【摘要】：摘要：面齒輪傳動是一種由圓柱齒輪與圓錐齒輪相嚙合演變而來的新型齒輪傳動,與錐齒輪傳動相比,具有體積小、質(zhì)量輕、承載能力高、噪聲低、可靠性高、壽命長等諸多特點。尤其是其在武裝直升機主減裝置中的獨特分流特性,引起了業(yè)界的高度關(guān)注。目前,面齒輪傳動正逐步替代螺旋錐齒輪而成為武裝直升機傳動系統(tǒng)中最重要的核心零件。 本文以高強度、低噪聲的高質(zhì)量面齒輪設(shè)計為目標,對其齒面創(chuàng)成方法及嚙合特性進行相關(guān)研究,主要研究內(nèi)容如下： 1.基于范成加工的面齒輪齒面生成及接觸跡特征研究 根據(jù)面齒輪嚙合原理,建立了齒面工作區(qū)及過渡區(qū)的曲面方程,對輪齒外圈出現(xiàn)齒頂變尖和內(nèi)圈產(chǎn)生齒根根切的原因進行了分析,獲得了滿足齒根不產(chǎn)生根切及齒頂不變尖的面齒輪最小內(nèi)半徑和最大外半徑系數(shù)的變化曲線,為面齒輪參數(shù)設(shè)計提供了方便；推導(dǎo)了齒面接觸跡方程,并獲得了齒面接觸跡分布規(guī)律圖；對不同模數(shù)、齒數(shù)差條件下的齒面接觸跡進行了仿真,發(fā)現(xiàn)齒面接觸跡與齒數(shù)差、模數(shù)及傳動比有關(guān),其中傳動比對接觸跡影響較大。同時發(fā)現(xiàn),如果模數(shù)變大將引起齒高和齒長變大,而齒數(shù)增加將引起齒寬變大,但齒高則變�。唤⒘丝紤]安裝偏差的面齒輪傳動坐標系,對安裝過程中出現(xiàn)的偏置距偏差、軸向偏差和軸向夾角偏差等三種偏差之間的聯(lián)系進行討論,發(fā)現(xiàn)通過控制安裝偏差可以改變面齒輪傳動在嚙合過程中的接觸區(qū)域位置,以便進行接觸軌跡的調(diào)整。 2.面齒輪齒面創(chuàng)成幾何方法及磨齒物理場研究 對面齒輪齒面采用蝸桿磨削所需的運動進行分析,建立了面齒輪齒面蝸桿磨削機床的幾何模型。根據(jù)蝸桿砂輪包絡(luò)過程坐標系,推導(dǎo)了由插齒刀齒面包絡(luò)蝸桿砂輪齒面時的坐標變換矩陣,建立了用于磨削面齒輪的蝸桿砂輪模型；并對采用所設(shè)計的蝸桿砂輪模型仿真加工出的面齒輪的齒面與理論齒面進行對比,進行面齒輪磨削齒面接觸及誤差分析；對面齒輪磨削過程中的熱力耦合及工藝參數(shù)對面齒輪磨削物理場影響的程度進行了分析,得到了齒面磨削時的溫度、應(yīng)力及應(yīng)變的分布圖。結(jié)果表明：磨削速度高和磨削深度小,對面齒輪齒面磨削是有益的,而進給速度對齒面磨削應(yīng)力和應(yīng)變等影響不明顯,因此,可適當(dāng)提高面齒輪的磨削進給速度。 3.面齒輪嚙合溫度場與振動特性分析 對齒面嚙合點處的相對滑動速度、接觸壓力、齒面摩擦因數(shù)、摩擦熱流量沿嚙合面的分布規(guī)律及影響因素進行了分析,結(jié)果表明：大的壓力角降低齒面摩擦熱流量有利；對不同嚙合位置的齒面溫升進行了分析,發(fā)現(xiàn)齒面溫度最高點位于齒頂邊緣附近區(qū)域；分別就齒數(shù)差、壓力角、模數(shù)、轉(zhuǎn)數(shù)及負載等因素對面齒輪嚙合性能的影響進行分析,結(jié)果表明：面齒輪傳動系統(tǒng)中的主要振動來源于從動輪面齒輪。壓力角為20°或者25°、齒數(shù)差為3時系統(tǒng)振動最小。增大模數(shù)對改善系統(tǒng)振動有益,但輸入轉(zhuǎn)速增加、負載增大,系統(tǒng)的振動則加劇。 4.面齒輪傳動嚙合實驗研究 為了驗證面齒輪傳動嚙合性能仿真結(jié)果的正確性,在面齒輪檢查機上,對三種齒數(shù)差的面齒輪傳動接觸跡、傳動誤差及振動進行了測試,測試結(jié)果表面：齒數(shù)差對接觸跡有一定的影響,但不明顯。傳動比對齒面接觸跡的影響比較大,在一定范圍內(nèi),傳動比越大,接觸跡越靠近輪齒的中部；振動測試實驗研究發(fā)現(xiàn)：圓柱齒輪的齒數(shù)差為1時,面齒輪傳動的誤差最小。但齒數(shù)差為2時的面齒輪傳動,其嚙合性能較好；圓柱齒輪和面齒輪在x軸方向的振動受轉(zhuǎn)速的影響都比較大,而z軸方向的振動則很小,但面齒輪較圓柱齒輪在z軸方向的振動受轉(zhuǎn)速的影響要更敏感。圖133幅,表19,參考文獻181。
【圖文】：

運用MATLAB5. 0軟件得到面齒輪最小內(nèi)徑系數(shù)/?_與插齒刀具齒數(shù)和壓力角以及插齒刀具與面齒輪的齒數(shù)比之間的關(guān)系曲線如圖2-4所示。a = 20°---?a "26? ^ 8200 - “ “ 蘭I 6 _a J I I I J I 1 15 20 25 30 35 40 45 50 55插齒刀具的齒數(shù)>^5圖2-4面齒輪最小內(nèi)半徑系數(shù)的變化曲線由圖2-4可以看出，面齒輪最小內(nèi)半徑系數(shù)R-與插齒刀具齒數(shù)近似于線性增加的關(guān)系。在相同參數(shù)條件情況下，面齒輪最小內(nèi)半徑系數(shù)尺^隨插齒刀具壓16

在MATLAB5.0中得到面齒輪齒頂不變尖的最大外徑系數(shù)的變化關(guān)系曲線如圖2-6所示。由圖2-6可知，齒頂不變尖的最大外半徑系數(shù)的變化規(guī)律類似于齒根不產(chǎn)生根切的最小內(nèi)半徑系數(shù)。將圖2_6中&?的值乘上插齒刀模數(shù)m，，便可以可得到面齒輪齒頂不變尖的的最大外半徑A的值[133]。2.2.3面齒輪齒根過渡區(qū)域方程面齒輪的齒面包括工作齒面和齒根過渡齒面，齒根過渡曲面是在面齒輪的加工過程中，插齒刀具的齒頂與被加工的面齒輪齒根部分包絡(luò)所形成的軌跡曲面[149]0用0/代替插齒刀具齒面參數(shù)《有_]-I"“2 ~T￡) * bs= (2-35)在坐標系\中，面齒輪齒面的過渡曲面方程為：—?* 「 —I ~?* ?廣/ (X,<?0 = L從) (2-36)將上式展^u可得：18
【學(xué)位授予單位】：中南大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TH132.41

【參考文獻】

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本文編號：2554548