀文Ｐ�。�?jì)算實(shí)例建立了展成法加工弧線齒面齒輪副的精確三維模型,實(shí)現(xiàn)了基于數(shù)值齒面的弧線齒面齒輪副齒面高精度建模。為簡(jiǎn)化加工,選擇常規(guī)的直線刃齒廓刀具代替漸開線刃齒廓刀具加工弧線齒面齒輪副。3.建立了考慮安裝誤差的弧線齒面齒輪接觸分析(TCA)模型、承載接觸分析(LTCA)模型。設(shè)計(jì)算例表明,經(jīng)展成加工的弧線齒面齒輪副幾何傳動(dòng)誤差曲線是中凸的拋物線形,可吸收由各種安裝誤差產(chǎn)生的偏差,降低了嚙合循環(huán)連接點(diǎn)處沖擊。工作載荷下,采用直線刃齒廓刀具加工弧線齒面齒輪的面齒輪副已存在嚴(yán)重的邊緣接觸,承載傳動(dòng)誤差幅值大,引起振動(dòng)和噪聲。4.研究了弧線齒面齒輪副齒面的修形優(yōu)化。為提高弧線齒面齒輪副的傳動(dòng)質(zhì)量與承載能力,對(duì)弧線齒面齒輪副進(jìn)行修形補(bǔ)償。預(yù)設(shè)齒面接觸區(qū)長度計(jì)算相嚙合凸凹齒面齒線半徑差,實(shí)現(xiàn)弧線齒面齒輪副齒線方向的修形。根據(jù)承載接觸分析,選取了刀盤旋轉(zhuǎn)半徑。對(duì)弧線齒面齒輪齒廓方向采用接近漸開線齒面的二次拋物線內(nèi)凹形修形曲面,由一個(gè)周期的幾何傳動(dòng)誤差嚙入點(diǎn)與嚙出點(diǎn)幅值變化最小與承載傳動(dòng)誤差幅值變化最小的多目標(biāo)優(yōu)化方法,采用遺傳算法的權(quán)重系數(shù)變換法優(yōu)化得到修形因子。修形偏差曲面與理論齒面疊加構(gòu)造三維修形曲面。設(shè)計(jì)算例驗(yàn)證了完全可以使用簡(jiǎn)單的直線刃代替漸開線刃刀具加工弧線齒面齒輪,通過對(duì)弧線齒面齒輪修形優(yōu)化的面齒輪副獲得了良好的動(dòng)態(tài)嚙合與承載性能。5.研究了普通六軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床加工弧線齒面齒輪副齒面及弧線齒面齒輪修形齒面。通過空間坐標(biāo)變換,將刀傾型機(jī)床的調(diào)整參數(shù)轉(zhuǎn)換成普通多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的調(diào)整參數(shù),建立了基于六軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床加工弧線齒面齒輪副齒面模型�；跀�(shù)控機(jī)床各軸敏感性分析,微調(diào)數(shù)控機(jī)床各軸加工弧線齒面齒輪修形曲面,建立了弧線齒面齒輪修形齒面的偏差模型,采用粒子群優(yōu)化算法(PSO),優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)為齒面誤差平方和最小,求解得到加工修形曲面數(shù)控機(jī)床各運(yùn)動(dòng)軸的微調(diào)量,與切削弧線齒面齒輪理論齒面數(shù)控機(jī)床各運(yùn)動(dòng)軸參數(shù)疊加得到加工修形齒面各運(yùn)動(dòng)軸參數(shù),建立了六軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床加工弧線齒面齒輪修形齒面模型。算例數(shù)字模擬曲面表明通過微調(diào)數(shù)控機(jī)床各軸能夠有效地加工修形曲面,保證了加工精度。6.對(duì)弧線齒面齒輪副齒面設(shè)計(jì)及修形理論,嚙合性能進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。完成了弧線齒圓柱齒輪、弧線齒面齒輪修形齒面的切齒,及弧線齒面齒輪副的滾檢試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果與理論分析基本一致,驗(yàn)證了弧線齒面齒輪副展成加工方法、齒面設(shè)計(jì)、齒面修形優(yōu)化設(shè)計(jì)、和嚙合性能分析的正確性。驗(yàn)證了采用直線刃齒廓刀具加工弧線齒面齒輪并與弧線齒圓柱齒輪實(shí)現(xiàn)精確嚙合傳動(dòng)的可行性。
【圖文】：

面齒輪分流在直升機(jī)上的應(yīng)用

弧齒錐齒輪分流傳動(dòng)原理
【學(xué)位授予單位】：西北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH132.41

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